JVM源码系列：ThreadMXBean 打出堆栈信息原理分析

我们通常会使用工具jstack 去跟踪线程信息，其如何实现使用attach 的方式还是ptrace 的方式，这些可以去参考本人的博客的其他文章。

但这些方式都是外部使用的方式，如何直接使用java代码得到当前进程的线程的信息，方便监控jvm的整个运行状态，就不的不提到了ManagementFactory

通过调用方法

ThreadMXBean tmbean = ManagementFactory.getThreadMXBean(); 

通过得到 ThreadMXBean 可以得到非常多的thread信息，博客里也主要提到几个重要函数的实现

ThreadMXBean是个接口，主要实现都是在 ThreadImpl.java 里实现。

1. getThreadCount()

在虚拟机里会有ThreadService，里面会有些计数器用于记录总线程数，活着线程数目

PerfCounter*  ThreadService::_total_threads_count = NULL;
PerfVariable* ThreadService::_live_threads_count = NULL;
PerfVariable* ThreadService::_peak_threads_count = NULL;
PerfVariable* ThreadService::_daemon_threads_count = NULL;
volatile int ThreadService::_exiting_threads_count = 0;
volatile int ThreadService::_exiting_daemon_threads_count = 0;

当线程创建，消亡都会调用 ThreadService 的方法来对计数器加减，这样就能直接得到线程数目的状态，而不需要去遍历线程链表。

2. getAllThreadIds()

这个实现也比较简单，直接扫描线程列表，就可以得到每个java 的线程id, 在扫描过程中使用了锁，锁住了线程链表。 但因为从native代码到java代码中没有锁结构，得到线程的列表只能表示当时的状态，当得到id的时候并不能保证该线程依然存活。

ThreadsListEnumerator::ThreadsListEnumerator(Thread* cur_thread,
                                             bool include_jvmti_agent_threads,
                                             bool include_jni_attaching_threads) {
  assert(cur_thread == Thread::current(), "Check current thread");
 
  int init_size = ThreadService::get_live_thread_count();
  _threads_array = new GrowableArray<instanceHandle>(init_size);
 
  MutexLockerEx ml(Threads_lock);
 
  for (JavaThread* jt = Threads::first(); jt != NULL; jt = jt->next()) {
    // skips JavaThreads in the process of exiting
    // and also skips VM internal JavaThreads
    // Threads in _thread_new or _thread_new_trans state are included.
    // i.e. threads have been started but not yet running.
    if (jt->threadObj() == NULL   ||
        jt->is_exiting() ||
        !java_lang_Thread::is_alive(jt->threadObj())   ||
        jt->is_hidden_from_external_view()) {
      continue;
    }
 
    // skip agent threads
    if (!include_jvmti_agent_threads && jt->is_jvmti_agent_thread()) {
      continue;
    }
 
    // skip jni threads in the process of attaching
    if (!include_jni_attaching_threads && jt->is_attaching()) {
      continue;
    }
 
    instanceHandle h(cur_thread, (instanceOop) jt->threadObj());
    _threads_array->append(h);
  }
}

我们也可以看到 JNI attach 的线程，和jvmti agent的线程是不被统计在内的

3. ThreadInfo[] getThreadInfo 得到线程具体的堆栈信息

不论是传入要取的线程列表还是要取的所有的线程列表，最后都会看到将取堆栈信息的任务交给了vm thread 线程处理，关于vm thread的作用可以参考本人的其他博客。

  // Obtain thread dumps and thread snapshot information
  VM_ThreadDump op(dump_result,
                   thread_handle_array,
                   num_threads,
                   max_depth, /* stack depth */
                   with_locked_monitors,
                   with_locked_synchronizers);
  VMThread::execute(&op);

a.  vm thread 去遍历所有线程的信息，由于是单线程处理，如果线程数量多的话是会影响到性能的，因为在扫描堆栈过程中，是在softpoint的状态。

b. ThreadDumpResult dump_result(num_threads); 使用ThreadDumpResult 去存储ThreadSnapshot 而保证不会被gc，因为从vm thread抓取线程结束,在填充threadinfo的时候还是会发生gc。

4. 锁的细节显示

在函数 dumpAllThreads(boolean lockedMonitors, boolean lockedSynchronizers)里有2个参数 lockedMonitor, 和 lockedSynchronizer

而这两个参数分别控制两种锁ThreadInfo .getLockedMonitors()  和 ThreadInfo.getLockedSynchronizers() 

a.  Monitor 锁 

就是我们传统使用的synchronized(Object obj),

可以通过MonitorInfo[]得到具体的锁的数量和信息

b. Locked ownable synchronizers 锁

常指的ReentrantLock 和 ReentrantReadWriteLock 锁

通过得到LockInfo[]  可以得到具体的类，锁的数量和信息