java并发编程系列（一）：java多线程中常用指令

一、写在前面

    好久没写博客了，这不快毕业了，应该会重新开始更新博客了。这次主要介绍查看线程状态等一系列常见指令，包括有jps、vmstat、jstack、javap、以及如何查看java对应的汇编代码。

二、情景

   依据假设情景来说明为啥以及如何使用这些指令。现在你是个初出茅庐的java程序员，你一看现在的业务用的单线程处理，大吃一斤，马上提出我要优化，改成多线程，然后写下了如下代码。然后你把代码提交，上线，准备感受多线程的速度。然而业务上线后直接瘫痪，这时你该怎么办。

package com.wx.ch1;

public class DeadLockDemo {
    private  static String A = "A";
    private static String B = "B";

    public static void main(String[] args){
        new DeadLockDemo().DeadLock();
    }

    private void DeadLock(){

        Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                synchronized (A){
                    try {
                        Thread.currentThread().sleep(2000);
                    }catch (InterruptedException e){
                        e.printStackTrace();
                    }
                    synchronized (B){
                        System.out.println("get A B");
                    }
                }
            }
        });
        Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                synchronized (B){
                    synchronized (A){
                        System.out.println("get B A");
                    }
                }
            }
        });
        t1.start();
        t2.start();
    }

}

三、发现问题

    首先，你希望你能够获得现在这些线程所处状态，然后判断发生了什么，jstack指令可以帮到你。

3.1 jstack指令

   该指令常被用于dump出指定进程下，所有线程的信息。指令格式如下：

    sudo -u 用户名  jstack指令位置 进程id  >文件名

   其中jstack指令位置由你安装java的位置决定，你可以通过echo $JAVA_HOME、whereis java等命令进行查询。文件名表示输出重定向的结果，可以把结果存入对应的文件方便查看。

   我使用的指令样例：

   sudo  -u wx /home/wx/java/jdk1.8/bin/jstack 32763 >/home/wx/result

我们先来看看结果,结果很明显表明两个线程都被阻塞了，互相等待对方释放锁。

 3.2 jps指令

   如果你按照jstack的指令尝试打印出线程信息，你会发现缺少指令中的进程id。那么该如何查询这些运行中的java进程id？常见的查询进程id指令是ps，java为我们提供了

专门的查询运行在jvm上的java进程id指令，即jps指令。

指令格式：jps

3.3 vmstat

 现在你通过上面两个指令的组合发现了死锁的问题，你改写了代码，成功运行在服务器上了，下一步你要做的是精益求精，开始优化！当然优化是件很复杂的事情，这边只提通过查看切换上下文次数的指令vmstat来判断当前多线程代码运行情况。

指令格式：vmstat (后面可以接参数 可自行vmstat -h 查看)

最常见的为 vmstat -t 1 (每间隔一秒时间打印一次)

vmstat -t 1

 

 

 图中cs(Content Swich)列为即为上下文切换次数。

3.4 javap &  java -XX:+UnlockDiagnosticVMOptions   -XX:+PrintAssembly

这两个指令被用于查看对应的java字节码以及汇编代码。在本文的场景中，我们通过javap以及虚拟机启动命令行参数，查看并验证volatile关键字的底层实现。

在多个材料中均提及带有volatuke关键字的变量在修改时，对应生成的汇编代码带有lock前缀，我们要做的就是验证这一点。

验证代码:

package com.wx.ch1;

public class RecordExample {
    int a =0;
    volatile  boolean flag = false;

    public void writer(){
        flag = true;

        for(int i=0;i<1000000;i++){
        }
        a = 1;
    }

    public boolean reader(){
        if(flag){
            int i = a*a;
            System.out.println(i);
            return  true;
        }
        return  false;
    }

    public static void main(String[] args) {
        RecordExample re = new RecordExample();
        Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                re.writer();
            }
        });
        Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                for (;;){
                    if (re.reader()){
                        break;
                    }
                }
            }
        });
        t1.start();
        t2.start();
    }
}

代码的逻辑无需在意，只需要关注该代码对于volatile声明的变量flag进行了修改。

通过指令：javap -v RecordExample（视具体路径需要补充包名）

得到关键字节码如下，可以看到flags变量声明带有ACC_VOLATILE标识，该标识对应于jvm中的源码方法，该方法负责生成适配不同机器的操作系统，转换成同等语义的汇编代码，即在该代码中，该字节码对应的

汇编代码，被插入了lock前缀的指令。

 通过虚拟机指令查看进一步查看字节码对应的汇编代码

java -XX:+UnlockDiagnosticVMOptions   -XX:+PrintAssembly  类名

在实际使用该指令查看汇编代码的过程中，遇到了不少问题。

1）获得的汇编代码为16进制格式，无法理解代码含义。经过判断认为是jdk版本的原因导致，之前所使用的版本为open-jdk17，在替换成oracle-jdk1.8以后，可以见到明文形式的汇编代码。

2）在更换完版本以后运行该指令发现缺少对应的组件hsdis-amd64.so。如果没有下载并添加该组件，运行指令时会显示can not load hsdis-amd64.so。该组件是ubuntu下的格式，windows下的版本不同。windows版本网络上

很多，直接搜索hsdis dll关键字。这里提供一下linux上64位的该组件下载地址：链接: https://pan.baidu.com/s/1FkDyXDhoPk3XLfsNx3U3Rw 提取码: 1ta3 复制这段内容后打开百度网盘手机App，操作更方便哦。

3)完成下载以后，在linux操作系统中需要将该文件粘贴复制到java安装目录下的/jre/lib/amd64，我的粘贴路径为：/home/wx/java/jdk1.8/jre/lib/amd64。同意可以通过echo $JAVA_HOME查询jdk安装目录，前提是配置了环境变量。

在完成上述一系列操作以后，就可以在控制台敲上述指令观察得到对应的汇编代码。在这里我们通过开发工具idea完成相关虚拟机指令配置，直接在idea中输出对应的汇编代码。

对应配置截图如下

 

 如果没有虚拟机的配置项，则点击modify options增加vm配置 ，勾选add VM options：

 

 生成汇编代码截图：可以看到对应指令带有的lock前缀，注解部分显示是操作volatile变量。

 

 接着我们将代码flag变量声明的volatile删除，声明为一般变量，再次查看对应的汇编代码，会发现不再有带有lock前缀的对于变量值修改的指令。

四、最后

  总结一下，介绍了与多线程编程相关的一些基础指令，首先通过jps配合jstack可以查看当前线程的状态信息；接着，可以通过vmstat指令去查看线程的导致的上下文切换次数，该指标是反应多线程性能的一个重要指标，过多的上下文切换会影响线程的执行速度。最后，介绍了查看java对应字节码与汇编代码的指令。