JDK常用命令（二）jstack

Dump

　　Dump文件是进程的内存镜像。可以把程序的执行状态通过调试器保存到dump文件中。Dump文件一般用来给驱动程序编写人员调试驱动程序用的，在java中用来分析正在运行的程序在内存中的堆栈信息。

jstack

　　Jstack是Jdk自带的线程(栈)跟踪工具，主要用来查看Java线程的调用堆栈，可以用来分析线程问题（如死锁）。可根据指定java进程ID打印指定Java进程的线程堆栈信息。可以定位到线程阻塞、死循环、死锁等源头代码，java程序员必会技能之一。

　　用法很简单：jstack pid，一般不加参数直接用就行

Options:
　　-F to force a thread dump. Use when jstack <pid> does not respond (process is hung)
　　-m to print both java and native frames (mixed mode)
　　-l long listing. Prints additional information about locks
　　-h or -help to print this help message

　　jstack可以针对活着的进程做本地的或远程的线程dump或针对core文件做线程dump。jstack用于生成java虚拟机当前时刻的线程快照。线程快照是当前java虚拟机内每一条线程正在执行的方法堆栈的集合，生成线程快照的主要目的是定位线程出现长时间停顿的原因，如线程间死锁、死循环、请求外部资源导致的长时间等待等。 线程出现停顿的时候通过jstack来查看各个线程的调用堆栈，就可以知道没有响应的线程到底在后台做什么事情，或者等待什么资源。 如果java程序崩溃生成core文件，jstack工具可以用来获得core文件的java stack和native stack的信息，从而可以轻松地知道java程序是如何崩溃和在程序何处发生问题。另外，jstack工具还可以附属到正在运行的java程序中，看到当时运行的java程序的java stack和native stack的信息, 如果现在运行的java程序呈现hung的状态，jstack是非常有用的。

java线程状态

　　1.NEW,未启动的。不会出现在Dump中。
　　2.RUNNABLE,在虚拟机内执行的。运行中状态，可能里面还能看到locked字样，表明它获得了某把锁。
　　3.BLOCKED,受阻塞并等待监视器锁。被某个锁(synchronizers)給block住了。
　　4.WATING,无限期等待另一个线程执行特定操作。等待某个condition或monitor发生，一般停留在park(), wait(), sleep(),join() 等语句里。
　　5.TIMED_WATING,有时限的等待另一个线程的特定操作。和WAITING的区别是wait() 等语句加上了时间限制 wait(timeout)。
　　6.TERMINATED,已退出的。

Monitor

　　在多线程的 JAVA程序中，实现线程之间的同步，就是通过Monitor实现的。 Monitor是 Java中用以实现线程之间的互斥与协作的主要手段，它可以看成是对象或者 Class的锁。每一个对象都有，也仅有一个 monitor。

　　进入区(Entrt Set):表示线程通过synchronized要求获取对象的锁。如果对象未被锁住,则迚入拥有者;否则则在进入区等待。一旦对象锁被其他线程释放,立即参与竞争。

　　拥有者(The Owner):表示某一线程成功竞争到对象锁。

　　等待区(Wait Set):表示线程通过对象的wait方法,释放对象的锁,并在等待区等待被唤醒。

　　从图中可以看出，一个 Monitor在某个时刻，只能被一个线程拥有，该线程就是 “Active Thread”，而其它线程都是 “Waiting Thread”，分别在两个队列 “ Entry Set”和 “Wait Set”里面等候。在 “Entry Set”中等待的线程状态是 “Waiting for monitor entry”，而在“Wait Set”中等待的线程状态是 “in Object.wait()”。 先看 “Entry Set”里面的线程。我们称被 synchronized保护起来的代码段为临界区。当一个线程申请进入临界区时，它就进入了 “Entry Set”队列。对应的 code就像：

synchronized(obj) {
    //...
}

多线程分析

线程1获取到锁，处于RUNNABLE状态，线程2处于BLOCK状态

thread-1：locked <0x000000076bf62208>说明线程1对地址为0x000000076bf62208对象进行了加锁；

thread-2：waiting to lock <0x000000076bf62208> 说明线程2在等待地址为0x000000076bf62208对象上的锁；

thread-2：waiting for monitor entry [0x000000001e21f000]说明线程2是通过synchronized关键字进入了监视器的临界区，并处于"Entry Set"队列，等待monitor

线程1和2都处于WAITING状态

　　线程1和2都是先locked <0x000000076bf62500>，再waiting on <0x000000076bf62500>，之所以先锁再等同一个对象，是因为wait方法需要先通过synchronized获得该地址对象的monitor；

　　waiting on <0x000000076bf62500>说明线程执行了wait方法之后，释放了monitor，进入到"Wait Set"队列，等待其它线程执行地址为0x000000076bf62500对象的notify方法，并唤醒自己

死循环

package io.guangsoft.jstack;

public class EndlessLoop {
    public static void main(String args[]) {
        while(true) {
            System.out.println("endless loop...");
        }
    }
}

使用jstack查看堆栈信息

我们可以清晰的看到main线程处于RUNNABLE，并能看到是哪个包哪个类下的第几行。

线程等待

package io.guangsoft.jstack;

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

class TestTask implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        synchronized (this) {
            try {
                wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

public class Wait{
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ExecutorService ex = Executors.newFixedThreadPool(1);
        ex.execute(new TestTask());
    }
}

死锁

package io.guangsoft.jstack;

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

class Task implements Runnable {
    private int order;
    private Object obj1;
    private Object obj2;

    public Task(int order, Object obj1, Object obj2) {
        this.order = order;
        this.obj1 = obj1;
        this.obj2 = obj2;
    }

    public void test1() throws InterruptedException {
        synchronized (obj1) {
            //建议线程调取器切换到其它线程运行
            Thread.yield();
            synchronized (obj2) {
                System.out.println("test1");
            }

        }
    }
    public void test2() throws InterruptedException {
        synchronized (obj2) {
            Thread.yield();
            synchronized (obj1) {
                System.out.println("test2");
            }

        }
    }

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            try {
                if(this.order == 1){
                    this.test1();
                } else {
                    this.test2();
                }
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

public class DeadLock {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Object obj1 = new Object();
        Object obj2 = new Object();
        ExecutorService ex = Executors.newFixedThreadPool(10);
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            int order = i % 2 == 0 ? 1 : 0;
            ex.execute(new Task(order, obj1, obj2));
        }
    }
}