「java分析线程」java线程问题排查
本篇文章给大家谈谈java分析线程，以及java线程问题排查对应的知识点，希望对各位有所帮助，不要忘了收藏本站喔。
本文目录一览：
如何分析JAVA 线程堆栈
itjobJava老师讲过：1) 线程堆栈概述及基础知识
2) 线程堆栈的生成原理以及相关工具
3) 不同JVM线程堆栈的格式的差异（Sun HotSpot、IBM JRE、Oracal JRockit）
4) 线程堆栈日志介绍以及解析方法
5) 线程堆栈的分析和相关的技术
6) 常见的问题模板（线程竟态、死锁、IO调用挂死、垃圾回收/OutOfMemoryError问题、死循环等）
7) 线程堆栈问题实例分析
我希望这一系列的培训能给你带来确实的帮助，所以请持续关注每周的文章更新。
但是如果我在学习过程中有疑问或者无法理解文章中的内容该怎么办？
不用担心，把我当做你的导师就好。任何关于线程堆栈的问题都可以咨询我（前提是问题不能太low）。请随意选择下面的几种方式与我取得联系：
1) 直接本文下面发表评论（不好意思的话可以匿名）
2) 将你的线程堆栈数据提交到Root Cause Analysis forum
3) 发Email给我，地址是 @phcharbonneau@hotmail.com
能帮我分析我们产品上遇到的问题么？
当然可以，如果你愿意的话可以把你的堆栈现场数据通过邮件或论坛 Root Cause Analysis forum发给我。处理实际问题是才是学习提升技能的王道。
我真心期望大家能够喜欢这个培训。所以我会尽我所能去为你提供高质量的材料，并回答大家的各种问题。
在介绍线程堆栈分析技术和问题模式之前，先要给大家讲讲基础的内容。所以在这篇帖子里，我将先覆盖到最基本的内容，这样大家就能更好的去理解JVM、中间件、以及Java EE容器之间的交互。
Java VM 概述
Java虚拟机是Jave EE 平台的基础。它是中间件和应用程序被部署和运行的地方。
JVM向中间件软件和你的Java/Java EE程序提供了下面这些东西:
– （二进制形式的）Java / Java EE 程序运行环境
– 一些程序功能特性和工具 (IO 基础设施，数据结构，线程管理，安全，监控 等等.)
– 借助垃圾回收的动态内存分配与管理
你的JVM可以驻留在许多的操作系统 (Solaris, AIX, Windows 等等.)之上，并且能根据你的物理服务器配置，你可以在每台物理/虚拟服务器上安装1到多个JVM进程.
JVM与中间件之间的交互
下面这张图展示了JVM、中间件和应用程序之间的高层交互模型。
如你所见，标准Java EE应用程序的线程的分配实在中间件内核与JVM之间完成的。（当然也有例外，应用程序可以直接调用API来创建线程，这种做法并不常见，而且在使用的过程中也要特别的小心）
同时，请注意一些线程是由JVM内部来进行管理的，典型的例子就是垃圾回收线程，JVM内部使用这个线程来做并行的垃圾回收处理。
因为大多数的线程分配都是由Java EE容器完成的，所以能够理解和认识线程堆栈跟踪，并能从线程堆栈数据中识别出它来，对你而言很重要. 这可以让你能够快速的知道Java EE容器正要执行的是什么类型的请求.
从一个线程转储堆栈的分析角度来看，你将能了解从JVM发现的线程池之间的不同，并识别出请求的类型.
最后一节会向你提供对于HotSop VM而言什么是JVM线程堆栈的一个概述，还有你将会遇到的各种不同的线程. 而对 IBM VM 线程堆栈形式详细内容将会在第四节向你提供.
请注意你可以从根本原因分析论坛获得针对本文的线程堆栈示例.
JVM 线程堆栈——它是什么?
JVM线程堆栈是一个给定时间的快照，它能向你提供所有被创建出来的Java线程的完整清单.
北大青鸟java培训：关于线程安全问题分析？
在学习java编程开发语言的过程中，我们掌握了线程与线程池等相关技术知识。
今天，北大青鸟辽宁计算机学院就关于线程安全问题给大家做一个简单的说明和介绍，一起来了解一下吧。
线程安全就是多线程访问时，采用了加锁机制，当一个线程访问该类的某个数据时，进行保护，其他线程不能进行访问直到该线程读取完，其他线程才可使用。
不会出现数据不一致或者数据污染。
线程不安全就是不提供数据访问保护，有可能出现多个线程先后更改数据造成所得到的数据是脏数据。
什么时候考虑到线程安全：一个对象是否需要线程安全，取决于该对象是否被多线程访问。
这指的是程序中访问对象的方式，而不是对象要实现的功能。
要使得对象是线程安全的，要采用同步机制来协同对对象可变状态的访问。
Java常用的同步机制是Synchronized，还包括volatile类型的变量，显示锁以及原子变量。
在多个线程中，当它们同时访问同个类时，每次执行的结果和单线程结果一致，且变量值跟预期一致，这个类则是线程安全的。
锁的特性锁机制的两种特性：互斥性：即同一时间只允许一个线程持有某个对象的锁，通过这种特性来实现多线程中的协调机制，这样在同一时间只有一个线程对需同步的代码块(复合操作)进行访问。
互斥性我们也往往称为操作的原子性。
可见性：必须确保在锁被释放之前，对共享变量所做的修改，对于随后获得该锁的另一个线程是可见的，否则另一个线程可能是在本地缓存的某个副本上继续操作从而引起不一致。
挂起、休眠、阻塞和非阻塞挂起：当线程被挂起时，其会失去CPU的使用时间，直到被其他线程(用户线程或调试线程)唤醒。
休眠：同样是会失去CPU的使用时间，但是在过了指定的休眠时间之后，它会自动激活，无需唤醒(整个唤醒表面看是自动的，但实际上也得有守护线程去唤醒，只是不需编程者手动干预)。
阻塞：在线程执行时，所需要的资源不能得到，则线程被挂起，直到满足可操作的条件。
非阻塞：在线程执行时，所需要的资源不能得到，则线程不是被挂起等待，而是继续执行其余事情，等待条件满足了后，收到了通知(同样是守护线程去做)再执行。
Java多线程（五）之BlockingQueue深入分析
一 概述
BlockingQueue作为线程容器 可以为线程同步提供有力的保障
二 BlockingQueue定义的常用方法
BlockingQueue定义的常用方法如下
抛出异常 特殊值 阻塞 超时
插入 add（e） offer（e） put（e） offer（e time unit）
移除 remove（） poll（） take（） poll（time unit）
检查 element（） peek（） 不可用 不可用
）add（anObject） 把anObject加到BlockingQueue里 即如果BlockingQueue可以容纳 则返回true 否则招聘异常
）offer（anObject） 表示如果可能的话 将anObject加到BlockingQueue里 即如果BlockingQueue可以容纳 则返回true 否则返回false
）put（anObject） 把anObject加到BlockingQueue里 如果BlockQueue没有空间 则调用此方法的线程被阻断直到BlockingQueue里面有空间再继续
）poll（time） 取走BlockingQueue里排在首位的对象 若不能立即取出 则可以等time参数规定的时间 取不到时返回null
）take（） 取走BlockingQueue里排在首位的对象 若BlockingQueue为空 阻断进入等待状态直到Blocking有新的对象被加入为止
其中 BlockingQueue 不接受null 元素 试图add put 或offer 一个null 元素时 某些实现会抛出NullPointerException null 被用作指示poll 操作失败的警戒值
三 BlockingQueue的几个注意点
【 】BlockingQueue 可以是限定容量的 它在任意给定时间都可以有一个remainingCapacity 超出此容量 便无法无阻塞地put 附加元素 没有任何内部容量约束的BlockingQueue 总是报告Integer MAX_VALUE 的剩余容量
【 】BlockingQueue 实现主要用于生产者 使用者队列 但它另外还支持Collection 接口 因此 举例来说 使用remove（x） 从队列中移除任意一个元素是有可能的 然而 这种操作通常不 会有效执行 只能有计划地偶尔使用 比如在取消排队信息时
【 】BlockingQueue 实现是线程安全的 所有排队方法都可以使用内部锁或其他形式的并发控制来自动达到它们的目的 然而 大量的 Collection 操作（addAll containsAll retainAll 和removeAll）没有 必要自动执行 除非在实现中特别说明 因此 举例来说 在只添加了c 中的一些元素后 addAll（c） 有可能失败（抛出一个异常）
【 】BlockingQueue 实质上不 支持使用任何一种 close 或 shutdown 操作来指示不再添加任何项 这种功能的需求和使用有依赖于实现的倾向 例如 一种常用的策略是 对于生产者 插入特殊的end of stream 或 poison 对象 并根据使用者获取这些对象的时间来对它们进行解释
四 简要概述BlockingQueue常用的四个实现类
）ArrayBlockingQueue:规定大小的BlockingQueue 其构造函数必须带一个int参数来指明其大小 其所含的对象是以FIFO（先入先出）顺序排序的
）LinkedBlockingQueue:大小不定的BlockingQueue 若其构造函数带一个规定大小的参数 生成的BlockingQueue有大小限制 若不带大小参数 所生成的BlockingQueue的大小由Integer MAX_VALUE来决定 其所含的对象是以FIFO（先入先出）顺序排序的
）PriorityBlockingQueue:类似于LinkedBlockQueue 但其所含对象的排序不是FIFO 而是依据对象的自然排序顺序或者是构造函数的Comparator决定的顺序
）SynchronousQueue:特殊的BlockingQueue 对其的操作必须是放和取交替完成的
其中LinkedBlockingQueue和ArrayBlockingQueue比较起来 它们背后所用的数据结构不一样 导致LinkedBlockingQueue的数据吞吐量要大于ArrayBlockingQueue 但在线程数量很大时其性能的可预见性低于ArrayBlockingQueue
五 具体BlockingQueue的实现类的内部细节
有耐心的同学请看具体实现类细节
ArrayBlockingQueue
ArrayBlockingQueue是一个由数组支持的有界阻塞队列 此队列按 FIFO（先进先出）原则对元素进行排序 队列的头部 是在队列中存在时间最长的元素 队列的尾部 是在队列中存在时间最短的元素 新元素插入到队列的尾部 队列检索操作则是从队列头部开始获得元素
这是一个典型的 有界缓存区 固定大小的数组在其中保持生产者插入的元素和使用者提取的元素 一旦创建了这样的缓存区 就不能再增加其容量 试图向已满队列中放入元素会导致放入操作受阻塞 试图从空队列中检索元素将导致类似阻塞
ArrayBlockingQueue创建的时候需要指定容量capacity（可以存储的最大的元素个数 因为它不会自动扩容）以及是否为公平锁（fair参数）
在创建ArrayBlockingQueue的时候默认创建的是非公平锁 不过我们可以在它的构造函数里指定 这里调用ReentrantLock的构造函数创建锁的时候 调用了
public ReentrantLock（boolean fair） {
sync = （fair）？ new FairSync（） : new NonfairSync（）
}
FairSync/ NonfairSync是ReentrantLock的内部类
线程按顺序请求获得公平锁 而一个非公平锁可以闯入 且当它尚未进入等待队列 就会和等待队列head结点的线程发生竞争 如果锁的状态可用 请求非公平锁的线程可在等待队列中向前跳跃 获得该锁 内部锁synchronized没有提供确定的公平性保证
分三点来讲这个类
添加新元素的方法 add/put/offer
该类的几个实例变量 takeIndex/putIndex/count/
Condition实现
添加新元素的方法 add/put/offer
首先 谈到添加元素的方法 首先得分析以下该类同步机制中用到的锁
Java代码
[java]
lock = new ReentrantLock（fair）
notEmpty = lock newCondition（） //Condition Variable
notFull = lock newCondition（） //Condition Variable
这三个都是该类的实例变量 只有一个锁lock 然后lock实例化出两个Condition notEmpty/noFull分别用来协调多线程的读写操作
Java代码
[java]
public boolean offer（E e） {
if （e == null） throw new NullPointerException（）
final ReentrantLock lock = this lock;//每个对象对应一个显示的锁
lock lock（） //请求锁直到获得锁（不可以被interrupte）
try {
if （count == items length）//如果队列已经满了
return false;
else {
insert（e）
return true;
}
} finally {
lock unlock（） //
}
}
看insert方法
private void insert（E x） {
items[putIndex] = x;
//增加全局index的值
/*
Inc方法体内部
final int inc（int i） {
return （++i == items length）？ : i;
}
这里可以看出ArrayBlockingQueue采用从前到后向内部数组插入的方式插入新元素的 如果插完了 putIndex可能重新变为 （在已经执行了移除操作的前提下 否则在之前的判断中队列为满）
*/
putIndex = inc（putIndex）
++count;
notEmpty signal（） //wake up one waiting thread
}
Java代码
[java]
public void put（E e） throws InterruptedException {
if （e == null） throw new NullPointerException（）
final E[] items = ems;
final ReentrantLock lock = this lock;
lock lockInterruptibly（） //请求锁直到得到锁或者变为interrupted
try {
try {
while （count == items length）//如果满了 当前线程进入noFull对应的等waiting状态
notFull await（）
} catch （InterruptedException ie） {
notFull signal（） // propagate to non interrupted thread
throw ie;
}
insert（e）
} finally {
lock unlock（）
}
}
Java代码
[java]
public boolean offer（E e long timeout TimeUnit unit）
throws InterruptedException {
if （e == null） throw new NullPointerException（）
long nanos = unit toNanos（timeout）
final ReentrantLock lock = this lock;
lock lockInterruptibly（）
try {
for （ ） {
if （count != items length） {
insert（e）
return true;
}
if （nanos = ）
return false;
try {
//如果没有被 signal/interruptes 需要等待nanos时间才返回
nanos = notFull awaitNanos（nanos）
} catch （InterruptedException ie） {
notFull signal（） // propagate to non interrupted thread
throw ie;
}
}
} finally {
lock unlock（）
}
}
Java代码
[java]
public boolean add（E e） {
return super add（e）
}
父类
public boolean add（E e） {
if （offer（e））
return true;
else
throw new IllegalStateException（ Queue full ）
}
该类的几个实例变量 takeIndex/putIndex/count
Java代码
[java]
用三个数字来维护这个队列中的数据变更
/** items index for next take poll or remove */
private int takeIndex;
/** items index for next put offer or add */
private int putIndex;
/** Number of items in the queue */
private int count;
提取元素的三个方法take/poll/remove内部都调用了这个方法
Java代码
[java]
private E extract（） {
final E[] items = ems;
E x = items[takeIndex];
items[takeIndex] = null;//移除已经被提取出的元素
takeIndex = inc（takeIndex） //策略和添加元素时相同
count;
notFull signal（） //提醒其他在notFull这个Condition上waiting的线程可以尝试工作了
return x;
}
从这个方法里可见 tabkeIndex维护一个可以提取/移除元素的索引位置 因为takeIndex是从 递增的 所以这个类是FIFO队列
putIndex维护一个可以插入的元素的位置索引
count显然是维护队列中已经存在的元素总数
Condition实现
Condition现在的实现只有ncurrent locks AbstractQueueSynchoronizer内部的ConditionObject 并且通过ReentranLock的newCondition（）方法暴露出来 这是因为Condition的await（）/sinal（）一般在lock lock（）与lock unlock（）之间执行 当执行condition await（）方法时 它会首先释放掉本线程持有的锁 然后自己进入等待队列 直到sinal（） 唤醒后又会重新试图去拿到锁 拿到后执行await（）下的代码 其中释放当前锁和得到当前锁都需要ReentranLock的tryAcquire（int arg）方法来判定 并且享受ReentranLock的重进入特性
Java代码
[java]
public final void await（） throws InterruptedException {
if （Thread interrupted（））
throw new InterruptedException（）
//加一个新的condition等待节点
Node node = addConditionWaiter（）
//释放自己的锁
int savedState = fullyRelease（node）
int interruptMode = ;
while （！isOnSyncQueue（node）） {
//如果当前线程 等待状态时CONDITION park住当前线程 等待condition的signal来解除
LockSupport park（this）
if （（interruptMode = checkInterruptWhileWaiting（node）） != ）
break;
}
if （acquireQueued（node savedState） interruptMode != THROW_IE）
interruptMode = REINTERRUPT;
if （node nextWaiter != null）
unlinkCancelledWaiters（）
if （interruptMode != ）
reportInterruptAfterWait（interruptMode）
}
SynchronousQueue
一种阻塞队列 其中每个 put 必须等待一个 take 反之亦然 同步队列没有任何内部容量 甚至连一个队列的容量都没有 不能在同步队列上进行 peek 因为仅在试图要取得元素时 该元素才存在 除非另一个线程试图移除某个元素 否则也不能（使用任何方法）添加元素 也不能迭代队列 因为其中没有元素可用于迭代 队列的头 是尝试添加到队列中的首个已排队线程元素 如果没有已排队线程 则不添加元素并且头为 null 对于其他Collection 方法（例如 contains） SynchronousQueue 作为一个空集合 此队列不允许 null 元素
同步队列类似于 CSP 和 Ada 中使用的 rendezvous 信道 它非常适合于传递性设计 在这种设计中 在一个线程中运行的对象要将某些信息 事件或任务传递给在另一个线程中运行的对象 它就必须与该对象同步
对于正在等待的生产者和使用者线程而言 此类支持可选的公平排序策略 默认情况下不保证这种排序 但是 使用公平设置为 true 所构造的队列可保证线程以 FIFO 的顺序进行访问 公平通常会降低吞吐量 但是可以减小可变性并避免得不到服务
LinkedBlockingQueue
一个基于已链接节点的 范围任意的 blocking queue 此队列按 FIFO（先进先出）排序元素 队列的头部 是在队列中时间最长的元素 队列的尾部 是在队列中时间最短的元素 新元素插入到队列的尾部 并且队列检索操作会获得位于队列头部的元素 链接队列的吞吐量通常要高于基于数组的队列 但是在大多数并发应用程序中 其可预知的性能要低
单向链表结构的队列 如果不指定容量默认为Integer MAX_VALUE 通过putLock和takeLock两个锁进行同步 两个锁分别实例化notFull和notEmpty两个Condtion 用来协调多线程的存取动作 其中某些方法（如remove toArray toString clear等）的同步需要同时获得这两个锁 并且总是先putLock lock紧接着takeLock lock（在同一方法fullyLock中） 这样的顺序是为了避免可能出现的死锁情况（我也想不明白为什么会是这样？）
PriorityBlockingQueue
一个无界的阻塞队列 它使用与类 PriorityQueue 相同的顺序规则 并且提供了阻塞检索的操作 虽然此队列逻辑上是无界的 但是由于资源被耗尽 所以试图执行添加操作可能会失败（导致 OutOfMemoryError） 此类不允许使用 null 元素 依赖自然顺序的优先级队列也不允许插入不可比较的对象（因为这样做会抛出ClassCastException）
看它的三个属性 就基本能看懂这个类了
Java代码
[java]
private final PriorityQueue q;
private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock（true）
private final Condition notEmpty = lock newCondition（）
lock说明本类使用一个lock来同步读写等操作
notEmpty协调队列是否有新元素提供 而队列满了以后会调用PriorityQueue的grow方法来扩容
DelayQueue
Delayed 元素的一个无界阻塞队列 只有在延迟期满时才能从中提取元素 该队列的头部 是延迟期满后保存时间最长的 Delayed 元素 如果延迟都还没有期满 则队列没有头部 并且 poll 将返回 null 当一个元素的getDelay（TimeUnit NANOSECONDS） 方法返回一个小于或等于零的值时 则出现期满 此队列不允许使用 null 元素
Delayed接口继承自Comparable 我们插入的E元素都要实现这个接口
DelayQueue的设计目的间API文档
An unbounded blocking queue of Delayed elements in which an element can only be taken when its delay has expired The head of the queue is that Delayed element whose delay expired furthest in the past If no delay has expired there is no head and poll will returnnull Expiration occurs when an element s getDelay（TimeUnit NANOSECONDS） method returns a value less than or equal to zero Even though unexpired elements cannot be removed using take or poll they are otherwise treated as normal elements For example the size method returns the count of both expired and unexpired elements This queue does not permit null elements
因为DelayQueue构造函数了里限定死不允许传入parator（之前的PriorityBlockingQueue中没有限定死） 即只能在pare方法里定义优先级的比较规则 再看上面这段英文 The head of the queue is that Delayed element whose delay expired furthest in the past 说明pare方法实现的时候要保证最先加入的元素最早结束延时 而 Expiration occurs when an element s getDelay（TimeUnit NANOSECONDS） method returns a value less than or equal to zero 说明getDelay方法的实现必须保证延时到了返回的值变为= 的int
上面这段英文中 还说明了 在poll/take的时候 队列中元素会判定这个elment有没有达到超时时间 如果没有达到 poll返回null 而take进入等待状态 但是 除了这两个方法 队列中的元素会被当做正常的元素来对待 例如 size方法返回所有元素的数量 而不管它们有没有达到超时时间 而协调的Condition available只对take和poll是有意义的
另外需要补充的是 在ScheduledThreadPoolExecutor中工作队列类型是它的内部类DelayedWorkQueue 而DelayedWorkQueue的Task容器是DelayQueue类型 而ScheduledFutureTask作为Delay的实现类作为Runnable的封装后的Task类 也就是说ScheduledThreadPoolExecutor是通过DelayQueue优先级判定规则来执行任务的
BlockingDque+LinkedBlockingQueue
lishixinzhi/Article/program/Java/gj/201311/27544
关于java分析线程和java线程问题排查的介绍到此就结束了，不知道你从中找到你需要的信息了吗 ？如果你还想了解更多这方面的信息，记得收藏关注本站。