JVM如何收集ThreadDump不足功能

Question

请解释JVM是如何收集ThreadDump不足的。

我不明白它是如何收集非CPU线程的堆栈跟踪(等待磁盘IO、网络、非自愿上下文切换)。

例如，linux perf只收集有关CPU线程(使用CPU周期)的信息。

Answer 1

我将以HotSpot JVM为例。

JVM维护所有Java线程的列表:对于每个线程，它都有一个相应的VM结构。根据执行上下文的不同，线程可以处于下列状态之一(HotSpot知道每个线程的当前状态，因为它负责切换状态)：

• in_Java -线程正在执行Java代码，无论是在解释器中还是在JIT编译的方法中；
• in_vm -一个线程在VM运行时函数中；
• in_native -一个线程在JNI上下文中运行一个本机方法；
• 也有过渡状态，但为了简单起见，让我们跳过它们。

非cpu线程只能有

• in_native状态:所有套接字I/O、磁盘I/O和其他阻塞操作仅在本机代码中执行；
• in_vm状态，当线程在VM互斥对象上被阻塞时。

每当JVM调用本机方法或获取竞争互斥对象时，它都会将最后一个Java指针存储到Thread结构中。

现在关键的部分是：HotSpot JVM只在 安全点上获得线程转储。

当您请求线程转储时，JVM请求停止世界暂停。处于in_Java状态的所有线程都会在最近的safepoint停止，在那里JVM知道如何遍历堆栈。

处于in_native状态的线程不会停止，但它们不需要停止。HotSpot知道它们的最后一个Java框架，因为指针存储在Thread结构中。JVM知道顶级Java框架，就可以找到它的调用者，然后找到调用者的调用者，依此类推。

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这里重要的是，不管本机方法做什么，堆栈的Java部分都是“冻结”的。堆栈的顶部(本机)可以来回更改，而底层部分(Java)保持不变。它不能改变，因为JVM在从in_native到in_Java的每个开关上都检查挂起的safepoint操作:如果一个本机方法返回，并且VM当前正在运行停止世界操作，当前线程将一直阻塞直到操作结束。

因此，获取线程转储包括

1. 在安全点停止所有in_Java和in_vm线程；
2. 遍历JVM维护的全局线程列表；
3. 如果一个线程正在运行本机方法，它的顶层Java框架存储在一个线程结构中；如果一个线程正在运行Java代码，它的顶部框架对应于当前正在执行的Java方法。
4. 每个帧都有一个指向前一个帧的链接，因此给定顶部帧，JVM可以构造到底部的整个堆栈跟踪。