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Java多線程:死鎖

evaluate 不為 等待 read 地址 task 次數 死鎖 分發

周末看到一個用jstack查看死鎖的例子。昨天晚上總結了一下jstack(查看線程)、jmap(查看內存)和jstat(性能分析)命令。供大家參考

1.Jstack

1.1 jstack能得到運行java程序的java stack和native stack的信息。可以輕松得知當前線程的運行情況。如下圖所示
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註:這個和thread dump是同樣的結果。但是thread dump是用kill -3 pid命令,還是服務器上面少用kill為妙 1.2 命名行格式
jstack [ option ] pid
jstack [ option ] executable core
jstack [ option ] [[email protected]]remote-hostname-or-IP
最常用的還是jstack pid

1.3 在thread dump中,要留意下面幾種狀態
死鎖,Deadlock(重點關註)
等待資源,Waiting on condition(重點關註)
• 等待獲取監視器,Waiting on monitor entry(重點關註)
阻塞,Blocked(重點關註)
• 執行中,Runnable
• 暫停,Suspended
• 對象等待中,Object.wait() 或 TIMED_WAITING
• 停止,Parked
下面有詳細的例子講這種分析,大家參考原著
http://www.cnblogs.com/zhengyun_ustc/archive/2013/01/06/dumpanalysis.html


1.4 在thread dump中,有幾種線程的定義如下

線程名稱 所屬 解釋說明
Attach Listener JVM Attach Listener 線程是負責接收到外部的命令,而對該命令進行執行的並且吧結果返回給發送者。通常我們會用一些命令去要求jvm給我們一些反饋信息,如:java -version、jmap、jstack等等。 如果該線程在jvm啟動的時候沒有初始化,那麽,則會在用戶第一次執行jvm命令時,得到啟動。

Signal Dispatcher JVM 前面我們提到第一個Attach Listener線程的職責是接收外部jvm命令,當命令接收成功後,會交給signal dispather 線程去進行分發到各個不同的模塊處理命令,並且返回處理結果。 signal dispather線程也是在第一次接收外部jvm命令時,進行初始化工作。

CompilerThread0 JVM 用來調用JITing,實時編譯裝卸class 。 通常,jvm會啟動多個線程來處理這部分工作,線程名稱後面的數字也會累加,例如:CompilerThread1

Concurrent Mark-Sweep GC Thread JVM 並發標記清除垃圾回收器(就是通常所說的CMS GC)線程, 該線程主要針對於老年代垃圾回收。ps:啟用該垃圾回收器,需要在jvm啟動參數中加上: -XX:+UseConcMarkSweepGC

DestroyJavaVM JVM 執行main()的線程在main執行完後調用JNI中的 jni_DestroyJavaVM() 方法喚起DestroyJavaVM 線程。 JVM在 Jboss 服務器啟動之後,就會喚起DestroyJavaVM線程,處於等待狀態,等待其它線程(java線程和native線程)退出時通知它卸載JVM。線程退出時,都會判斷自己當前是否是整個JVM中最後一個非deamon線程,如果是,則通知DestroyJavaVM 線程卸載JVM。
ps:
擴展一下:
1.如果線程退出時判斷自己不為最後一個非deamon線程,那麽調用thread->exit(false) ,並在其中拋出thread_end事件,jvm不退出。
2.如果線程退出時判斷自己為最後一個非deamon線程,那麽調用before_exit() 方法,拋出兩個事件: 事件1:thread_end 線程結束事件、事件2:VM的death事件。
然後調用thread->exit(true) 方法,接下來把線程從active list卸下,刪除線程等等一系列工作執行完成後,則通知正在等待的DestroyJavaVM 線程執行卸載JVM操作。
ContainerBackgroundProcessor 線程 JBOSS 它是一個守護線程, 在jboss服務器在啟動的時候就初始化了,主要工作是定期去檢查有沒有Session過期.過期則清除.
參考:http://liudeh-009.iteye.com/blog/1584876
Dispatcher-Thread-3 線程 Log4j Log4j具有異步打印日誌的功能,需要異步打印日誌的Appender都需要註冊到 AsyncAppender對象裏面去,由AsyncAppender進行監聽,決定何時觸發日誌打印操作。 AsyncAppender如果監聽到它管轄範圍內的Appender有打印日誌的操作,則給這個Appender生成一個相應的event,並將該event保存在一個buffuer區域內。 Dispatcher-Thread-3線程負責判斷這個event緩存區是否已經滿了,如果已經滿了,則將緩存區內的所有event分發到Appender容器裏面去,那些註冊上來的Appender收到自己的event後,則開始處理自己的日誌打印工作。 Dispatcher-Thread-3線程是一個守護線程。
Finalizer線程 JVM 這個線程也是在main線程之後創建的,其優先級為10,主要用於在垃圾收集前,調用對象的finalize()方法;關於Finalizer線程的幾點:
  1) 只有當開始一輪垃圾收集時,才會開始調用finalize()方法;因此並不是所有對象的finalize()方法都會被執行;
  2) 該線程也是daemon線程,因此如果虛擬機中沒有其他非daemon線程,不管該線程有沒有執行完finalize()方法,JVM也會退出;
  3) JVM在垃圾收集時會將失去引用的對象包裝成Finalizer對象(Reference的實現),並放入ReferenceQueue,由Finalizer線程來處理;最後將該Finalizer對象的引用置為null,由垃圾收集器來回收;
  4) JVM為什麽要單獨用一個線程來執行finalize()方法呢?如果JVM的垃圾收集線程自己來做,很有可能由於在finalize()方法中誤操作導致GC線程停止或不可控,這對GC線程來說是一種災難;

Gang worker#0 JVM JVM 用於做新生代垃圾回收(monir gc)的一個線程。#號後面是線程編號,例如:Gang worker#1

GC Daemon JVM GC Daemon 線程是JVM為RMI提供遠程分布式GC使用的,GC Daemon線程裏面會主動調用System.gc()方法,對服務器進行Full GC。 其初衷是當 RMI 服務器返回一個對象到其客戶機(遠程方法的調用方)時,其跟蹤遠程對象在客戶機中的使用。當再沒有更多的對客戶機上遠程對象的引用時,或者如果引用的“租借”過期並且沒有更新,服務器將垃圾回收遠程對象。
不過,我們現在jvm啟動參數都加上了-XX:+DisableExplicitGC配置,所以,這個線程只有打醬油的份了。

IdleRemover JBOSS Jboss連接池有一個最小值, 該線程每過一段時間都會被Jboss喚起,用於檢查和銷毀連接池中空閑和無效的連接,直到剩余的連接數小於等於它的最小值。

Java2D Disposer JVM 這個線程主要服務於awt的各個組件。 說起該線程的主要工作職責前,需要先介紹一下Disposer類是幹嘛的。 Disposer提供一個addRecord方法。 如果你想在一個對象被銷毀前再做一些善後工作,那麽,你可以調用Disposer#addRecord方法,將這個對象和一個自定義的DisposerRecord接口實現類,一起傳入進去,進行註冊。
Disposer類會喚起“Java2D Disposer”線程,該線程會掃描已註冊的這些對象是否要被回收了,如果是,則調用該對象對應的DisposerRecord實現類裏面的dispose方法。
Disposer實際上不限於在awt應用場景,只是awt裏面的很多組件需要訪問很多操作系統資源,所以,這些組件在被回收時,需要先釋放這些資源。

InsttoolCacheScheduler_
QuartzSchedulerThread Quartz InsttoolCacheScheduler_QuartzSchedulerThread是Quartz的主線程,它主要負責實時的獲取下一個時間點要觸發的觸發器,然後執行觸發器相關聯的作業 。
原理大致如下:
Spring和Quartz結合使用的場景下,Spring IOC容器初始化時會創建並初始化Quartz線程池(TreadPool),並啟動它。剛啟動時線程池中每個線程都處於等待狀態,等待外界給他分配Runnable(持有作業對象的線程)。
繼而接著初始化並啟動Quartz的主線程(InsttoolCacheScheduler_QuartzSchedulerThread),該線程自啟動後就會處於等待狀態。等待外界給出工作信號之後,該主線程的run方法才實質上開始工作。run中會獲取JobStore中下一次要觸發的作業,拿到之後會一直等待到該作業的真正觸發時間,然後將該作業包裝成一個JobRunShell對象(該對象實現了Runnable接口,其實看是上面TreadPool中等待外界分配給他的Runnable),然後將剛創建的JobRunShell交給線程池,由線程池負責執行作業。
線程池收到Runnable後,從線程池一個線程啟動Runnable,反射調用JobRunShell中的run方法,run方法執行完成之後, TreadPool將該線程回收至空閑線程中。

InsttoolCacheScheduler_Worker-2 Quartz InsttoolCacheScheduler_Worker-2線程就是ThreadPool線程的一個簡單實現,它主要負責分配線程資源去執行
InsttoolCacheScheduler_QuartzSchedulerThread線程交給它的調度任務(也就是JobRunShell)。

JBossLifeThread Jboss Jboss主線程啟動成功,應用程序部署完畢之後將JBossLifeThread線程實例化並且start,JBossLifeThread線程啟動成功之後就處於等待狀態,以保持Jboss Java進程處於存活中。 所得比較通俗一點,就是Jboss啟動流程執行完畢之後,為什麽沒有結束? 就是因為有這個線程hold主了它。 牛b吧~~

JBoss System Threads(1)-1 Jboss 該線程是一個socket服務,默認端口號為: 1099。 主要用於接收外部naming service(Jboss JNDI)請求。

JCA PoolFiller Jboss 該線程主要為JBoss內部提供連接池的托管。 簡單介紹一下工作原理 :
Jboss內部凡是有遠程連接需求的類,都需要實現ManagedConnectionFactory接口,例如需要做JDBC連接的
XAManagedConnectionFactory對象,就實現了該接口。然後將XAManagedConnectionFactory對象,還有其它信息一起包裝到InternalManagedConnectionPool對象裏面,接著將InternalManagedConnectionPool交給PoolFiller對象裏面的列隊進行管理。 JCA PoolFiller線程會定期判斷列隊內是否有需要創建和管理的InternalManagedConnectionPool對象,如果有的話,則調用該對象的fillToMin方法, 觸發它去創建相應的遠程連接,並且將這個連接維護到它相應的連接池裏面去。

JDWP Event Helper Thread JVM
JDWP是通訊交互協議,它定義了調試器和被調試程序之間傳遞信息的格式。它詳細完整地定義了請求命令、回應數據和錯誤代碼,保證了前端和後端的JVMTI和JDI的通信通暢。 該線程主要負責將JDI事件映射成JVMTI信號,以達到調試過程中操作JVM的目的。


JDWP Transport Listener: dt_socket JVM 該線程是一個Java Debugger的監聽器線程,負責受理客戶端的debug請求。 通常我們習慣將它的監聽端口設置為8787。
Low Memory Detector JVM 這個線程是負責對可使用內存進行檢測,如果發現可用內存低,分配新的內存空間。
process reaper JVM 該線程負責去執行一個 OS 命令行的操作。
Reference Handler JVM JVM在創建main線程後就創建Reference Handler線程,其優先級最高,為10,它主要用於處理引用對象本身(軟引用、弱引用、虛引用)的垃圾回收問題 。
Surrogate Locker Thread (CMS) JVM 這個線程主要用於配合CMS垃圾回收器使用,它是一個守護線程,其主要負責處理GC過程中,Java層的Reference(指軟引用、弱引用等等)與jvm 內部層面的對象狀態同步。 這裏對它們的實現稍微做一下介紹:這裏拿 WeakHashMap做例子,將一些關鍵點先列出來(我們後面會將這些關鍵點全部串起來):
1. 我們知道HashMap用Entry[]數組來存儲數據的,WeakHashMap也不例外, 內部有一個Entry[]數組。
2. WeakHashMap的Entry比較特殊,它的繼承體系結構為Entry->WeakReference->Reference 。
3. Reference 裏面有一個全局鎖對象:Lock,它也被稱為pending_lock. 註意:它是靜態對象。
4. Reference 裏面有一個靜態變量:pending。
5. Reference 裏面有一個靜態內部類:ReferenceHandler的線程,它在static塊裏面被初始化並且啟動,啟動完成後處於wait狀態,它在一個Lock同步鎖模塊中等待。
6. 另外,WeakHashMap裏面還實例化了一個ReferenceQueue列隊,這個列隊的作用,後面會提到。
7. 上面關鍵點就介紹完畢了,下面我們把他們串起來。
  假設,WeakHashMap對象裏面已經保存了很多對象的引用。 JVM 在進行CMS GC的時候,會創建一個ConcurrentMarkSweepThread(簡稱CMST)線程去進行GC,ConcurrentMarkSweepThread線程被創建的同時會創建一個SurrogateLockerThread(簡稱SLT)線程並且啟動它,SLT啟動之後,處於等待階段。CMST開始GC時,會發一個消息給SLT讓它去獲取Java層Reference對象的全局鎖:Lock。 直到CMS GC完畢之後,JVM 會將WeakHashMap中所有被回收的對象所屬的WeakReference容器對象放入到Reference 的pending屬性當中(每次GC完畢之後,pending屬性基本上都不會為null了),然後通知SLT釋放並且notify全局鎖:Lock。此時激活了ReferenceHandler線程的run方法,使其脫離wait狀態,開始工作了。ReferenceHandler這個線程會將pending中的所有WeakReference對象都移動到它們各自的列隊當中,比如當前這個WeakReference屬於某個WeakHashMap對象,那麽它就會被放入相應的ReferenceQueue列隊裏面(該列隊是鏈表結構)。 當我們下次從WeakHashMap對象裏面get、put數據或者調用size方法的時候,WeakHashMap就會將ReferenceQueue列隊中的WeakReference依依poll出來去和Entry[]數據做比較,如果發現相同的,則說明這個Entry所保存的對象已經被GC掉了,那麽將Entry[]內的Entry對象剔除掉。
taskObjectTimerFactory JVM 顧名思義,該線程就是用來執行任務的。 當我們把一個認為交給Timer對象,並且告訴它執行時間,周期時間後,Timer就會將該任務放入任務列隊,並且通知taskObjectTimerFactory線程去處理任務,taskObjectTimerFactory線程會將狀態為取消的任務從任務列隊中移除,如果任務是非重復執行類型的,則在執行完該任務後,將它從任務列隊中移除,如果該任務是需要重復執行的,則計算出它下一次執行的時間點。

VM Periodic Task Thread JVM 該線程是JVM周期性任務調度的線程,它由WatcherThread創建,是一個單例對象。 該線程在JVM內使用得比較頻繁,比如:定期的內存監控、JVM運行狀況監控,還有我們經常需要去執行一些jstat 這類命令查看gc的情況,如下:
jstat -gcutil 23483 250 7 這個命令告訴jvm在控制臺打印PID為:23483的gc情況,間隔250毫秒打印一次,一共打印7次。

VM Thread JVM 這個線程就比較牛b了,是jvm裏面的線程母體,根據hotspot源碼(vmThread.hpp)裏面的註釋,它是一個單例的對象(最原始的線程)會產生或觸發所有其他的線程,這個單個的VM線程是會被其他線程所使用來做一些VM操作(如,清掃垃圾等)。
在 VMThread 的結構體裏有一個VMOperationQueue列隊,所有的VM線程操作(vm_operation)都會被保存到這個列隊當中,VMThread 本身就是一個線程,它的線程負責執行一個自輪詢的loop函數(具體可以參考:VMThread.cpp裏面的void VMThread::loop()) ,該loop函數從VMOperationQueue列隊中按照優先級取出當前需要執行的操作對象(VM_Operation),並且調用VM_Operation->evaluate函數去執行該操作類型本身的業務邏輯。
ps:VM操作類型被定義在vm_operations.hpp文件內,列舉幾個:ThreadStop、ThreadDump、PrintThreads、GenCollectFull、GenCollectFullConcurrent、CMS_Initial_Mark、CMS_Final_Remark….. 有興趣的同學,可以自己去查看源文件。
(搬運自 http://blog.csdn.net/a43350860/article/details/8134234 感謝原著作者)

2.Jmap
2.1 得到運行java程序的內存分配的詳細情況。例如實例個數,大小等

2.2 命名行格式
jmap [ option ] pid
jmap [ option ] executable core
jmap [ option ] [[email protected]]remote-hostname-or-IP

-dump:[live,]format=b,file=<filename> 使用hprof二進制形式,輸出jvm的heap內容到文件=. live子選項是可選的,假如指定live選項,那麽只輸出活的對象到文件.
-finalizerinfo 打印正等候回收的對象的信息.
-heap 打印heap的概要信息,GC使用的算法,heap的配置及wise heap的使用情況.
-histo[:live] 打印每個class的實例數目,內存占用,類全名信息. VM的內部類名字開頭會加上前綴”*”. 如果live子參數加上後,只統計活的對象數量.
-permstat 打印classload和jvm heap長久層的信息. 包含每個classloader的名字,活潑性,地址,父classloader和加載的class數量. 另外,內部String的數量和占用內存數也會打印出來.
-F 強迫.在pid沒有相應的時候使用-dump或者-histo參數. 在這個模式下,live子參數無效.
-h | -help 打印輔助信息
-J 傳遞參數給jmap啟動的jvm.

2.3 使用例子
jmap -histo pid(查看實例)
技術分享 jmap -J-d64 -dump:live,format=b,file=heap_dump.bin pid jmap -dump:format=b,file=heap.bin pid(導出內存,據說對性能有影響,小心使用)
(format=b是通過二進制的意思,但是能不能導出文本文件我沒找到,知道的告訴我)
把內存結構全部dump到二進制文件中,通過IBM的HeapAnalyzer和eclipse的MemoryAnalyzer都可以分析內存結構。
這個是我用HeapAnalyzer查看出的我們daily的內存結構,已經列出了可能存在的問題。(這個工具我不熟悉,只供大家參考) 技術分享 下面是我用eclipse 的MemoryAnalyzer查看內存結構圖 技術分享 技術分享 技術分享 上面的是eclipse分析內存泄漏分析出的。這個功能點非常多。可以慢慢學習


3.Jstat
3.1 這是一個比較實用的一個命令,可以觀察到classloader,compiler,gc相關信息。可以時時監控資源和性能

3.2 命令格式
-class:統計class loader行為信息
-compile:統計編譯行為信息
-gc:統計jdk gc時heap信息
-gccapacity:統計不同的generations(不知道怎麽翻譯好,包括新生區,老年區,permanent區)相應的heap容量情況
-gccause:統計gc的情況,(同-gcutil)和引起gc的事件
-gcnew:統計gc時,新生代的情況
-gcnewcapacity:統計gc時,新生代heap容量
-gcold:統計gc時,老年區的情況
-gcoldcapacity:統計gc時,老年區heap容量
-gcpermcapacity:統計gc時,permanent區heap容量
-gcutil:統計gc時,heap情況

3.3 輸出參數內容
S0 — Heap上的 Survivor space 0 區已使用空間的百分比
S0C:S0當前容量的大小
S0U:S0已經使用的大小
S1 — Heap上的 Survivor space 1 區已使用空間的百分比
S1C:S1當前容量的大小
S1U:S1已經使用的大小
E — Heap上的 Eden space 區已使用空間的百分比
EC:Eden space當前容量的大小
EU:Eden space已經使用的大小
O — Heap上的 Old space 區已使用空間的百分比
OC:Old space當前容量的大小
OU:Old space已經使用的大小
P — Perm space 區已使用空間的百分比
OC:Perm space當前容量的大小
OU:Perm space已經使用的大小
YGC — 從應用程序啟動到采樣時發生 Young GC 的次數
YGCT– 從應用程序啟動到采樣時 Young GC 所用的時間(單位秒)
FGC — 從應用程序啟動到采樣時發生 Full GC 的次數
FGCT– 從應用程序啟動到采樣時 Full GC 所用的時間(單位秒)
GCT — 從應用程序啟動到采樣時用於垃圾回收的總時間(單位秒),它的值等於YGC+FGC 例子1 技術分享 例子2(連續5次) 技術分享 例子3(PGCMN顯示的是最小perm的內存使用量,PGCMX顯示的是perm的內存最大使用量,PGC是當前新生成的perm內存占用量,PC是但前perm內存占用量) 技術分享 這個工具的參數非常多,據說基本能覆蓋jprofile等收費工具的所有功能了。多用用對於系統調優還是很有幫助的


註1:我們在daily用這樣命令時,都要用-F參數的。因為我們的用戶都不是啟動命令的用戶
註2:daily的這些命令好像都沒有配置到環境變量裏面,這個是我在自己應用機器裏面看到的。需要去jdk目錄底下執行。Sudo當然是必須的了

參考資料:

記一次jstack 查死鎖 Java 程序死鎖問題原理及解決方案

jstack(查看線程)、jmap(查看內存)和jstat(性能分析)命令

Java多線程:死鎖