java - 虚拟机性能监控与故障处理工具

背景

　　在项目开发中往往不是一个人完成整个项目，而是由一个团队进行开发，而团队中成员的编程能力参差不齐难免会影响项目性能。当一个项目基本定型后难免会遇到项目产品使用的效果不理想例如长时间失去响应、系统卡顿等一系列问题。此时就需要对整体应用进行具体分析。而对于分析人员来说对于整个项目的所有细节并不能全部知道，此时就需要一些辅助工具来对JVM的某些数据(例如GC次数,内存分布状态)进行提取，然后对该类数据进行分析。准确定位到应用造成该类情况的主要原因。然后针对原因进行针对性的故障处理或者是性能调优等。其实在JDK中Sun公司早为我们准备了这样的一些工具，这些工具都非常的稳定并且功能强大，能在处理应用性能问题、定位故障时发挥很大的作用

jps

jps全名为JVM Process Status顾名思义是JDK用来获取Java应用进程信息的命令行工具。通过jps命令可以获取java应用的进程ID号,main()启动函数的所在类路径等信息。

jsp命令格式：

　　jps [ options ] [ pid ]

选项	作用
-q	只输出LVMID(进程ID)，省略主类的名称
-m	输出虚拟机进程启动时传递给主类main()函数的参数
-l	输出主类的全名，如果进程执行的是Jar包，输出Jar路径
-v	输出虚拟机进程启动时JVM参数

jstat

jstat全名为JVM Statistics Monitoring Tool 该命令行工具是用来获取Java应用的各种状态信息，例如类装载、内存、垃圾回收等信息。

jstat命令格式：

　　**jstat [ options ] [ < interval > [ < count > ] ] **

　　参数interval和count代表查询时间间隔和次数，如果省略这两参数代表本次查询只查询一次。

选项	作用
-class	监视类装载、卸载数量、总空间以及类装载所耗费的时间
-gc	监视Java堆状态，包括Eden区、两个survivor区、老年代、永久代等的容量、已用空间、GC时间合计等信息
-gccapacity	监视内容与-gc基本相同，但输出主要关注Java堆各个区域使用到的最大、最小空间
-gcutil	监视内容与-gc基本相同，但输出主要关注已使用空间占总空间的百分比
-gccause	与-gcutil功能一致，但是会额外输出导致上一次GC产生的原因
-gcnew	监视新生代GC状况
-gcnewcapacity	监视内容与-gcnew基本相同，输出主要关注使用到的最大、最小空间
-gcold	监视老年代GC状况
-gcoldcapacity	监视内容与-gcold基本相同，输出主要关注使用到的最大最小空间
-gcpermcapacity	输出永久代使用到的最大、最小空间
-compiler	输出JIT编译器编译过的方法、耗时等信息
-printcompilation	输出已经被JIT编译的方法

jstat执行样例

jstat -gc 25582
 S0C    S1C    S0U    S1U      EC       EU        OC       OU       MC     MU    CCSC   CCSU    YGC     YGCT    FGC    FGCT     GCT
5120.0 5120.0  0.0    0.0   32768.0   9736.9   86016.0     0.0     4480.0 873.2  384.0   74.6    0      0.000    0     0.000    0.000

S0C、S1C、S0U、S1U：Survivor 0/1区容量（Capacity）和使用量（Used）
EC、EU：Eden区容量和使用量
OC、OU：年老代容量和使用量
MC、MU：元空间容量和使用量
CCSC、CCSU：[CompressedClassSpaceSize]压缩类空间容量和使用量
YGC、YGT：Young GC次数和Young GC耗时
FGC、FGCT：Full GC次数和Full GC耗时
GCT：GC总耗时即Young GC与Full GC总耗时

jstat -gcutil 25582
  S0     S1     E      O      M     CCS    YGC     YGCT    FGC    FGCT     GCT
  0.00   0.00  29.71   0.00  19.49  19.43      0    0.000     0    0.000    0.000
与上述一致分别代表的是使用百分比

jstat -gccapacity 25582
 NGCMN    NGCMX     NGC     S0C   S1C       EC      OGCMN      OGCMX       OGC         OC       MCMN     MCMX      MC     CCSMN    CCSMX     CCSC    YGC    FGC
 43008.0 680960.0  43008.0 5120.0 5120.0  32768.0    86016.0  1362944.0    86016.0    86016.0      0.0 1056768.0   4480.0      0.0 1048576.0    384.0      0     0
NGCMN：新生代最小容量
NGCMX：新生代最大容量
NGC：当前新生代容量

jinfo

jinfo(Configuration info for Java)该命令主要用于查看和调整java应用启动的各项参数

jinfo命令格式：

　　jinfo [ option ] pid

选项	作用
-flag	用于查看应用启动时参数值通过-flag name获得，如果要修改参数也可以通过-flag name=value进行修改
-sysprops	用于打印应用进程中的System.getPropertis()内容

jmap

jmap(Memory Map for Java)该命令主要用于生成Java应用堆内存信息，查看堆内内存分布信息等。

jmap命令格式：

　　jmap [ option ] pid

选项	作用
-dump	生成Java堆转储快照。格式为：-dump:[live, ]format=b, file=,其中live子参数说明是否只dump出存活的对象。
-finalizerinfo	显示在F-Queue中等待Finalizer线程执行finalize方法的对象。
-heap	显示Java堆详细信息，如使用哪种回收器、参数配置、分代状况等。
-histo	显示堆中对象统计信息、包括类、实例数量、合计容量。
-permstat	以ClassLoader为统计口径显示永久代内存状态。
-F	当虚拟机进程对-dump选项没有响应时，可使用这个选项强制生成dump快照。

jmap导出dump文件

jmap -dump:format=b,file=out.bin 25582
Dumping heap to /root/out.bin ...
Heap dump file created

jhat

jhat(JVM Heap Analysis Tool)该命令主要是解析jmap dump出的文件，并且启动http应用，便于通过浏览器可视化查看dump文件内容。

jhat /root/out.bin
Reading from /root/out.bin...
Dump file created Sun Jan 19 00:05:08 CST 2020
Snapshot read, resolving...
Resolving 201499 objects...
Chasing references, expect 40 dots........................................
Eliminating duplicate references........................................
Snapshot resolved.
Started HTTP server on port 7000
Server is ready.

此时通过浏览器访问该7000端口即可查看分析结果。

jstack

jstack(Stack Track for Java)该命令主要用于生成java应用中线程中的堆栈快照。根据线程堆栈快照能够定位线程出现长时间停顿的原因，如线程间死锁、死循环、请求外部资源导致的长时间等待等都是导致线程长时间停顿的常见原因。

jstack命令格式:

　　jstack [ option ] pid

选项	作用
-F	当正常输出的请求不被响应时，强制输出线程堆栈
-l	除堆栈外，显示关于锁的附加信息
-m	如果调用到本地方法的话，可以显示C/C++的堆栈

在Java代码中也可以通过java.lang.Thread的getAllStackTraces()方法也能够获取应用中所有线程的StackTraceElement对象，即所有线程的堆栈信息。

　

参考

• [1] 深入理解JAVA虚拟机 - 周志明