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Study_Java_HotSpot_Thread  
HotSpot Thread
Updated Nov 28, 2012 by jht5...@gmail.com

线程类型

ThreadType 说明 线程名
vm_thread VMThread VM Thread
cgc_thread Concurrent GC thread Concurrent Mark-Sweep GC Thread
pgc_thread Parallel GC thread GC task thread#%d (ParallelGC)
java_thread Java线程 -
compiler_thread 编译线程 -
watcher_thread 观察线程 -

线程类的结构图:

Thread
|-- NamedThread
|   |-- VMThread
|   |-- ConcurrentGCThread
|   `-- WorkerThread
|       |-- GangWorker
|       `-- GCTaskThread
|-- JavaThread
`-- WatcherThread

线程信息

  • Java-level thread ID
  • Native thread ID

HotSpot线程实例说明[2]

线程实例名 线程类型 说明
Attach Listener ? Attach Listener线程是负责接收到外部的命令,而对该命令进行执行的并且吧结果返回给发送者。通常我们会用一些命令去要求jvm给我们一些反馈信息,如:java -version、jmap、jstack等等。如果该线程在jvm启动的时候没有初始化,那么,则会在用户第一次执行jvm命令时,得到启动。
Signal Dispatcher Native 前面我们提到第一个Attach Listener线程的职责是接收外部jvm命令,当命令接收成功后,会交给signal dispather线程去进行分发到各个不同的模块处理命令,并且返回处理结果。signal dispather线程也是在第一次接收外部jvm命令时,进行初始化工作。
CompilerThread0 ? 用来调用JITing,实时编译装卸class。通常,jvm会启动多个线程来处理这部分工作,线程名称后面的数字也会累加,例如:CompilerThread1
Concurrent Mark-Sweep GC Thread Native 并发标记清除垃圾回收器(就是通常所说的CMS GC)线程,该线程主要针对于老年代垃圾回收。ps:启用该垃圾回收器,需要在jvm启动参数中加上:-XX:+UseConcMarkSweepGC
DestroyJavaVM Native 执行main()的线程在main执行完后调用JNI中的jni_DestroyJavaVM()方法唤起DestroyJavaVM线程。 JVM在Jboss服务器启动之后,就会唤起DestroyJavaVM线程,处于等待状态,等待其它线程(java线程和native线程)退出时通知它卸载JVM。线程退出时,都会判断自己当前是否是整个JVM中最后一个非deamon线程,如果是,则通知DestroyJavaVM线程卸载JVM。
ps:
扩展一下:
1.如果线程退出时判断自己不为最后一个非deamon线程,那么调用thread->exit(false),并在其中抛出thread_end事件,jvm不退出。
2.如果线程退出时判断自己为最后一个非deamon线程,那么调用before_exit()方法,抛出两个事件: 事件1:thread_end线程结束事件、事件2:VM的death事件。
然后调用thread->exit(true)方法,接下来把线程从active list卸下,删除线程等等一系列工作执行完成后,则通知正在等待的DestroyJavaVM线程执行卸载JVM操作。
Finalizer Java 这个线程也是在main线程之后创建的,其优先级为10,主要用于在垃圾收集前,调用对象的finalize()方法;关于Finalizer线程的几点:
1)只有当开始一轮垃圾收集时,才会开始调用finalize()方法;因此并不是所有对象的finalize()方法都会被执行;
2)该线程也是daemon线程,因此如果虚拟机中没有其他非daemon线程,不管该线程有没有执行完finalize()方法,JVM也会退出;
3) JVM在垃圾收集时会将失去引用的对象包装成Finalizer对象(Reference的实现),并放入ReferenceQueue,由Finalizer线程来处理;最后将该Finalizer对象的引用置为null,由垃圾收集器来回收;
4) JVM为什么要单独用一个线程来执行finalize()方法呢?如果JVM的垃圾收集线程自己来做,很有可能由于在finalize()方法中误操作导致GC线程停止或不可控,这对GC线程来说是一种灾难;
Gang worker#0 Native JVM用于做新生代垃圾回收(monir gc)的一个线程。#号后面是线程编号,例如:Gang worker#1
GC Daemon ? GC Daemon线程是JVM为RMI提供远程分布式GC使用的,GC Daemon线程里面会主动调用System.gc()方法,对服务器进行Full GC。 其初衷是当RMI服务器返回一个对象到其客户机(远程方法的调用方)时,其跟踪远程对象在客户机中的使用。当再没有更多的对客户机上远程对象的引用时,或者如果引用的“租借”过期并且没有更新,服务器将垃圾回收远程对象。
不过,我们现在jvm启动参数都加上了-XX:+DisableExplicitGC配置,所以,这个线程只有打酱油的份了。
Java2D Disposer ? 这个线程主要服务于awt的各个组件。说起该线程的主要工作职责前,需要先介绍一下Disposer类是干嘛的。Disposer提供一个addRecord方法。如果你想在一个对象被销毁前再做一些善后工作,那么,你可以调用Disposer#addRecord方法,将这个对象和一个自定义的DisposerRecord接口实现类,一起传入进去,进行注册。
Disposer类会唤起“Java2D Disposer”线程,该线程会扫描已注册的这些对象是否要被回收了,如果是,则调用该对象对应的DisposerRecord实现类里面的dispose方法。
Disposer实际上不限于在awt应用场景,只是awt里面的很多组件需要访问很多操作系统资源,所以,这些组件在被回收时,需要先释放这些资源。
JDWP Event Helper Thread Native JDWP是通讯交互协议,它定义了调试器和被调试程序之间传递信息的格式。它详细完整地定义了请求命令、回应数据和错误代码,保证了前端和后端的JVMTI和JDI的通信通畅。 该线程主要负责将JDI事件映射成JVMTI信号,以达到调试过程中操作JVM的目的。
JDWP Transport Listener: dt_socket Native 该线程是一个Java Debugger的监听器线程,负责受理客户端的debug请求。通常我们习惯将它的监听端口设置为8787。
Low Memory Detector Native 这个线程是负责对可使用内存进行检测,如果发现可用内存低,分配新的内存空间。
process reaper ? 该线程负责去执行一个OS命令行的操作。
Reference Handler Java JVM在创建main线程后就创建Reference Handler线程,其优先级最高,为10,它主要用于处理引用对象本身(软引用、弱引用、虚引用)的垃圾回收问题。
Surrogate Locker Thread (CMS) ? 这个线程主要用于配合CMS垃圾回收器使用,它是一个守护线程,其主要负责处理GC过程中,Java层的Reference(指软引用、弱引用等等)与jvm内部层面的对象状态同步。这里对它们的实现稍微做一下介绍:这里拿WeakHashMap做例子,将一些关键点先列出来(我们后面会将这些关键点全部串起来):
1. 我们知道HashMap用Entry数组来存储数据的,WeakHashMap也不例外,内部有一个Entry数组。
2. WeakHashMap的Entry比较特殊,它的继承体系结构为Entry->WeakReference->Reference。
3. Reference里面有一个全局锁对象:Lock,它也被称为pending_lock. 注意:它是静态对象。
4. Reference 里面有一个静态变量:pending。
5. Reference 里面有一个静态内部类:ReferenceHandler的线程,它在static块里面被初始化并且启动,启动完成后处于wait状态,它在一个Lock同步锁模块中等待。
6. 另外,WeakHashMap里面还实例化了一个ReferenceQueue列队,这个列队的作用,后面会提到。
7. 上面关键点就介绍完毕了,下面我们把他们串起来。
假设,WeakHashMap对象里面已经保存了很多对象的引用。JVM在进行CMS GC的时候,会创建一个ConcurrentMarkSweepThread(简称CMST)线程去进行GC,ConcurrentMarkSweepThread线程被创建的同时会创建一个SurrogateLockerThread(简称SLT)线程并且启动它,SLT启动之后,处于等待阶段。CMST开始GC时,会发一个消息给SLT让它去获取Java层Reference对象的全局锁:Lock。直到CMS GC完毕之后,JVM会将WeakHashMap中所有被回收的对象所属的WeakReference容器对象放入到Reference的pending属性当中(每次GC完毕之后,pending属性基本上都不会为null了),然后通知SLT释放并且notify全局锁:Lock。此时激活了ReferenceHandler线程的run方法,使其脱离wait状态,开始工作了。ReferenceHandler这个线程会将pending中的所有WeakReference对象都移动到它们各自的列队当中,比如当前这个WeakReference属于某个WeakHashMap对象,那么它就会被放入相应的ReferenceQueue列队里面(该列队是链表结构)。当我们下次从WeakHashMap对象里面get、put数据或者调用size方法的时候,WeakHashMap就会将ReferenceQueue列队中的WeakReference依依poll出来去和Entry数据做比较,如果发现相同的,则说明这个Entry所保存的对象已经被GC掉了,那么将Entry内的Entry对象剔除掉。
taskObjectTimerFactory ? 顾名思义,该线程就是用来执行任务的。当我们把一个认为交给Timer对象,并且告诉它执行时间,周期时间后,Timer就会将该任务放入任务列队,并且通知taskObjectTimerFactory线程去处理任务,taskObjectTimerFactory线程会将状态为取消的任务从任务列队中移除,如果任务是非重复执行类型的,则在执行完该任务后,将它从任务列队中移除,如果该任务是需要重复执行的,则计算出它下一次执行的时间点。
VM Periodic Task Thread Native 该线程是JVM周期性任务调度的线程,它由WatcherThread创建,是一个单例对象。该线程在JVM内使用得比较频繁,比如:定期的内存监控、JVM运行状况监控,还有我们经常需要去执行一些jstat这类命令查看gc的情况,如下:
jstat -gcutil 23483 250 7 这个命令告诉jvm在控制台打印PID为:23483的gc情况,间隔250毫秒打印一次,一共打印7次。
VM Thread Native 这个线程就比较牛b了,是jvm里面的线程母体,根据hotspot源码(vmThread.hpp)里面的注释,它是一个单例的对象(最原始的线程)会产生或触发所有其他的线程,这个单个的VM线程是会被其他线程所使用来做一些VM操作(如,清扫垃圾等)。
在 VMThread的结构体里有一个VMOperationQueue列队,所有的VM线程操作(vm_operation)都会被保存到这个列队当中,VMThread本身就是一个线程,它的线程负责执行一个自轮询的loop函数(具体可以参考:VMThread.cpp里面的void VMThread::loop()),该loop函数从VMOperationQueue列队中按照优先级取出当前需要执行的操作对象(VM_Operation),并且调用VM_Operation->evaluate函数去执行该操作类型本身的业务逻辑。
ps:VM操作类型被定义在vm_operations.hpp文件内,列举几个:ThreadStop、ThreadDump、PrintThreads、GenCollectFull、GenCollectFullConcurrent、CMS_Initial_Mark、CMS_Final_Remark…..有兴趣的同学,可以自己去查看源文件。

参考资料

[1]. https://gist.github.com/843622/
[2]. http://w19995.blog.51cto.com/6194463/1052618