使用java命令jps和jstack快速定位线程状态

线程状态定义

在线上项目中，当程序处于长时间停顿的时候，可以使用java提供的jstack命令跟踪正在执行方法的堆栈情况，jstack能够生成虚拟机当前时刻的线程堆栈情况。主要，监控线程的状态，判断出线程停顿的原因。例如，死锁，死循环，多个线程等待等等。线程的状态包括NEW,RUNNABLE，BLOCKED，WAITING，TIMED_WAITING，TERMINATED，其源码如下：

public enum State {

        /**
         * Thread state for a thread which has not yet started.
         * 线程创建后尚未启动的线程处于这种状态
         */
        NEW,

        /**
         * Thread state for a runnable thread.  A thread in the runnable
         * Runable包括了操作系统线程状态中的Running和Ready， 也就是处于此
状态的线程有可能正在执行， 也有可能正在等待着CPU为它分配执行时间
         */
        RUNNABLE,

        /**
         * Thread state for a thread blocked waiting for a monitor lock.
         * 线程被阻塞了， “阻塞状态”与“等待状态”的区别是： “阻塞状态”在等
待着获取到一个排他锁， 这个事件将在另外一个线程放弃这个锁的时候发生； 而“等待状
态”则是在等待一段时间， 或者唤醒动作的发生。 在程序等待进入同步区域的时候， 线程将
进入这种状态。
         */
        BLOCKED,

        /**
         * Thread state for a waiting thread.
         * 无限期等待状态，处于这种状态的线程不会被分配CPU执行时间，它们要等待被
其他线程显式地唤醒
         */
        WAITING,

        /**
         * Thread state for a waiting thread with a specified waiting time.
         * 线程等待被唤醒，处于这种状态的线程也不会被分配CPU执行时间， 不过无
须等待被其他线程显式地唤醒， 在一定时间之后它们会由系统自动唤醒
         */
        TIMED_WAITING,

        /**
         * Thread state for a terminated thread.
         * 线程已经执行结束
         */
        TERMINATED;
    }

线程之间的状态转换如图：

图-1

 

线程状态跟踪

在Java中，使用jps命令，查询正在运行的虚拟机java进程，一般显示信息就是，pid和进程名称。示例如下：

图-2

 使用jstack [pid] 输出当前进程的堆栈信息。主要有两种使用方式，如下：

• 控制台输出堆栈信息 jstack pid，示例：

图-3

• 将堆栈信息输出到执行文件 jstack pid > file。示例，输出pid 11840的进程堆栈信息存储到dump11840文件中，执行命令jstack 11840 > C:\Users\86151\Desktop\dump11840。结果如下：

图-4

图-5

堆栈信息分析：示例堆栈信息如图：

图-6

1. 线程名称，ApplicationImpl pooled thred 450。
2. 线程优先级。
3. tid十六进制地址。
4. 线程十六进制地址。
5. 线程当前状态，TIMED_WAITING。
6. 线程当前执行的方法，park。

示例常见停顿场景

• 死锁场景

在线程嵌套的获取锁，就有可能产生死锁，如下给出死锁的代码示例，和堆栈信息。代码示例如下：

public class DeadLockDemo {

    private static String a = "a";
    private static String b = "b";

    private void deadLock() {
        Thread t1 = new Thread(() -> {
            synchronized (a) {

                System.out.println("get a lock thread " + Thread.currentThread().getName());
                try {
                    // 延时2秒
                    Thread.sleep(2000L);
                } catch (Exception e) {

                }
                synchronized (b) {
                    System.out.println("get b lock thread " + Thread.currentThread().getName());
                }
            }
        });

        Thread t2 = new Thread(() -> {
            synchronized (b) {

                System.out.println("get b lock thread " + Thread.currentThread().getName());
                synchronized (a) {

                    System.out.println("get a lock thread " + Thread.currentThread().getName());
                }
            }
        });
        t1.start();
        t2.start();
    }

    public static void main(String[] args) {

        new DeadLockDemo().deadLock();
    }
}

程序运行后，线程t1获取a的锁，线程t2获取b的锁。然后，当线程2尝试获取a的锁时，线程t1尝试获取b，由于此时a和b的锁都没有释放，就产生了死锁。执行的程序日志输出如下：

堆栈信息如下：

上图中，代码35行和代码24行引起了死锁。

• 长时间等待 

线程长时间，分配不到cpu而进入等待状态。下面模拟一个线程在执行，大批量线程在等待的场景，示例代码如下：

public class LongWaitDemo {

    private void longWait() {

        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            Thread thread = new Thread(() -> {
                while (true) {
                    System.out.println("executing thread " + Thread.currentThread().getName());
                    try {
                        // 延时2000秒
                        Thread.sleep(2000000L);
                    } catch (Exception e) {
                    }
                }
            });
            thread.start();
        }

        Thread t2 = new Thread(() -> {

            while (true) {
                try {
                    // 延时1秒
                    Thread.sleep(1000L);
                } catch (Exception e) {
                }
                System.out.println("executing thread " + Thread.currentThread().getName());
            }
        });
        t2.start();
    }

    public static void main(String[] args) {
        new LongWaitDemo().longWait();
    }
}

跟踪其堆栈信息，会发现几乎全是TIMED_WAITING的状态的信息，如图：