jstack详解

jstack 详解：Java 线程转储分析与应用指南

jstack 是 JDK 自带的命令行工具，用于生成 Java 虚拟机（JVM）的线程快照（Thread Dump），帮助开发者诊断线程问题（如死锁、CPU 高负载等）。以下是详细说明：

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1. 核心作用

• 生成线程转储：查看 JVM 内所有线程的调用栈、状态及锁信息。
• 诊断问题：分析线程阻塞、死锁、资源竞争、CPU 占用过高等场景。

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2. 基本用法

jstack [options] <pid>

• <pid>：目标 Java 进程的 ID（通过 jps 或 ps -ef | grep java 获取）。
• 常用选项：
  • -F：强制生成转储（适用于 JVM 未响应）。
  • -l：显示锁的附加信息（如持有锁的线程、等待锁的线程）。
  • -m：混合模式输出（包括本地方法栈，如 JNI 调用）。

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3. 线程转储内容解析

"main" #1 prio=5 os_prio=0 tid=0x00007f4874003000 nid=0x1ae4 runnable [0x00007f487c7e8000]
   java.lang.Thread.State: RUNNABLE
        at java.io.FileInputStream.readBytes(Native Method)
        at java.io.FileInputStream.read(FileInputStream.java:255)
        ...
   Locked ownable synchronizers:
        - None

• 线程名称（如 "main"）。
• 线程状态：RUNNABLE、BLOCKED、WAITING、TIMED_WAITING。
• nid：系统级线程 ID（十六进制，对应 top -H -p <pid> 中的线程 ID）。
• 调用栈：线程当前执行的方法栈。
• 锁信息：持有的锁对象或等待的锁。

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4. 应用场景与操作步骤

场景 1：检测死锁

• 步骤：
  1. 执行 jstack -l <pid>。
  2. 搜索输出中的 deadlock 关键字，如：

     Found one Java-level deadlock:
     ... 
     "Thread-1":
       waiting to lock monitor 0x00007f48ac0038b8 (object 0x000000076ac382c0, ...)
       which is held by "Thread-0"
     

• 解读：明确列出死锁涉及的线程及资源，需检查代码的同步逻辑。

场景 2：分析高 CPU 线程

1. 定位高 CPU 线程：

   top -H -p <pid>  # Linux 下找到占用高的线程 ID（十进制）。
   printf "%x\n" <tid>  # 转为十六进制（即 nid）。
   

2. 匹配线程栈：
   • 在 jstack 输出中搜索 nid=<十六进制>，分析该线程的调用栈。

场景 3：线程长时间阻塞

• 查找 WAITING 或 TIMED_WAITING 状态的线程，结合堆栈判断原因：
  • Object.wait()：等待 notify 唤醒。
  • LockSupport.park()：可能因锁或并发工具类（如 ReentrantLock）阻塞。

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5. 注意事项

• 权限限制：需使用启动 JVM 的同用户执行。
• 性能影响：短暂挂起所有线程，生产环境慎频繁调用。
• 工具结合：
  • jcmd：替代部分功能（如 jcmd <pid> Thread.print 生成转储）。
  • VisualVM/Arthas：图形化分析或动态诊断。

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6. 示例：高 CPU 分析流程

# 查找 Java 进程 ID
jps -l
# 输出：12345 MyApp

# 查看进程的线程 CPU 占用
top -H -p 12345
# 输出：线程 6789 占用 90% CPU

# 转为十六进制（6789 → 0x1a85）
printf "%x\n" 6789  # 得到 1a85

# 生成线程转储并搜索 nid=0x1a85
jstack -l 12345 | grep -A 30 'nid=0x1a85'

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总结：jstack 是 Java 应用性能调优和故障排查的核心工具，通过分析线程状态与堆栈，快速定位代码层面的并发问题。结合系统监控命令（如 top）和后续的代码审查，可有效解决死锁、资源竞争或 CPU 过载等问题。