JVM线程分析详解

java线程状态：
在这里插入图片描述

  1. 初始(NEW)：新创建了一个线程对象，但还没有调用start()方法。
  2. 运行(RUNNABLE)：Java线程中将就绪（ready）和运行中（running）两种状态笼统的称为“运行”。
    线程对象创建后，其他线程(比如main线程）调用了该对象的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，此时处于就绪状态（ready）。就绪状态的线程在获得CPU时间片后变为运行中状态（running）。
  3. 阻塞(BLOCKED)：表示线程阻塞于锁。
  4. 等待(WAITING)：进入该状态的线程需要等待其他线程做出一些特定动作（通知或中断）。
  5. 超时等待(TIMED_WAITING)：该状态不同于WAITING，它可以在指定的时间后自行返回。
  6. 终止(TERMINATED)：表示该线程已经执行完毕。

Java Monitor原理：
Monitor 是Java中用以实现线程之间的互斥与协作的主要手段，可以看成是对象或者Class的锁。每一个对象有且仅有一个monitor。Java 的 Object 类本身就是监视者对象，Java 对于 Monitor Object 模式做了内建的支持。
Object 类本身就是监视者对象！
每个 Object 都带了一把看不见的锁，通常叫 内部锁/Monitor 锁/Instrinsic Lock, 这把锁就是 监控锁。
synchronized 关键字修饰方法和代码块就是 同步方法
wait()/notify()/notifyAll() 方法构成监控条件(Monitor Condition)
在这里插入图片描述
线程和Monitor之间关系：
一个Monitor在某个时刻，只能被一个线程拥有，该线程就是Active Thread，
而其它线程都是Waiting Thread，分别在两个队列Entry Set和Wait Set里面等候。
在Entry Set中等待的线程状态是Waiting for monitor entry，
在Wait Set中等待的线程状态是in Object.wait()。

线程进入同步方法中：
为了继续执行临界区代码，线程必须获取 Monitor 锁。如果获取锁成功，将成为该监视者对象的拥有者。任一时刻内，监视者对象只属于一个活动线程（The Owner）
拥有监视者对象的线程可以调用 wait() 进入等待集合（Wait Set），同时释放监视锁，进入等待状态。
其他线程调用 notify() / notifyAll() 接口唤醒等待集合中的线程，这些等待的线程需要重新获取监视锁后才能执行 wait() 之后的代码。
同步方法执行完毕了，线程退出临界区，并释放监视锁。

进入区(Entrt Set):表示线程通过synchronized要求获取对象的锁。如果对象未被锁住,则迚入拥有者;否则则在进入区等待。一旦对象锁被其他线程释放,立即参与竞争。
拥有者(The Owner):表示某一线程成功竞争到对象锁。
等待区(Wait Set):表示线程通过对象的wait方法,释放对象的锁,并在等待区等待被唤醒。

线程调用修饰：
表示线程在方法调用时,额外的重要的操作，一般出现在线程内容中，用来协助分析线程的状态。
locked <对象地址> 对象名： 表示当前线程通过synchronized关键字成功获取到了目标对象的监视器，拥有了在临界区操作的权限，状态一般为runnable。注意对象锁是可重入的，所以这里有2次锁住了同一个对象。
waiting to lock <对象地址> 对象名：
表示当前线程未能通过synchronized关键字获取到目标对象的监视器，状态一般为blocked。
waiting on<对象地址> 对象名：
表示当前线程通过synchronized关键字成功获取到了目标对象的监视器，但调用了wait方法,进入对象的等待区等待。在调用栈顶出现,线程状态为WAITING或TIMED_WATING。
parking to wait for <对象地址> 对象名：
park是基本的线程阻塞原语,不通过监视器在对象上阻塞。随concurrent包会出现的新的机制,与synchronized体系不同，具体介绍可以看stackoverflow上的回答传送门。

系统线程状态：
出现在线程信息第一行的末尾。
deadlock：死锁线程
runnable：表示线程运行中或I/O等待，线程状态一般为RUNNABLE。
in Object.wait()：进入临界区之后，又调用了java.lang.Object.wait()方法等待,jvm线程状态一般为WAITING或TIMED_WAITING。
waiting for monitor entry：在等待进入一个临界区,线程状态一般状态为BLOCKED。
waiting on condition：线程正处于等待资源或等待某个条件的发生，具体的原因需要结合下面堆栈信息进行分析。
（1）如果堆栈信息明确是应用代码，则证明该线程正在等待资源，一般是大量读取某种资源且该资源采用了资源锁的情况下，线程进入等待状态，等待资源的读取，或者正在等待其他线程的执行等。
（2）如果发现有大量的线程都正处于这种状态，并且堆栈信息中得知正等待网络读写，这是可能因为网络阻塞导致线程无法执行。
（3）还有一种常见的情况是该线程在sleep，等待sleep的时间到了，将被唤醒。

JVM线程状态：
java.lang.Thread.State: RUNNABLE 线程运行中或I/O等待 方法调用-无
java.lang.Thread.State: BLOCKED (on object monitor) 等待进入一个临界区 方法调用-synchronized
java.lang.Thread.State: TIMED_WAITING (parking) 线程等待唤醒，并且设置等待时长 方法调用-LockSupport.parkNanos(等待时长)、LockSupport.parkUntil(等待时长)
java.lang.Thread.State: TIMED_WAITING (sleeping) 线程等待唤醒，并且设置等待时长 方法调用-Thread.sleep(等待时长)，Thread.join(等待时长)
java.lang.Thread.State: TIMED_WAITING (on object monitor) 线程在等待唤醒，并且设置等待时长 方法调用-Object.wait(等待时长)
java.lang.Thread.State: WAITING (parking) 线程等待唤醒，没有设置等待时长 方法调用-LockSupport.park()
java.lang.Thread.State: WAITING (on object monitor) 线程等待唤醒，并且没有设置等待时长 方法调用-Object.wait()
java.lang.Thread.State: WAITING (on object monitor) 线程等待唤醒，没有设置等待时长 方法调用-Thread.join()

jvm日志分析：
“ForkJoinPool.commonPool-worker-52”{线程名} #5688{线程ID} daemon prio=5{线程的优先级，取值范围为[1-10]，默认为 5，数值越低越有优先} os_prio=0{线程在操作系统中的优先级} tid=0x00007f31eb3f3800 nid=0xa8ec{Native thread ID，本地操作系统相关的线程id,对应JVM 虚拟机中线程映射在操作系统中的线程编号。（这个nid就是我们用top -Hp pid 查看到的线程号，不过要用printf "%x\n"转换一下进制）} waiting on condition [0x00007f31944d0000]{系统线程状态}
java.lang.Thread.State: WAITING (parking){JVM线程状态}
at sun.misc.Unsafe.park(Native Method)
- parking to wait for <0x00000004706e6598> (a java.util.concurrent.ForkJoinPool)
at java.util.concurrent.ForkJoinPool.awaitWork(ForkJoinPool.java:1824)
at java.util.concurrent.ForkJoinPool.runWorker(ForkJoinPool.java:1693)
at java.util.concurrent.ForkJoinWorkerThread.run(ForkJoinWorkerThread.java:157)

Locked ownable synchronizers:
- None

常见问题：
1）锁争用
如果出现大量的锁争用，可能是线程阻塞了！
#48线程获得了 <0x000000046b9b6078>对象的锁，进入了临界区；#49无法获取到锁，停留在Entry Set中，输出waiting to lock <0x000000046b9b6078>。
“hiveserver2-web-49-acceptor-2@23302924-ServerConnector@6d6d480c{HTTP/1.1,[http/1.1]}{0.0.0.0:10002}” #49 daemon prio=3 os_prio=0 tid=0x00007f31eaf33000 nid=0x6306 waiting for monitor entry [0x00007f31a3dfc000]
java.lang.Thread.State: BLOCKED (on object monitor) --JVM线程状态
at sun.nio.ch.ServerSocketChannelImpl.accept(ServerSocketChannelImpl.java:234)
- waiting to lock <0x000000046b9b6078> (a java.lang.Object)
at org.eclipse.jetty.server.ServerConnector.accept(ServerConnector.java:397)
at org.eclipse.jetty.server.AbstractConnector$Acceptor.run(AbstractConnector.java:601)
at org.eclipse.jetty.util.thread.QueuedThreadPool.runJob(QueuedThreadPool.java:671)
at org.eclipse.jetty.util.thread.QueuedThreadPool$2.run(QueuedThreadPool.java:589)
at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)

Locked ownable synchronizers:
- None
“hiveserver2-web-48-acceptor-1@580fe4f0-ServerConnector@6d6d480c{HTTP/1.1,[http/1.1]}{0.0.0.0:10002}” #48 daemon prio=3 os_prio=0 tid=0x00007f31eaf31800 nid=0x6305 runnable [0x00007f31a3efd000]
java.lang.Thread.State: RUNNABLE
at sun.nio.ch.ServerSocketChannelImpl.accept0(Native Method)
at sun.nio.ch.ServerSocketChannelImpl.accept(ServerSocketChannelImpl.java:422)
at sun.nio.ch.ServerSocketChannelImpl.accept(ServerSocketChannelImpl.java:250)
- locked <0x000000046b9b6078> (a java.lang.Object)
at org.eclipse.jetty.server.ServerConnector.accept(ServerConnector.java:397)
at org.eclipse.jetty.server.AbstractConnector$Acceptor.run(AbstractConnector.java:601)
at org.eclipse.jetty.util.thread.QueuedThreadPool.runJob(QueuedThreadPool.java:671)
at org.eclipse.jetty.util.thread.QueuedThreadPool$2.run(QueuedThreadPool.java:589)
at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)

Locked ownable synchronizers:
- None

2）死锁
如果两个线程相互都被对方的线程锁锁住，这样就造成了死锁。
Thread1获取了<0x00000000d8251168>锁，等待<0x00000000d8251198>锁；Thread2获取了<0x00000000d8251198>锁，等待<0x00000000d8251168>锁。导致死锁！
“Thread2” daemon prio=5 tid=0x00007f1d3825f800 nid=0x2142 waiting for monitor entry [0x00007f1d16eeb000]
java.lang.Thread.State: BLOCKED (on object monitor)
at com.jvm.study.threaddump.deadlock.DeadLockMock$2.run(DeadLockMock.java:31)
- waiting to lock <0x00000000d8251168> (a java.lang.String)
- locked <0x00000000d8251198> (a java.lang.String)
“Thread1” daemon prio=5 tid=0x00007f1d3825e000 nid=0x2141 waiting for monitor entry [0x00007f1d16fec000]
ava.lang.Thread.State: BLOCKED (on object monitor)
at com.jvm.study.threaddump.deadlock.DeadLockMock$1.run(DeadLockMock.java:16)
- waiting to lock <0x00000000d8251198> (a java.lang.String)
- locked <0x00000000d8251168> (a java.lang.String)

3）等待区等待
JVM线程的状态是java.lang.Thread.State: TIMED_WAITING (on object monitor)，线程调用了java.lang.Object.wait(Native Method)方法而进入了等待状态。
"Wait Set"中等待的线程状态就是 in Object.wait()；
当线程获得了Monitor进入临界区之后，如果发现线程继续运行的条件没有满足，它就调用对象（通常是被synchronized的对象）的wait()方法，放弃了Monitor，进入"Wait Set"队列中。
只有当别的线程在该对象上调用了notify()或notifyAll()方法， “Wait Set” 队列中线程才得到机会去竞争，但是只有一个线程获得对象的 Monitor，从而恢复到运行态。
“IPC Client (2108708444) connection to IT-CDH-Node02/10.11.16.36:8020 from hive” #5681 daemon prio=5 os_prio=0 tid=0x00007f31ccf4a000 nid=0xa8e4 in Object.wait() [0x00007f319aa33000]
java.lang.Thread.State: TIMED_WAITING (on object monitor)
at java.lang.Object.wait(Native Method)
at org.apache.hadoop.ipc.ClientConnection.waitForWork(Client.java:1017)
- locked <0x000000042b52dbf0> (a org.apache.hadoop.ipc.Client$Connection)
at org.apache.hadoop.ipc.ClientConnection.run(Client.java:1061)

Locked ownable synchronizers:
- None

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