关于java:这个Bug的排查之路真的太有趣了

这是 why 哥的第 92 篇原创文章

在《深刻了解 Java 虚拟机》一书中有这样一段代码：

public class VolatileTest {
    public static volatile int race = 0;
    public static void increase() {race++;}
    private static final int THREADS_COUNT=20;
    public static void main(String[] args) {Thread[] threads = new Thread[THREADS_COUNT];
        for(int i = 0; i < THREADS_COUNT; i++){new Thread(new Runnable() {
               @Override
               public void run() {for (int i = 0; i < 10000; i++) {increase();
                   }
               }
           }).start();}
        // 期待所有累加线程都完结
        while(Thread.activeCount()>1)
            Thread.yield();
        System.out.println(race);
    }
}

你看到这段代码的第一反馈是什么？

是不是关注点都在 volatile 关键字上。

甚至马上就要开始脱口而出：volatile 只保障可见性，不保障原子性。而代码中的 race++ 不是原子性的操作，巴拉巴拉巴拉 …

反正我就是这样的：

当他把代码发给我，我在 idea 外面一粘贴，而后把 main 办法运行起来后，神奇的事件呈现了。

这个代码真的没有执行到输入语句，也没有任何报错。

看起来就像是死循环了一样。

不信的话，你也能够放到你的 idea 外面去执行一下。

等等 ……

死循环？

代码外面不是就有一个死循环吗？

// 期待所有累加线程都完结
while(Thread.activeCount()>1)
    Thread.yield();

这段代码能有什么小心理呢？看起来人畜有害啊。

然而程序员的直觉通知我，这个中央就是有问题的。

沉闷线程始终是大于 1 的，所以导致 while 始终在死循环。

算了，不想了，先 Debug 看一眼吧。

Debug 了两遍之后，我才发现，这个事件，有点意思了。

因为 Debug 的状况下，程序居然失常完结了。

啥状况啊？

剖析一波走起。

我是怎么剖析这个问题的呢。

我就把程序又 Run 了起来，控制台还是啥输入都没有。

我就盯着这个控制台想啊，会是啥起因呢？

这样干看着也不是方法啊。

反正我当初就是咬死这个 while 循环是有问题的，所以为了排除其余的烦扰项。

我把程序简化到了这个样子：

public class VolatileTest {
    public static volatile int race = 0;
    public static void main(String[] args) {while(Thread.activeCount()>1)
            Thread.yield();
        System.out.println("race =" + race);
    }
}

运行起来之后，还是没有执行到输入语句，也就侧面证实了我的想法：while 循环有问题。

而 while 循环的条件就是 Thread.activeCount()>1

朝着这个方向持续想上来，就是看看以后沉闷线程到底有几个。

于是程序又能够简化成这样：

间接运行看到输入后果是 2。

用 Debug 模式运行时返回的是 1。

比照这运行后果，我心里基本上就无数了。

先看一下这个 activeCount 办法是干啥的：

留神看画着下划线的中央：

返回的值是一个 estimate。

estimate 是啥？

你看，又在我这里学一个高级词汇。真是 very good。

返回的是一个预估值。

为什么呢？

因为咱们调用这个办法的一刻获取到值之后，线程数还是在动态变化的。

也就是说返回的值只代表你调用的那一刻有几个沉闷线程，兴许当你调用实现后，有一个线程就立马嗝屁了。

所以，这个值是个预估值。

这一瞬间，我忽然想到了量子力学中的测不准原理。

你不可能同时晓得一个粒子的地位和它的速度，就像在多线程高并发的状况下你不可能同时晓得调用 activeCount 办法失去的值和你要用这个值的时刻，这个值的实在值是多少。

你看，刚学完英语又学量子力学。

好了，回到程序外面。

尽管正文外面说了返回值是 estimate 的，然而在咱们的程序中，并不存在这样的问题。

看到 activeCount 办法的实现之后：

public static int activeCount() {return currentThread().getThreadGroup().activeCount();
}

我又想到，既然在间接 Run 的状况下，程序返回的数是 2，那我看看到底有那些线程呢？

其实最开始我想着去 Debug 一下的，然而 Debug 的状况下，返回的数是 1。我意识到，这个问题必定和 idea 无关，而且必须得用日志调试大法能力晓得起因。

于是，我把程序改成了这样：

间接 Run 起来，能够看到，的确有两个线程。

一个是 main 线程，咱们相熟。

一个是 Monitor Ctrl-Break 线程，我不意识。

然而当我用 Debug 的形式运行的时候，有意思的事件就产生了：

Monitor Ctrl-Break 线程不见了！？

于是，我问他：

是啊，问题解决了，然而啥起因啊？

为什么 Run 不能够运行，而 Debug 能够运行呢？

咱们先梳理一下以后线程有哪些吧。

能够应用上面的代码获取以后所有的线程：

public  static Thread[] findAllThread(){ThreadGroup currentGroup =Thread.currentThread().getThreadGroup();
    while (currentGroup.getParent()!=null){
        // 返回此线程组的父线程组
        currentGroup=currentGroup.getParent();}
    // 此线程组中流动线程的估计数
    int noThreads = currentGroup.activeCount();
    Thread[] lstThreads = new Thread[noThreads];
    // 把对此线程组中的所有流动子组的援用复制到指定数组中。currentGroup.enumerate(lstThreads);
    for (Thread thread : lstThreads) {System.out.println("线程数量："+noThreads+"" +" 线程 id："+ thread.getId() +" 线程名称："+ thread.getName() +" 线程状态：" + thread.getState());
    }
    return lstThreads;
}

运行之后能够看到有 6 个线程：

也就是说，在 idea 外面，一个 main 办法 Run 起来之后，即便什么都不干，也会有 6 个线程运行。

这 6 个线程别离是干啥的呢？

咱们一个个的说。

Reference Handler 线程：

JVM 在创立 main 线程后就创立 Reference Handler 线程，其优先级最高，为 10，它次要用于解决援用对象自身（软援用、弱援用、虚援用）的垃圾回收问题。

Finalizer 线程：

这个线程也是在 main 线程之后创立的，其优先级为 10，次要用于在垃圾收集前，调用对象的 finalize() 办法。
对于 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() 办法；因而并不是所有对象的 finalize() 办法都会被执行；
2) 该线程也是 daemon 线程，因而如果虚拟机中没有其余非 daemon 线程，不论该线程有没有执行完 finalize() 办法，JVM 也会退出；
3) JVM 在垃圾收集时会将失去援用的对象包装成 Finalizer 对象（Reference 的实现），并放入 ReferenceQueue，由 Finalizer 线程来解决；最初将该 Finalizer 对象的援用置为 null，由垃圾收集器来回收；
4) JVM 为什么要独自用一个线程来执行 finalize() 办法呢？如果 JVM 的垃圾收集线程本人来做，很有可能因为在 finalize() 办法中误操作导致 GC 线程进行或不可控，这对 GC 线程来说是一种劫难。

Attach Listener 线程：

Attach Listener 线程是负责接管到内部的命令，而对该命令进行执行的并且把后果返回给发送者。通常咱们会用一些命令去要求 jvm 给咱们一些反馈信息。
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，失去启动。

Signal Dispatcher 线程：

后面咱们提到第一个 Attach Listener 线程的职责是接管内部 jvm 命令，当命令接管胜利后，会交给 signal dispather 线程去进行散发到各个不同的模块解决命令，并且返回处理结果。signal dispather 线程也是在第一次接管内部 jvm 命令时，进行初始化工作。

main 线程：

呃，这个不说了吧。大家都晓得。

Monitor Ctrl-Break 线程：

先买个关子，下一大节专门聊聊这个线程。

下面线程的作用，我是从这个网页搬运过去的，还有很多其余的线程，大家能够去看看：

http://ifeve.com/jvm-thread/

我坏事做到底，间接给你来个长截图，一网打尽。

你先把图片保存起来，前面缓缓看：

当初跟着我去探寻 Monitor Ctrl-Break 线程的机密。

问题解决了，然而问题背地的问题，还没有失去解决：

Monitor Ctrl-Break 线程是啥？它是怎么来的？

咱们先 jstack 一把看看线程堆栈呗。

而在 idea 外面，这里的“照相机”图标，就是 jstack 一样的性能。

我把程序复原为最后的样子，而后把“照相机”就这么微微的一点：

从线程堆栈外面能够看到 Monitor Ctrl-Break 线程来自于这个中央：

com.intellij.rt.execution.application.AppMainV2$1.run(AppMainV2.java:64)

而这个中央，一看名称，是 idea 的源码了啊？

不属于咱们的我的项目外面了，这咋个搞呢？

思考了一下，想到了一种可能，于是我决定用 jps 命令验证一下：

看到执行后果的时候我笑了，所有就说的通了。

果然，是用了 -javaagent 啊。

那么 javaagent 是什么？

好的，要问答好这个问题，就得另起一篇文章了，本文不探讨，先欠着。

只是简略的提一下。

你在命令行执行 java 命令，会输入一大串货色，其中就蕴含这个：

什么语言代理的，看不懂。

叫咱们参阅 java.lang.instrument。

那它又是拿来干啥的？

简略的一句话解释就是：

应用 instrument 能够更加不便的应用字节码加强的技术，能够认为是一种 jvm 层面的截面。不须要对程序源代码进行任何侵入，就能够对其进行加强或者批改。总之，有点 AOP 内味。

而 -javaagent 命令前面须要紧跟一个 jar 包。

-javaagent:<jar 门路 >[=< 选项 >]

instrument 机制要求，这个 jar 包必须有 MANIFEST.MF 文件，而 MANIFEST.MF 文件外面必须有 Premain-Class 这个货色。

所以，回到咱们的程序中，看一下 javaagent 前面跟的包是什么。

在哪看呢？

就这个中央：

你把它点开，命令十分的长。然而咱们关怀的 -javaagent 就在最开始的中央：

-javaagent:D:Program FilesJetBrainsIntelliJ IDEA 2019.3.4libidea_rt.jar=61960

能够看到，前面跟着的 jar 包是 idea_rt，依照文件目录找过来，也就是在这里：

咱们解压这个 jar 包，关上它的 MANIFEST.MF 文件：

而这个类，不就是咱们要找的它吗：

此时此刻，咱们间隔假相，只有一步之遥了。

进到对应的包里，发现有三个 class 类：

次要关注 AppMainV2.class 文件：

在这个文件外面，就有一个 startMonitor 办法：

我说过什么来着？

来，大声的跟我念一遍：源码之下无机密。

Monitor Ctrl-Break 线程就是这里来的。

而认真看一眼这里的代码，这个线程在干啥事呢？

Socket client = new Socket("127.0.0.1", portNumber);

啊，我的天呐，来看看这个可恶的小东西，socket 编程，太相熟了，几乎是梦回大学实验课的时候。

它是链接到 127.0.0.1 的某个端口上，而后 while(true) 死循环期待接管命令。

那么这个端口是哪个端口呢？

就是这里的 62325：

须要留神的是，这个端口并不是固定的，每次启动这个端口都会变动。

既然它是 Socket 编程，那么我就玩玩它呗。

先搞个程序：

public class SocketTest{public static void main(String[] args) throws IOException {ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(12345);
        System.out.println("期待客户端连贯.");
        Socket socket = serverSocket.accept();
        System.out.println("有客户端连贯上了"+ socket.getInetAddress() + ":" + socket.getPort() +"");
 
        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        while (true)
        {System.out.println("请输出指令:");
            String s = scanner.nextLine();
            String message = s + "n";
            outputStream.write(message.getBytes("US-ASCII"));
        }
    }
}

咱们把服务端的端口指定为了 12345。

客户端这边的端口也得指定为 12345，那怎么指定呢？

别想简单了，简略的一比。

把这行日志粘贴进去：

须要阐明的是，我这边为了演示成果，在程序外面加了一个 for 循环。

而后咱们在这里把端口改为 12345：

把文件保留为 start.bat 文件，轻易放一个中央。

万事俱备。

咱们先把服务端运行起来：

而后，执行 bat 文件：

在 cmd 窗口外面输入了咱们的日志，阐明程序失常运行。

而在服务端这边，显示有客户端连贯胜利。

叫咱们输出指令。

输出啥指令呢？

看一下客户端反对哪些指令呗：

能够看到，反对 STOP 命令。

承受到该命令后，会退出程序。

来，搞一波，动图走起：

搞定。

好了，本文技术局部就到这里了，祝贺你晓得了 idea 中的 Monitor Ctrl-Break 线程，这个学了没啥卵用的常识。

如果要深挖的话，往 -javaagent 方向挖一挖。

利用很多的，比方耳熟能详的 Java 诊断工具 Arthas 就是基于 JavaAgent 做的。

有点意思。

满腹经纶，难免会有纰漏，如果你发现了谬误的中央，能够在后盾提出来，我对其加以批改。

感谢您的浏览，我保持原创，非常欢送并感谢您的关注。

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