Question

怎样分析 JAVA 的 Thread Dumps

Answer 1

　　当有障碍，或者是一个基于 JAVA 的 WEB 应用运行的比预期慢的时候，我们需要使用 thread dumps。如果对于你来说，thread dumps 是非常复杂的，这篇文章或许能对你有所帮助。在这里我将解释在 JAVA 中什么是 threads，他们的类型，怎么被创建的，怎样管理它们，你怎样从正在运行的应用中 dump threads，最后你可以怎样分析它以及确定瓶颈或者是阻塞线程。本文来自于 JAVA 应用程序长期调试经验的结果。

　　Java and Thread

　　一个 web 服务器使用几十到几百个线程来处理大量并发用户，如果一个或多个线程使用相同的资源，线程之间的竞争就不可避免了，并且有时候可能会发生死锁。

　　Thread contention 是一个线程等待锁的一个状态，这个锁被另外一个线程持有，等待被释放，不同的线程频繁访问 WEB 应用的共享资源。例如，记录一条日志，线程尝试记录日志之前必须先获取锁来访问共享资源。

　　死锁是线程竞争的一个特殊状态，一个或是多个线程在等待其他线程完成它们的任务为了完成它们自己的任务。

　　线程竞争会引起各种不同的问题，为了分析这些这些问题，你需要使用 dump threads，dump threads 能给你提供每个线程的精确状态信息。

　　JAVA 线程的背景资料

　　线程同步

　　一个线程可以与其他线程在同一时间内被处理。为了确保一致性，当多个线程试图使用共享资源的时候，通过使用 hread synchronization 在同一时间内，应该只有一个线程能访问共享资源

　　JAVA 中的线程同步可以使用监视器，每个 JAVA 对象都有一个单独的监视器，这个监视器仅仅只能被一个线程拥有，对于拥有一个由不同的线程所拥有的监视器的线程，确实需要在队列中等待，以便其他线程释放它的监视器。

　　线程状态

　　为了分析一个 thread dump 文件，你需要知道线程状态。线程情况在 java.lang.Thread.State 中阐明了。

　　获取一个
Thread Dump

　　我们将介绍三种最常用的方法，记住，有非常多的其他方法可以获取thread dump，一个 thread dump 仅仅只能在测量的时候显示线程状态。因此为了看得线程状态的变化，建议每隔5秒提取5到10次的记录。

　　使用
jstack 获取 Thread Dump

　　在 JDK1.6 或者是更高的版本中，通过使用 jstack，
在 MS Windows 平台上可能可以获取到 Thread Dump。

　　通过使用 jps 检查当前正在运行的JAVA进程的
PID。

　　[user@linux ~]$ jps -v
25780 RemoteTestRunner -Dfile.encoding=UTF-8
25590 sub.rmi.registry.RegistryImpl 2999 -Dapplication.home=/home1/user/java/jdk.1.6.0_24 -Xms8m
26300 sun.tools.jps.Jps -mlvV -Dapplication.home=/home1/user/java/jdk.1.6.0_24 -Xms8m

　　使用明确的 PID 作为 jstack 的参数来获取 thread dumps。

　　[user@linux ~]$ jstack -f 5824

　　使用
jVisualVM 生成 Thread Dump

　　通过使用一个程序 jVisualVM 来生成 Thread Dump。

　　当使用 java.lang.Thread 对象创建线程的时候，线程被命名为 Thread-(Number) 。当使用 java.util.concurrent.DefaultThreadFactory 对象创建线程的时候，线程被命名为 named pool-(Number)-thread-(Number)。当为应用程序分析成百上千的线程的时候，如果线程依然用它们默认的名字，分析它们将变得非常困难，因为这是非常难以辨别这些线程来分析的。

　　因此，你被建议开发一个命名线程的规则当一个新线程被创建的时候。

　　当你使用 java.lang.Thread 创建线程，你可以通过创建参数给该线程定义个约定俗成的名字。

　　public Thread(Runnable target, String name);

　　public Thread(ThreadGroup group, String name);

　　public Thread(ThreadGroup group, Runnable target, String name);

　　public Thread(ThreadGroup group, Runnable target, String name, long stackSize);

　　当你使用 java.util.concurrent.ThreadFactory 创建线程的时候，你可以通过生成你自己的线程工厂来命名它，如果你不需要特别的功能性，你可以使用 MyThreadFactory 作为以下描述：

　　import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;

　　import java.util.concurrent.ThreadFactory;

　　import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

　　public class MyThreadFactory implements ThreadFactory {

　　private static final ConcurrentHashMap<String, AtomicInteger> POOL_NUMBER =

　　new ConcurrentHashMap<String, AtomicInteger>();

　　private final ThreadGroup group;

　　private final AtomicInteger threadNumber = new AtomicInteger(1);

　　private final String namePrefix;

　　public MyThreadFactory(String threadPoolName) {

　　if (threadPoolName == null) {

　　throw new NullPointerException("threadPoolName");

　　}

　　POOL_NUMBER.putIfAbsent(threadPoolName, new AtomicInteger());

　　SecurityManager securityManager = System.getSecurityManager();

　　group = (securityManager != null) ? securityManager.getThreadGroup() :

　　Thread.currentThread().getThreadGroup();

　　AtomicInteger poolCount = POOL_NUMBER.get(threadPoolName);

　　if (poolCount == null) {

　　namePrefix = threadPoolName + " pool-00-thread-";

　　} else {

　　namePrefix = threadPoolName + " pool-" + poolCount.getAndIncrement() + "-thread-";

　　}

　　}

　　public Thread newThread(Runnable runnable) {

　　Thread thread = new Thread(group, runnable, namePrefix + threadNumber.getAndIncrement(), 0);

　　if (thread.isDaemon()) {

　　thread.setDaemon(false);

　　}

　　if (thread.getPriority() != Thread.NORM_PRIORITY) {

　　thread.setPriority(Thread.NORM_PRIORITY);

　　}

　　return thread;

　　}

　　}

　　使用 MBean 获取更多的细节信息

　　你可以使用 MBean 来获取 ThreadInfo 对象。你也可以获取更加多通过 thread dumps 不能获取的信息。通过使用 ThreadInfo。

　　ThreadMXBean mxBean = ManagementFactory.getThreadMXBean();

　　long[] threadIds = mxBean.getAllThreadIds();

　　ThreadInfo[] threadInfos =

　　mxBean.getThreadInfo(threadIds);

　　for (ThreadInfo threadInfo : threadInfos) {

　　System.out.println(

　　threadInfo.getThreadName());

　　System.out.println(

　　threadInfo.getBlockedCount());

　　System.out.println(

　　threadInfo.getBlockedTime());

　　System.out.println(

　　threadInfo.getWaitedCount());

　　System.out.println(

　　threadInfo.getWaitedTime());

　　}

　　你可以使用方法 ThreadInfo 来提取阻塞线程或者是等待线程花费的时间。并利用这一点，你也可以得到那些处于非活动状态的时间异常长的线程列表。