擷取Java線程轉儲的常用方法

1. 線程轉儲簡介

線程轉儲(Thread Dump)就是JVM中所有線程狀态資訊的一次快照。

線程轉儲一般使用文本格式, 可以将其儲存到文本檔案中, 然後人工檢視和分析, 或者使用工具/API自動分析。

Java中的線程模型, 直接使用了作業系統的線程排程模型, 隻進行簡單的封裝。

線程調用棧, 也稱為方法調用棧。比如在程式執行過程中, 有一連串的方法調用鍊:

obj1.method2

調用了

obj2.methodB

obj2.methodB

又調用了

obj3.methodC

。每個線程的狀态都可以通過這種調用棧來表示。

線程轉儲展示了各個線程的行為, 對于診斷和排查問題非常有用。

下面我們通過具體示例, 來示範各種擷取Java線程轉儲的工具, 以及使用方法。

2. 使用JDK自帶的工具

我們一般使用JDK自帶的指令行工具來擷取Java應用程式的線程轉儲。這些工具都在JDK主目錄的bin檔案夾下。

是以, 隻要配置好 PATH 路徑即可。如果不會配置, 可以參考: JDK環境準備

2.1 jstack 工具

jstack 是JDK内置的一款指令行工具, 專門用來檢視線程狀态, 也可以用來執行線程轉儲。

一般先通過

jps

或者

ps

指令找到Java程序對應的pid, 然後在控制台中通過pid來輸出線程轉儲。當然, 我們也可以将輸出内容重定向到某個檔案中。

使用jstack工具擷取線程轉儲的基本參數格式為:

jstack [-F] [-l] [-m] <pid>1

下面請看具體的示範:

# 1. 檢視幫助資訊jstack -help12

輸出的内容類似于:

Usage:
    jstack [-l] <pid>
        (to connect to running process)
    jstack -F [-m] [-l] <pid>
        (to connect to a hung process)
    jstack [-m] [-l] <executable> <core>
        (to connect to a core file)
    jstack [-m] [-l] [server_id@]<remote server IP or hostname>
        (to connect to a remote debug server)Options:
    -F  to force a thread dump. Use when jstack <pid> does not respond (process is hung)
    -m  to print both java and native frames (mixed mode)
    -l  long listing. Prints additional information about locks
    -h or -help to print this help message123456789101112131415

對應的參數選項是可選的。具體含義如下：

-F 選項, 強制執行線程轉儲；有時候 jstack pid 會假死, 則可以加上 -F 标志
-l 選項, 會查找堆記憶體中擁有的同步器以及資源鎖
-m 選項, 額外列印 native棧幀（C和C++的）

例如, 擷取線程轉儲并将結果輸出到檔案：

jstack -F 17264 > /tmp/threaddump.txt1

使用

jps

指令可以擷取本地Java程序的 pid。

2.2 Java Mission Control

Java Mission Control（JMC）是一款用戶端圖形界面工具, 用于收集和分析Java應用程式的各種資料。

啟動JMC後, 首先會顯示本地計算機上運作的Java程序清單。當然也可以通過JMC連接配接到遠端Java程序。

可以滑鼠右鍵單擊對應的程序, 選擇 “Start Flight Recording（開始飛行記錄）” 。結束之後, “Threads（線程）” 頁籤會顯示“線程轉儲”：

2.3 jvisualvm

jvisualvm 是一款用戶端圖形界面工具, 既簡單又實用, 可用來監控 Java應用程式, 對JVM進行故障排查和性能分析。

也可以用來擷取線程轉儲。滑鼠右鍵單擊Java程序, 選擇“ Thread Dump”選項, 則可以建立線程轉儲, 完成後會在新頁籤中自動打開：

2.4 jcmd

jcmd工具本質上是向目标JVM發送一串指令。盡管支援很多功能, 但不支援連接配接遠端JVM - 隻能在Java程序的本地機器上使用。

其中一個指令是

Thread.print

, 用來擷取線程轉儲, 示例用法如下:

jcmd 17264 Thread.print1

2.5 jconsole

jconsole 工具也可以檢視線程棧跟蹤。

打開jconsole并連接配接到正在運作的Java程序, 導航到“線程”頁籤, 可以檢視每個線程的堆棧跟蹤：

2.6 小結

事實證明, 可以使用JDK中的很多工具來擷取線程轉儲。讓我們回顧一下, 并總結它們的優缺點：

jstack ：擷取線程轉儲最簡單最友善的工具； Java 8之後可以使用 jcmd 工具來替代；
jmc ：增強的JDK性能分析和問題診斷工具。用這款工具進行性能分析的開銷非常低。
jvisualvm ：輕量級的開源分析工具, 圖形界面非常棒, 還支援各種強悍的功能插件。
jcmd ：非常強大的本地工具, 支援Java 8及更高版本。內建了多種工具的作用, 例如：捕獲線程轉儲（jstack）, 堆轉儲（jmap）, 檢視系統屬性和檢視指令行參數（jinfo）
jconsole ：也可以用來檢視線程棧跟蹤資訊。

3. 使用Linux指令

在企業應用伺服器中, 出于安全原因, 可能隻安裝了 JRE。這時候沒法使用這些JDK内置的工具。

但還是有辦法擷取線程轉儲。

3.1 使用 `kill -3` 指令

在Unix/Linux之類的系統中, 可以使用

kill

指令擷取線程轉儲, 底層實作原理, 則是通過系統調用

kill()

将信号參數發送給程序。這裡需要發送的是

-3

信号。

一般先通過

jps

找到JAVA程序對應的pid,

kill -3

使用示例如下：

kill -3 172641

3.2 `Ctrl + Break` (Windows)

在Windows作業系統的指令行視窗中, 可使用組合鍵

Ctrl + Break

來擷取線程轉儲。當然, 需要先導航至啟動Java程式的控制台視窗, 然後同時按下

CTRL

鍵和

Break

鍵。

需要注意的是, 某些鍵盤是沒有 “

Break

” 鍵的。

在這種情況下, 可以組合使用

CTRL

SHIFT

, 以及

Pause

鍵。

這兩個指令都可以将線程轉儲列印到控制台。

4. 通過程式設計方式使用ThreadMxBean

JMX技術支援各種各樣的花式操作。可通過

ThreadMxBean

來執行線程轉儲。

示例代碼如下：

private static String threadDump(boolean lockedMonitors, boolean lockedSynchronizers) {
    StringBuffer threadDump = new StringBuffer(System.lineSeparator());
    ThreadMXBean threadMXBean = ManagementFactory.getThreadMXBean();
    for(ThreadInfo threadInfo : threadMXBean.dumpAllThreads(lockedMonitors, lockedSynchronizers)) {
        threadDump.append(threadInfo.toString());
    }
    return threadDump.toString();}12345678

上面代碼做的事情很簡單, 先通過

ManagementFactory

擷取

ThreadMxBean

對象。

方法的布爾參數

lockedMonitors

和

lockedSynchronizers

, 表示是否導出持有的同步器和管程鎖。

5. 總結

我們通過具體示例展示了擷取線程轉儲的各種方法。

首先介紹的是各種JDK内置工具,

然後讨論了指令行方式,

最後介紹了JMX程式設計的方式。

完整的示例代碼請參考 GitHub倉庫。

擷取Java線程轉儲的常用方法