借助jstack分析CPU占用高及线程死锁问题

jstack是用于生成java虚拟机当前时刻的线程快照。线程快照是当前java虚拟机内存每一条线程正在执行的方法堆栈的集合，生成线程快照的主要目的是定位线程出现长时间停顿的原因。

一、分析CPU占用高的问题

在实际项目开发过程中，CPU占用异常是经常遇到的问题，当遇到CPU异常时，我们可以借助jstack进行问题排查。

下面我们通过模拟，刨析一下整个问题分析过程。

模拟代码

在下面的代码中，我们写了一个死循环，模拟CPU占用过高问题。

public class ThreadMain {

    private static ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(5);

    public static void main(String[] args) {

        Task task1 = new Task();
        Task task2 = new Task();
        executorService.execute(task1);
        executorService.execute(task2);
    }

    public static Object lock = new Object();

    static class Task implements Runnable {

        public void run() {
            synchronized (lock) {
                long sum = 0L;
                while (true) {
                    sum += 1;
                }
            }
        }
    }

}

查询CPU占用高的进程

在Linux服务器，我们通过top命令，可以查看CPU信息，默认按照由高到低显示。

输入top命令，查询进程信息。

top

可以看到，目前占用最高的进程ID是9420

查询对应线程

在上面，我们已经查询到9420进程，我们可以进一步分析，9420进程内到底是哪个线程CPU占用最高。

输入一下命令，可以查看线程信息

top Hp 9420

可以看到目前占用CPU最高的线程是9445

线程转换

我们通过top命令查询到的9445线程ID是10进制的，但是jstack展示的线程是16进制的，因此我们需要将10进制的9445转成16进制，也就是0x24e5

通过jstack查询线程快照

输入一下命令

jstack 9420

jstack输出信息的nid就是16进制的线程id，我们找到nid是0x24e5线程，可以定位到具体代码位置 at ThreadMain$Task.run(ThreadMain.java:30)，也就是ThreadMain.java的第30行。

二、分析线程死锁问题

模拟代码

我们通过下面的代码，模拟线程死锁问题

public class ThreadMain {

    private final static Object lockA = new Object();

    private final static Object lockB = new Object();

    public static void main(String[] args) {
        new Thread(() -> {
            synchronized (lockA) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "获得了锁LockA");
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    try {
                        throw new RuntimeException(e);
                    } catch (RuntimeException ex) {
                        throw new RuntimeException(ex);
                    }
                }
                synchronized (lockB) {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "获得了锁LockB");
                }
            }
        }).start();


        new Thread(() -> {
            synchronized (lockB) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "获得了锁LockB");
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    try {
                        throw new RuntimeException(e);
                    } catch (RuntimeException ex) {
                        throw new RuntimeException(ex);
                    }
                }
                synchronized (lockA) {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "获得了锁LockA");
                }
            }
        }).start();
    }
}

查询VMID

我们通过jps命令，可以查询虚拟机进程ID

jps -l

可以看到，我们当前VMID是18395

查询线程信息

同样通过jstack命令可以查询进程信息。

jstack 18395

重点关注状态时BLOCKED的线程，我们可以看到Thread-1跟Thread-1目前都是BLOCKED状态，Thread-1目前锁定了<0x0000000782539600>并且正在等待<0x00000007825395f0>,而Thread-0正好相反，Thread-0锁定了<0x00000007825395f0>并且正在等待<0x0000000782539600>，这就导致两个线程相互锁定。当然，我们也可以看到两个线程异常发生的位置。