常用的 JVM 性能調(diào)優(yōu)監(jiān)控工具，太強(qiáng)大了！
來(lái)源 |?my.oschina.net/feichexia/blog/196575
現(xiàn)實(shí)企業(yè)級(jí)Java開(kāi)發(fā)中，有時(shí)候我們會(huì)碰到下面這些問(wèn)題：
OutOfMemoryError，內(nèi)存不足
內(nèi)存泄露
線(xiàn)程死鎖
鎖爭(zhēng)用（Lock Contention）
Java進(jìn)程消耗CPU過(guò)高
......
這些問(wèn)題在日常開(kāi)發(fā)中可能被很多人忽視（比如有的人遇到上面的問(wèn)題只是重啟服務(wù)器或者調(diào)大內(nèi)存，而不會(huì)深究問(wèn)題根源），但能夠理解并解決這些問(wèn)題是Java程序員進(jìn)階的必備要求。本文將對(duì)一些常用的JVM性能調(diào)優(yōu)監(jiān)控工具進(jìn)行介紹，希望能起拋磚引玉之用。本文參考了網(wǎng)上很多資料，難以一一列舉，在此對(duì)這些資料的作者表示感謝！關(guān)于JVM性能調(diào)優(yōu)相關(guān)的資料，請(qǐng)參考文末。
A、 jps(Java Virtual Machine Process Status Tool)
jps主要用來(lái)輸出JVM中運(yùn)行的進(jìn)程狀態(tài)信息。語(yǔ)法格式如下：
jps?[options]?[hostid]
如果不指定hostid就默認(rèn)為當(dāng)前主機(jī)或服務(wù)器。
命令行參數(shù)選項(xiàng)說(shuō)明如下：
-q?不輸出類(lèi)名、Jar名和傳入main方法的參數(shù)
-m?輸出傳入main方法的參數(shù)
-l?輸出main類(lèi)或Jar的全限名
-v?輸出傳入JVM的參數(shù)
比如下面：
root@ubuntu:/#?jps?-m?-l
2458?org.artifactory.standalone.main.Main?/usr/local/artifactory-2.2.5/etc/jetty.xml
29920?com.sun.tools.hat.Main?-port?9998?/tmp/dump.dat
3149?org.apache.catalina.startup.Bootstrap?start
30972?sun.tools.jps.Jps?-m?-l
8247?org.apache.catalina.startup.Bootstrap?start
25687?com.sun.tools.hat.Main?-port?9999?dump.dat
21711?mrf-center.jar
B、 jstack
jstack主要用來(lái)查看某個(gè)Java進(jìn)程內(nèi)的線(xiàn)程堆棧信息。語(yǔ)法格式如下：
jstack?[option]?pid
jstack?[option]?executable?core
jstack?[option]?[server-id@]remote-hostname-or-ip
命令行參數(shù)選項(xiàng)說(shuō)明如下：
-l?long?listings，會(huì)打印出額外的鎖信息，在發(fā)生死鎖時(shí)可以用jstack?-l?pid來(lái)觀察鎖持有情況
-m?mixed?mode，不僅會(huì)輸出Java堆棧信息，還會(huì)輸出C/C++堆棧信息（比如Native方法）
jstack可以定位到線(xiàn)程堆棧，根據(jù)堆棧信息我們可以定位到具體代碼，所以它在JVM性能調(diào)優(yōu)中使用得非常多。下面我們來(lái)一個(gè)實(shí)例找出某個(gè)Java進(jìn)程中最耗費(fèi)CPU的Java線(xiàn)程并定位堆棧信息，用到的命令有ps、top、printf、jstack、grep。
第一步先找出Java進(jìn)程ID，我部署在服務(wù)器上的Java應(yīng)用名稱(chēng)為mrf-center：
root@ubuntu:/#?ps?-ef?|?grep?mrf-center?|?grep?-v?grep
root?????21711?????1??1?14:47?pts/3????00:02:10?java?-jar?mrf-center.jar
得到進(jìn)程ID為21711，第二步找出該進(jìn)程內(nèi)最耗費(fèi)CPU的線(xiàn)程，可以使用ps -Lfp pid或者ps -mp pid -o THREAD, tid, time或者top -Hp pid，我這里用第三個(gè)，輸出如下：
TIME列就是各個(gè)Java線(xiàn)程耗費(fèi)的CPU時(shí)間，CPU時(shí)間最長(zhǎng)的是線(xiàn)程ID為21742的線(xiàn)程，用
printf?"%x\n"?21742
得到21742的十六進(jìn)制值為54ee，下面會(huì)用到。
OK，下一步終于輪到j(luò)stack上場(chǎng)了，它用來(lái)輸出進(jìn)程21711的堆棧信息，然后根據(jù)線(xiàn)程ID的十六進(jìn)制值grep，如下：
root@ubuntu:/#?jstack?21711?|?grep?54ee
"PollIntervalRetrySchedulerThread"?prio=10?tid=0x00007f950043e000?nid=0x54ee?in?Object.wait()?[0x00007f94c6eda000]
可以看到CPU消耗在PollIntervalRetrySchedulerThread這個(gè)類(lèi)的Object.wait()，我找了下我的代碼，定位到下面的代碼：
//?Idle?wait
getLog().info("Thread?["?+?getName()?+?"]?is?idle?waiting...");
schedulerThreadState?=?PollTaskSchedulerThreadState.IdleWaiting;
long?now?=?System.currentTimeMillis();
long?waitTime?=?now?+?getIdleWaitTime();
long?timeUntilContinue?=?waitTime?-?now;
synchronized(sigLock)?{
?try?{
?????if(!halted.get())?{
??????sigLock.wait(timeUntilContinue);
?????}
????}?
?catch?(InterruptedException?ignore)?{
????}
}
它是輪詢(xún)?nèi)蝿?wù)的空閑等待代碼，上面的sigLock.wait(timeUntilContinue)就對(duì)應(yīng)了前面的Object.wait()。
C、 jmap（Memory Map）和jhat（Java Heap Analysis Tool）
jmap用來(lái)查看堆內(nèi)存使用狀況，一般結(jié)合jhat使用。
jmap語(yǔ)法格式如下：
jmap?[option]?pid
jmap?[option]?executable?core
jmap?[option]?[server-id@]remote-hostname-or-ip
如果運(yùn)行在64位JVM上，可能需要指定-J-d64命令選項(xiàng)參數(shù)。
jmap?-permstat?pid
打印進(jìn)程的類(lèi)加載器和類(lèi)加載器加載的持久代對(duì)象信息，輸出：類(lèi)加載器名稱(chēng)、對(duì)象是否存活（不可靠）、對(duì)象地址、父類(lèi)加載器、已加載的類(lèi)大小等信息，如下圖：
使用jmap -heap pid查看進(jìn)程堆內(nèi)存使用情況，包括使用的GC算法、堆配置參數(shù)和各代中堆內(nèi)存使用情況。比如下面的例子：
root@ubuntu:/#?jmap?-heap?21711
Attaching?to?process?ID?21711,?please?wait...
Debugger?attached?successfully.
Server?compiler?detected.
JVM?version?is?20.10-b01
using?thread-local?object?allocation.
Parallel?GC?with?4?thread(s)
Heap?Configuration:
???MinHeapFreeRatio?=?40
???MaxHeapFreeRatio?=?70
???MaxHeapSize??????=?2067791872?(1972.0MB)
???NewSize??????????=?1310720?(1.25MB)
???MaxNewSize???????=?17592186044415?MB
???OldSize??????????=?5439488?(5.1875MB)
???NewRatio?????????=?2
???SurvivorRatio????=?8
???PermSize?????????=?21757952?(20.75MB)
???MaxPermSize??????=?85983232?(82.0MB)
Heap?Usage:
PS?Young?Generation
Eden?Space:
???capacity?=?6422528?(6.125MB)
???used?????=?5445552?(5.1932830810546875MB)
???free?????=?976976?(0.9317169189453125MB)
???84.78829520089286%?used
From?Space:
???capacity?=?131072?(0.125MB)
???used?????=?98304?(0.09375MB)
???free?????=?32768?(0.03125MB)
???75.0%?used
To?Space:
???capacity?=?131072?(0.125MB)
???used?????=?0?(0.0MB)
???free?????=?131072?(0.125MB)
???0.0%?used
PS?Old?Generation
???capacity?=?35258368?(33.625MB)
???used?????=?4119544?(3.9287033081054688MB)
???free?????=?31138824?(29.69629669189453MB)
???11.683876009235595%?used
PS?Perm?Generation
???capacity?=?52428800?(50.0MB)
???used?????=?26075168?(24.867218017578125MB)
???free?????=?26353632?(25.132781982421875MB)
???49.73443603515625%?used
???....
使用jmap -histo[:live] pid查看堆內(nèi)存中的對(duì)象數(shù)目、大小統(tǒng)計(jì)直方圖，如果帶上live則只統(tǒng)計(jì)活對(duì)象，如下：
root@ubuntu:/#?jmap?-histo:live?21711?|?more
?num?????#instances?????????#bytes??class?name
----------------------------------------------
???1:?????????38445????????5597736??
???2:?????????38445????????5237288??
???3:??????????3500????????3749504??
???4:?????????60858????????3242600??
???5:??????????3500????????2715264??
???6:??????????2796????????2131424??
???7:??????????5543????????1317400??[I
???8:?????????13714????????1010768??[C
???9:??????????4752????????1003344??[B
??10:??????????1225?????????639656??
??11:?????????14194?????????454208??java.lang.String
??12:??????????3809?????????396136??java.lang.Class
??13:??????????4979?????????311952??[S
??14:??????????5598?????????287064??[[I
??15:??????????3028?????????266464??java.lang.reflect.Method
??16:???????????280?????????163520??
??17:??????????4355?????????139360??java.util.HashMap$Entry
??18:??????????1869?????????138568??[Ljava.util.HashMap$Entry;
??19:??????????2443??????????97720??java.util.LinkedHashMap$Entry
??20:??????????2072??????????82880??java.lang.ref.SoftReference
??21:??????????1807??????????71528??[Ljava.lang.Object;
??22:??????????2206??????????70592??java.lang.ref.WeakReference
??23:???????????934??????????52304??java.util.LinkedHashMap
??24:???????????871??????????48776??java.beans.MethodDescriptor
??25:??????????1442??????????46144??java.util.concurrent.ConcurrentHashMap$HashEntry
??26:???????????804??????????38592??java.util.HashMap
??27:???????????948??????????37920??java.util.concurrent.ConcurrentHashMap$Segment
??28:??????????1621??????????35696??[Ljava.lang.Class;
??29:??????????1313??????????34880??[Ljava.lang.String;
??30:??????????1396??????????33504??java.util.LinkedList$Entry
??31:???????????462??????????33264??java.lang.reflect.Field
??32:??????????1024??????????32768??java.util.Hashtable$Entry
??33:???????????948??????????31440??[Ljava.util.concurrent.ConcurrentHashMap$HashEntry;
class name是對(duì)象類(lèi)型，說(shuō)明如下：
B??byte
C??char
D??double
F??float
I??int
J??long
Z??boolean
[??數(shù)組，如[I表示int[]
[L+類(lèi)名?其他對(duì)象
還有一個(gè)很常用的情況是：用jmap把進(jìn)程內(nèi)存使用情況dump到文件中，再用jhat分析查看。jmap進(jìn)行dump命令格式如下：
jmap?-dump:format=b,file=dumpFileName?pid
我一樣地對(duì)上面進(jìn)程ID為21711進(jìn)行Dump：
root@ubuntu:/#?jmap?-dump:format=b,file=/tmp/dump.dat?21711?????
Dumping?heap?to?/tmp/dump.dat?...
Heap?dump?file?created
dump出來(lái)的文件可以用MAT、VisualVM等工具查看，這里用jhat查看：
root@ubuntu:/#?jhat?-port?9998?/tmp/dump.dat
Reading?from?/tmp/dump.dat...
Dump?file?created?Tue?Jan?28?17:46:14?CST?2014
Snapshot?read,?resolving...
Resolving?132207?objects...
Chasing?references,?expect?26?dots..........................
Eliminating?duplicate?references..........................
Snapshot?resolved.
Started?HTTP?server?on?port?9998
Server?is?ready.
注意如果Dump文件太大，可能需要加上-J-Xmx512m這種參數(shù)指定最大堆內(nèi)存，即jhat -J-Xmx512m -port 9998 /tmp/dump.dat。然后就可以在瀏覽器中輸入主機(jī)地址:9998查看了：
上面紅線(xiàn)框出來(lái)的部分大家可以自己去摸索下，最后一項(xiàng)支持OQL（對(duì)象查詢(xún)語(yǔ)言）。
**D、**jstat（JVM統(tǒng)計(jì)監(jiān)測(cè)工具）
語(yǔ)法格式如下：
jstat?[?generalOption?|?outputOptions?vmid?[interval[s|ms]?[count]]?]
vmid是Java虛擬機(jī)ID，在Linux/Unix系統(tǒng)上一般就是進(jìn)程ID。interval是采樣時(shí)間間隔。count是采樣數(shù)目。比如下面輸出的是GC信息，采樣時(shí)間間隔為250ms，采樣數(shù)為4：
root@ubuntu:/#?jstat?-gc?21711?250?4
?S0C????S1C????S0U????S1U??????EC???????EU????????OC?????????OU???????PC?????PU????YGC?????YGCT????FGC????FGCT?????GCT???
192.0??192.0???64.0???0.0????6144.0???1854.9???32000.0?????4111.6???55296.0?25472.7????702????0.431???3??????0.218????0.649
192.0??192.0???64.0???0.0????6144.0???1972.2???32000.0?????4111.6???55296.0?25472.7????702????0.431???3??????0.218????0.649
192.0??192.0???64.0???0.0????6144.0???1972.2???32000.0?????4111.6???55296.0?25472.7????702????0.431???3??????0.218????0.649
192.0??192.0???64.0???0.0????6144.0???2109.7???32000.0?????4111.6???55296.0?25472.7????702????0.431???3??????0.218????0.649
要明白上面各列的意義，先看JVM堆內(nèi)存布局：
可以看出：
堆內(nèi)存?=?年輕代?+?年老代?+?永久代
年輕代?=?Eden區(qū)?+?兩個(gè)Survivor區(qū)（From和To）
現(xiàn)在來(lái)解釋各列含義：
S0C、S1C、S0U、S1U：Survivor 0/1區(qū)容量（Capacity）和使用量（Used）
EC、EU：Eden區(qū)容量和使用量
OC、OU：年老代容量和使用量
PC、PU：永久代容量和使用量
YGC、YGT：年輕代GC次數(shù)和GC耗時(shí)
FGC、FGCT：Full GC次數(shù)和Full GC耗時(shí)
GCT：GC總耗時(shí)
**E、**hprof（Heap/CPU Profiling Tool）
hprof能夠展現(xiàn)CPU使用率，統(tǒng)計(jì)堆內(nèi)存使用情況。
語(yǔ)法格式如下：
java?-agentlib:hprof[=options]?ToBeProfiledClass
java?-Xrunprof[:options]?ToBeProfiledClass
javac?-J-agentlib:hprof[=options]?ToBeProfiledClass
完整的命令選項(xiàng)如下：
Option?Name?and?Value??Description????????????????????Default
---------------------??-----------????????????????????-------
heap=dump|sites|all????heap?profiling?????????????????all
cpu=samples|times|old??CPU?usage??????????????????????off
monitor=y|n????????????monitor?contention?????????????n
format=a|b?????????????text(txt)?or?binary?output?????a
file=????????????write?data?to?file?????????????java.hprof[.txt]
net=:??????send?data?over?a?socket????????off
depth=???????????stack?trace?depth??????????????4
interval=??????????sample?interval?in?ms??????????10
cutoff=?????????output?cutoff?point????????????0.0001
lineno=y|n?????????????line?number?in?traces??????????y
thread=y|n?????????????thread?in?traces???????????????n
doe=y|n????????????????dump?on?exit???????????????????y
msa=y|n????????????????Solaris?micro?state?accounting?n
force=y|n??????????????force?output?to??????????y
verbose=y|n????????????print?messages?about?dumps?????y
來(lái)幾個(gè)官方指南上的實(shí)例。
CPU Usage Sampling Profiling(cpu=samples)的例子：
java?-agentlib:hprof=cpu=samples,interval=20,depth=3?Hello
上面每隔20毫秒采樣CPU消耗信息，堆棧深度為3，生成的profile文件名稱(chēng)是java.hprof.txt，在當(dāng)前目錄。
CPU Usage Times Profiling(cpu=times)的例子，它相對(duì)于CPU Usage Sampling Profile能夠獲得更加細(xì)粒度的CPU消耗信息，能夠細(xì)到每個(gè)方法調(diào)用的開(kāi)始和結(jié)束，它的實(shí)現(xiàn)使用了字節(jié)碼注入技術(shù)（BCI）：
javac?-J-agentlib:hprof=cpu=times?Hello.java
Heap Allocation Profiling(heap=sites)的例子：
javac?-J-agentlib:hprof=heap=sites?Hello.java
Heap Dump(heap=dump)的例子，它比上面的Heap Allocation Profiling能生成更詳細(xì)的Heap Dump信息：
javac?-J-agentlib:hprof=heap=dump?Hello.java
雖然在JVM啟動(dòng)參數(shù)中加入-Xrunprof:heap=sites參數(shù)可以生成CPU/Heap Profile文件，但對(duì)JVM性能影響非常大，不建議在線(xiàn)上服務(wù)器環(huán)境使用。
其他JVM性能調(diào)優(yōu)參考資料：
《Java虛擬機(jī)規(guī)范》
《Java Performance》
《Trouble Shooting Guide for JavaSE 6 with HotSpot VM》: http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/tsg-vm-149989.pdf
《Effective Java》
VisualVM: http://docs.oracle.com/javase/7/docs/technotes/guides/visualvm/
jConsole: http://docs.oracle.com/javase/1.5.0/docs/guide/management/jconsole.html
Monitoring and Managing JavaSE 6 Applications: http://www.oracle.com/technetwork/articles/javase/monitoring-141801.html
BTrace：https://kenai.com/projects/btrace? ? ??
最近有讀者想要分布式的項(xiàng)目，還有想要商城的，還有想要springboot,springcloud,k8s等等，這次直接分享幾乎涵蓋了我們java程序員的大部分技術(shù)桟，可以說(shuō)真的非常全面了。強(qiáng)烈建議大家都上手做一做，而且以后肯定用的上。資料包含高清視頻+課件+源碼……
掃以下二維碼并回復(fù)“99”即可獲取
掃描上方二維碼，關(guān)注并回復(fù)【99】馬上獲取
