如何分析jstack日志以诊断Java应用程序的性能问题？

jstack日志分析

jstack是一个用于生成Java虚拟机当前时刻线程快照的命令，它对于诊断和解决多线程应用中的问题非常有用，我们将深入探讨如何通过分析jstack日志来识别和解决常见的线程问题，以下是对其相关内容的具体阐述：

一、jstack简介与用途

jstack命令主要用于生成JVM内每一条线程正在执行的方法堆栈的集合，即线程快照，这对于定位线程长时间停顿的原因（如死锁、死循环或等待外部资源等）非常有用，当Java程序崩溃并生成core文件时，jstack工具也可以用来获取core文件中的Java stack和native stack信息，从而帮助开发者了解程序崩溃的原因和位置，jstack还可以附属到正在运行的Java程序中，实时查看当时运行的Java方法。

二、线程状态解析

在分析jstack日志之前，了解Java线程的各种状态是非常重要的，Java线程的状态主要包括以下几种：

新建（NEW）：当线程对象创建后，其他线程（比如main线程）调用该对象的start()方法，该状态的线程位于可运行线程池中，等待被线程调度选中，获取CPU的使用权。

运行（RUNNABLE）：处于该状态的线程正在JVM中执行，但不一定真正获得CPU时间片。

无限期等待（WAITING）：处于该状态的线程不会得到CPU资源，也不会阻塞其他线程，线程调用了没有设置Timeout参数的Object.wait()方法。

限期等待（TIMED_WAITING）：在一定时间后会返回到就绪状态，线程等待指定的时间后重新去竞争CPU资源，线程调用了带超时的Object.wait(long timeout)方法。

阻塞（BLOCKED）：线程被阻塞了，“任务已完成且等待IO操作结果”，线程在进行I/O操作时会被阻塞。

结束（TERMINATED）：线程执行结束或因异常退出后的状态。

三、jstack日志关键信息解读

在分析jstack日志时，我们需要关注以下几个关键信息：

Deadlock（死锁）：表示两个或多个线程互相持有对方所需要的资源，导致所有相关线程都无法继续执行，死锁是多线程编程中需要特别注意的问题。

Waiting on condition（等待某个资源或条件发生来唤醒自己）：具体需要结合jstacktrace来分析，比如线程正在sleep，网络读写繁忙而等待，这种状态通常意味着线程在等待某个外部事件的发生。

Blocked（阻塞）：如果进入同步方法或同步代码块，没有获取到锁，则会进入该状态，阻塞状态通常发生在多个线程竞争同一个资源时。

Waiting on monitor entry（在等待获取锁）：线程尝试进入一个已被其他线程持有的监视器（锁）时被阻塞，这通常是由于多个线程同时访问共享资源而导致的。

in Object.wait()：获取锁后又执行obj.wait()放弃锁，进入了Wait Set队列，这意味着线程在等待其他线程的通知或超时时间的到来。

四、实例分析

1. Blocked和Waiting to lock

假设我们有以下程序输出：

Thread[main,5,main]

说明主线程先进入同步代码块，获取到thread2对象上的锁，然后我们使用jstack命令查看线程状态：

"thread2" prio=6 tid=0x0000000006dbf000 nid=0x2be4 waiting for monitor entry [0x0000000006ebf000]
     java.lang.Thread.State: BLOCKED (on object monitor)
      at org.apache.log4j.Category.callAppenders(Category.java:201)
      waiting to lock <0x00000000acf4d0c0>(a org.apache.log4j.Logger)
      at org.apache.log4j.Category.forcedLog(Category.java:388)
      ...

从日志中可以看出，主线程获取到thread2对象上的锁，因此正在执行sleep操作，状态为TIMED_WAINTG；而thread2由于未获取到thread2对象上的锁，因此处于BLOCKED状态，再细看，thread2正在"waiting to lock <7f3167cf0>"，即试图在地址为7f3167cf0所在的对象获取锁，而该锁却被main线程占有（locked <7f3167cf0>），main线程正在"waiting on condition"，说明正在等待某个条件触发，由jstacktrace来看，此线程正在sleep。

2. Waiting on condition

假设我们有以下程序输出：

Thread[main,5,main]

说明主线程先进入同步代码块，获取到thread2对象上的锁，然后我们使用jstack命令查看线程状态：

"main" prio=5 tid=0x0000000006dbf000 nid=0x2be4 runnable [0x0000000006ebf000]
   java.lang.Thread.State: RUNNABLE
    at java.lang.Thread.sleep(Native Method)
    ...

从日志中可以看出，主线程获取到thread2对象上的锁，因此正在执行sleep操作，状态为TIMED_WAINTG；而thread2由于未获取到thread2对象上的锁，因此处于BLOCKED状态，再细看，thread2正在"waiting to lock <7f3167cf0>"，即试图在地址为7f3167cf0所在的对象获取锁，而该锁却被main线程占有（locked <7f3167cf0>），main线程正在"waiting on condition"，说明正在等待某个条件触发，由jstacktrace来看，此线程正在sleep。

3. Object.wait()

假设我们有以下程序输出：

Thread[thread2,5,main]
Thread[main,5,main]

说明线程thread2先进入同步代码块，获取到thread2对象上的锁，然后我们使用jstack命令查看线程状态：

"zouxh" prio=5 tid=0x7fe18c97b800 nid=0x115e58000 in Object.wait() [115e57000]
   java.lang.Thread.State: WAITING (on object monitor)
    at java.lang.Object.wait(Native Method)
    waiting on <7f3112fe8> (a java.lang.ref.ReferenceQueue$Lock)
    at java.lang.Object.wait(Object.java:50)
    ...

从日志中可以看出，thread2线程的状态是Waiting，正在in Object.wait()，表明该线程在获取到对象锁后，调用obj.wait()方法放弃了锁，进入了Wait Set队列，main线程也进入了同步代码块并持有了thread2对象上的锁。

通过对jstack日志的分析，我们可以了解到Java应用程序中各个线程的运行状态、是否发生死锁、是否在等待某个资源或条件等关键信息，这对于诊断和解决多线程应用中的问题非常有帮助，在实际开发中，建议开发者熟悉并掌握jstack工具的使用方法和技巧以提高排查问题的效率，在编写多线程代码时要注意避免死锁、尽量减少线程间的资源共享以及合理使用同步机制等以降低出现问题的概率。

以上内容就是解答有关“分析jstack日志”的详细内容了，我相信这篇文章可以为您解决一些疑惑，有任何问题欢迎留言反馈，谢谢阅读。