这篇文章的内容最初是由Tae Jin Gu在Cubrid博客上写的。

当Java程序运行存在障碍时，或者基于Java的Web应用程序运行速度比预期慢得多时，我们需要使用线程转储。如果您觉得线程转储非常复杂，本文可能会对您有很大帮助。在这里，我将解释Java中的线程是什么、它们的类型、如何创建它们、如何管理它们、如何从正在运行的应用程序中转储线程，以及最后如何分析它们并确定瓶颈或阻塞线程。本文是对Java应用程序调试的长期经验的总结。

Java和线程

你或许了解web服务器使用数十到数百个线程来处理大量并发用户。如果两个或多个线程使用相同的资源，线程之间的争用是不可避免的，有时会发生死锁。(死锁：当线程任务中出现了多个同步(多个锁)时，如果同步中嵌套了其他的同步。这时容易引发一种现象：程序出现无限等待，这种现象我们称为死锁。这种情况能避免就避免掉。)

线程争用是一个线程等待另一个线程持有的锁被解除的状态。不同的线程经常会同时访问web应用程序上的共享资源。例如，要记录日志，试图记录日志的线程必须获得一个锁并访问共享资源。

死锁是线程争用的一种特殊类型，其中两个或多个线程正在等待其他线程完成它们的任务，以便完成它们自己的任务。

线程争用可能引发不同的问题。要分析这些问题，您需要使用线程转储。线程转储将提供关于每个线程的确切状态的信息。

1、Java线程产生的条件

• 线程同步

为了确保多个线程尝试使用共享资源时的兼容性，应该允许一次一个线程通过使用线程同步访问共享资源。

可以使用monitor在Java上实现线程同步。每个Java对象都有一个监视器。监视器只能由一个线程拥有。一个线程要拥有一个由另一个线程拥有的监视器，它需要在等待队列中等待，直到另一个线程释放它的监视器。

• 线程状态

为了分析线程转储，您需要知道线程的状态，线程的状态是在java.lang.Thread.State上声明的。

1. NEW: 已经创建了线程，但是还没有被处理。

2. RUNNABLE :线程占用CPU并处理任务。(由于OS的资源分布，它可能处于等待状态。)

3. BLOCKED:线程正在等待另一个线程释放它的锁，以便获得监视器锁。

4. WAITING:等待:线程使用wait、join或park方法等待。

5. TIMED_WAITING:线程使用sleep、wait、join或park方法等待。(与WAITING不同的是，最大等待时间由方法参数指定，等待可以通过时间和外部变化来缓解。)

2、Thread 类型

Java线程可以分为两个:

1. 守护进程线程;

2. 以及非守护进程线程。

当没有其他非守护进程线程时，守护进程线程停止工作。即使不创建任何线程，Java应用程序默认情况下也会创建多个线程。其中大多数是守护进程线程，主要用于处理垃圾收集或JMX等任务。

一个运行“static void main(String[] args)”方法的线程被创建为一个非守护进程线程，当这个线程停止工作时，所有其他守护进程线程也将停止。(运行此主方法的线程在HotSpot VM中称为VM线程。)

获取线程转储

我们将介绍三种最常用的方法。注意，还有许多其他方法可以获得线程转储。线程转储只能显示测量时的线程状态，因此，为了查看线程状态的变化，建议将其从5次提取到10次，间隔5秒。

1、使用jstack获取线程转储

在JDK 1.6或更高版本中，可以使用jstack在MS Windows上获得线程转储。

通过jps使用PID检查当前运行的Java应用程序进程的PID。

图1

将提取的PID作为jstack的参数，得到一个线程转储。

图2

2、使用jVisualVM的线程转储

（VisualVM 是Netbeans的profile子项目，已在JDK6.0 update 7 中自带(java启动时不需要特定参数，监控工具在bin/jvisualvm.exe)，能够监控线程，内存情况，查看方法的CPU时间和内存中的对 象，已被GC的对象，反向查看分配的堆栈(如100个String对象分别由哪几个对象分配出来的)。

使用jVisualVM之类的程序生成线程转储。

使用visualvm的线程转储

左边的任务指示当前正在运行的进程列表。单击需要信息的进程，并选择thread选项卡实时检查线程信息。单击右上角的线程转储按钮获取线程转储文件。

3、在Linux终端中生成

使用ps -ef命令获取进程pid，检查当前运行的Java进程的pid

图3

线程转储文件中的线程信息

图4

• 线程名:当使用Java.lang时。类来生成一个线程，该线程将被命名为Thread-(Number)，而当使用java.util.concurrent时。它将被命名为池-(number)-线程-(number)。

• 优 先 级:表示线程的优先级。

• 线 程 ID:表示线程的唯一ID。(使用线程ID可以获得一些有用的信息，包括线程的CPU使用情况或内存使用情况。)

• 线程状态:表示线程的状态。

• 线程调用堆栈:表示线程的调用堆栈信息。

线程转储模式的类型

1、当无法获得锁（被阻塞）时

这是应用程序的整体性能下降的时候，因为一个线程占用了这个锁，并阻止其他线程获得它。在下面的示例中，BLOCKED_TEST pool-1-thread-1线程运行时带有<0x0000000780a000b0>锁，而BLOCKED_TESTpool-1-thread-2和BLOCKED_TEST pool-1-thread-3线程等待获得<0x0000000780a000b0>锁。

阻塞其他线程的线程

图5，图6

2、当处于死锁状态时

此时线程A需要获得线程B的锁来继续其任务，而线程B需要获得线程A的锁来继续其任务。在线程转储中，您可以看到DEADLOCK_TEST-1线程拥有0x00000007d58f5e48锁，并且正在尝试获得0x00000007d58f5e60锁。您还可以看到DEADLOCK_TEST-2线程拥有0x00000007d58f5e60锁，并且正在尝试获得0x00000007d58f5e78锁。此外，DEADLOCK_TEST-3线程拥有0x00000007d58f5e78锁，并试图获得0x00000007d58f5e48锁。正如您所看到的，每个线程都在等待获取另一个线程的锁，直到一个线程丢弃其锁，此状态才会更改。

处于死锁状态的线程

图7

3、当连续等待从远程服务器接收消息时

线程看起来是正常的，因为它的状态一直显示为RUNNABLE。然而，当您按时间顺序排列线程转储时，您可以看到socketReadThread线程正在无限地等待读取套接字。

持续的等待状态

图8

4、当Waiting

线程保持Waiting状态，在线程转储中，IoWaitThread线程一直等待接收来自LinkedBlockingQueue的消息。如果LinkedBlockingQueue仍然没有消息，那么线程状态将不会更改。

图9waiting status

5、当线程资源不能正常组织时

当线程资源不能正常组织时，不必要的线程就会堆积起来。如果发生这种情况，建议监视线程组织过程或检查线程终止的条件。

如何使用线程转储解决问题

例1:当CPU使用率异常高时

1. 提取CPU使用率最高的线程

图10

从应用程序中找出使用CPU最多的线程。

获取使用CPU最多的轻量级进程(LWP)，并转换其惟一的编号(100)。

2. 获取线程转储之后，检查线程的操作。

提取PID为10029的应用程序的线程转储，然后找到nid为0的线程。

图11

每小时提取几次线程转储，并检查线程的状态更改以确定问题。

例2:当处理性能异常缓慢时

在多次获取线程转储之后，找到BLOCKED  状态的线程列表。

图12

在多次获得线程转储之后获取具有BLOCKED 状态的线程列表。

如果线程被阻塞，则提取与线程试图获取的锁相关的线程。

通过线程转储，您可以确认由于无法获得<0xe0375410>锁，线程状态保持BLOCKED 状态。这个问题可以通过分析当前持有锁的线程的堆栈跟踪来解决。

上面的模式经常出现在使用DBMS的应用程序中有两个原因：

第一个原因是配置不足。尽管这些线程仍在工作，但它们不能显示出最佳性能，因为DBCP等配置并不充分。如果您多次提取线程转储并比较它们，您将经常看到以前被阻塞的一些线程处于不同的状态。

第二个原因是连接不正常。当与DBMS的连接不正常时，线程将等待时间结束。在这种情况下，即使在多次提取线程转储并比较它们之后，您仍然会看到与DBMS相关的线程仍然处于阻塞状态。通过充分更改值，例如超时值，可以缩短问题发生的时间。

编写便于线程转储的代码

• 线程命名

  当使用java.lang创建线程时。对象，该线程将被命名为Thread-(Number)。当使用java.util.concurrent创建线程时。对象，该线程将被命名为池-(Number)-线程-(Number)。当为一个应用程序分析成千上万个线程时，如果所有线程仍然有它们的默认名称，那么分析它们将变得非常困难，因为很难区分要分析的线程。

  因此，建议您养成每当新线程是c时为线程命名的习惯。

当您使用java.lang.Thread,创建线程时。线程，您可以使用creator参数为线程提供自定义名称。

图13

当您使用java.util.concurrent创建线程时。您可以通过生成自己的ThreadFactory来命名它。如果不需要特殊功能，可以使用MyThreadFactory。如下所述:

图14，图15

• 通过使用MBean获得更详细的信息

您可以使用MBean获取ThreadInfo对象，您还可以通过使用ThreadInfo获得更多难以通过线程转储获得的信息。

图16

您可以使用ThreadInfo中的方法获取线程等待或阻塞的时间量，通过使用这个方法，您还可以获得异常长时间处于非活动状态的线程列表。

小结

在本文中，我关心的是，对于具有丰富多线程编程经验的开发人员来说，这些材料可能是常识，而对于经验较少的开发人员来说，我觉得我直接跳过了线程转储，没有提供足够的关于线程活动的背景信息。如果文中不懂的地方欢迎下方扫码关注留言，或许有你想要的信息呢。

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