JDK14性能管理工具:jstack使用介紹

簡介

在之前的文章中，我們介紹了JDK14中jstat工具的使用，本文我們再深入探討一下jstack工具的使用。

jstack工具主要用來打印java堆棧信息，主要是java的class名字，方法名，字節碼索引，行數等信息。

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jstack的命令格式

Usage:
    jstack [-l][-e] <pid>
        (to connect to running process)

Options:
    -l  long listing. Prints additional information about locks
    -e  extended listing. Prints additional information about threads
    -? -h --help -help to print this help message

jstack的參數比較簡單，l可以包含鎖的信息，e包含了額外的信息。

jstack的使用

我們舉個例子：

jstack -l -e 53528

輸出結果如下：

2020-05-09 21:46:51
Full thread dump Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (14.0.1+7 mixed mode, sharing):

Threads class SMR info:
_java_thread_list=0x00007fda0660eb00, length=14, elements={
0x00007fda04811000, 0x00007fda05845800, 0x00007fda05012000, 0x00007fda05847800,
0x00007fda05843800, 0x00007fda05854800, 0x00007fda0481f000, 0x00007fda0481f800,
0x00007fda04018800, 0x00007fda041ff800, 0x00007fda05a28800, 0x00007fda05b1a800,
0x00007fda05b1d800, 0x00007fda042be000
}

"Reference Handler" #2 daemon prio=10 os_prio=31 cpu=0.67ms elapsed=66335.21s allocated=0B defined_classes=0 tid=0x00007fda04811000 nid=0x4603 waiting on condition  [0x000070000afe1000]
   java.lang.Thread.State: RUNNABLE
	at java.lang.ref.Reference.waitForReferencePendingList(java.base@14.0.1/Native Method)
	at java.lang.ref.Reference.processPendingReferences(java.base@14.0.1/Reference.java:241)
	at java.lang.ref.Reference$ReferenceHandler.run(java.base@14.0.1/Reference.java:213)

   Locked ownable synchronizers:
	- None
  
...

"VM Thread" os_prio=31 cpu=1433.78ms elapsed=66335.22s tid=0x00007fda0506b000 nid=0x4803 runnable

"GC Thread#0" os_prio=31 cpu=18.63ms elapsed=66335.23s tid=0x00007fda0502a800 nid=0x3203 runnable

"GC Thread#1" os_prio=31 cpu=19.64ms elapsed=66334.06s tid=0x00007fda050e5800 nid=0x9d03 runnable

"GC Thread#2" os_prio=31 cpu=17.72ms elapsed=66334.06s tid=0x00007fda05015000 nid=0x6203 runnable

"GC Thread#3" os_prio=31 cpu=14.57ms elapsed=66332.78s tid=0x00007fda05138800 nid=0x6503 runnable

"G1 Main Marker" os_prio=31 cpu=0.25ms elapsed=66335.23s tid=0x00007fda05031000 nid=0x3303 runnable

"G1 Conc#0" os_prio=31 cpu=14.85ms elapsed=66335.23s tid=0x00007fda05031800 nid=0x4b03 runnable

"G1 Refine#0" os_prio=31 cpu=3.25ms elapsed=66335.23s tid=0x00007fda0583a800 nid=0x4a03 runnable

"G1 Young RemSet Sampling" os_prio=31 cpu=5929.79ms elapsed=66335.23s tid=0x00007fda0505a800 nid=0x3503 runnable
"VM Periodic Task Thread" os_prio=31 cpu=21862.12ms elapsed=66335.13s tid=0x00007fda0505b000 nid=0xa103 waiting on condition

JNI global refs: 43, weak refs: 45

輸出的結果我們可以分爲下面幾個部分：

JVM虛擬機信息

第一部分是JVM虛擬機的信息

2020-05-09 21:46:51
Full thread dump Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (14.0.1+7 mixed mode, sharing):

上面顯示了虛擬機的thread dump時間和虛擬機的版本等信息。

Threads class SMR info

第二部分是JVM中非JVM（非VM和非GC的線程）的內部線程信息。

Threads class SMR info:
_java_thread_list=0x00007fda0660eb00, length=14, elements={
0x00007fda04811000, 0x00007fda05845800, 0x00007fda05012000, 0x00007fda05847800,
0x00007fda05843800, 0x00007fda05854800, 0x00007fda0481f000, 0x00007fda0481f800,
0x00007fda04018800, 0x00007fda041ff800, 0x00007fda05a28800, 0x00007fda05b1a800,
0x00007fda05b1d800, 0x00007fda042be000
}

這些elements是和後面線程的tid相匹配的。表示的是本地線程對象的地址，注意這些不是線程的ID。

大家可能注意到了裏面寫的是SMR， SMR全稱是Safe Memory Reclamation。

什麼是SMR呢？簡單點講就是安全的內存分配，一般這個問題會出現在非自動GC的編程語言中如C++。在這些語言中，需要自己來爲對象分配內存和銷燬對象，這樣就可能導致在多線程的環境中，一個地址可能被分配給了多個對象，從而出現了內存分配的不安全。

線程信息

第三部分就是線程的具體信息了：

"Reference Handler" #2 daemon prio=10 os_prio=31 cpu=0.67ms elapsed=66335.21s allocated=0B defined_classes=0 tid=0x00007fda04811000 nid=0x4603 waiting on condition  [0x000070000afe1000]
   java.lang.Thread.State: RUNNABLE
	at java.lang.ref.Reference.waitForReferencePendingList(java.base@14.0.1/Native Method)
	at java.lang.ref.Reference.processPendingReferences(java.base@14.0.1/Reference.java:241)
	at java.lang.ref.Reference$ReferenceHandler.run(java.base@14.0.1/Reference.java:213)

   Locked ownable synchronizers:
	- None

按照字段的順序，我們可以把線程信息分爲下面幾個部分：

• 線程名字:例如Reference Handler
• 線程的ID:例如#2
• 是否守護線程:例如daemon，daemon threads是低優先級的thread，它的作用是爲User Thread提供服務。 因爲daemon threads的低優先級，並且僅爲user thread提供服務，所以當所有的user thread都結束之後，JVM會自動退出，不管是否還有daemon threads在運行中。
• 優先級:例如prio=10
• OS線程的優先級:例如os_prio=31
• cpu時間:線程獲得CPU的時間,例如cpu=0.67ms
• elapsed:線程啓動後經過的wall clock time
• allocated:本線程分配的分配的bytes數
• defined_classes:本線程定義的class個數

注意’allocated=’ 和 ‘defined_classes=’ 必須要開啓 -XX:+PrintExtendedThreadInfo纔會輸出數據。

• Address:java線程的地址，例如:tid=0x00007fda04811000
• OS線程ID:例如nid=0x4603
• 線程狀態:例如waiting on condition
• 最新的Java堆棧指針:最新的java堆棧指針SP，例如:[0x000070000afe1000]

Thread Stack Trace

接下來就是線程的堆棧信息：

java.lang.Thread.State: RUNNABLE
	at java.lang.ref.Reference.waitForReferencePendingList(java.base@14.0.1/Native Method)
	at java.lang.ref.Reference.processPendingReferences(java.base@14.0.1/Reference.java:241)
	at java.lang.ref.Reference$ReferenceHandler.run(java.base@14.0.1/Reference.java:213)

上面的例子是線程的堆棧信息，並且列出來了線程的狀態。

Locked Ownable Synchronizer

接下來的部分是該線程擁有的，可用的用於同步的排它鎖對象。

Ownable Synchronizer是一個同步器，這個同步器的同步屬性是通過使用AbstractOwnableSynchronizer或者它的子類來實現的。

例如ReentrantLock和ReentrantReadWriteLock中的write-lock（注意不是read-lock，因爲需要排它性）就是兩個例子。

JVM Threads

接下來是JVM的線程信息，因爲這個線程是JVM內部的，所以沒有線程ID：

"VM Thread" os_prio=31 cpu=1433.78ms elapsed=66335.22s tid=0x00007fda0506b000 nid=0x4803 runnable

"GC Thread#0" os_prio=31 cpu=18.63ms elapsed=66335.23s tid=0x00007fda0502a800 nid=0x3203 runnable

"GC Thread#1" os_prio=31 cpu=19.64ms elapsed=66334.06s tid=0x00007fda050e5800 nid=0x9d03 runnable

"GC Thread#2" os_prio=31 cpu=17.72ms elapsed=66334.06s tid=0x00007fda05015000 nid=0x6203 runnable

"GC Thread#3" os_prio=31 cpu=14.57ms elapsed=66332.78s tid=0x00007fda05138800 nid=0x6503 runnable

"G1 Main Marker" os_prio=31 cpu=0.25ms elapsed=66335.23s tid=0x00007fda05031000 nid=0x3303 runnable

"G1 Conc#0" os_prio=31 cpu=14.85ms elapsed=66335.23s tid=0x00007fda05031800 nid=0x4b03 runnable

"G1 Refine#0" os_prio=31 cpu=3.25ms elapsed=66335.23s tid=0x00007fda0583a800 nid=0x4a03 runnable

"G1 Young RemSet Sampling" os_prio=31 cpu=5929.79ms elapsed=66335.23s tid=0x00007fda0505a800 nid=0x3503 runnable
"VM Periodic Task Thread" os_prio=31 cpu=21862.12ms elapsed=66335.13s tid=0x00007fda0505b000 nid=0xa103 waiting on condition

JNI References

最後一部分是JNI（Java Native Interface）引用的信息，注意這些引用可能會導致內存泄露，因爲這些native的引用並不會被自動垃圾回收。

JNI global refs: 43, weak refs: 45

總結

jstack是分析線程的非常強大的工具，希望大家能夠使用起來。

本文作者：flydean程序那些事

本文鏈接：http://www.flydean.com/jdk14-jvm-jstack/

本文來源：flydean的博客

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