【JVM.3】虚拟机性能监控与故障处理工具

一.概述

　　经过前面两章对于虚拟机内存分配与回收技术各方面的介绍，相信读者已经建立了一套比较完整的理论基础。理论总是作为指导实践的工具，能把这些执行应用到实际工作中才是我们的最终目的。接下来我们会从实践的角度去了解虚拟机内存管理的世界。

二.JDK的命令行工具

　　Java开发人员肯定都知道JDK的bin目录中的“java.exe”、“javac.exe”这两个命令行工具，对并非所有程序员都了解JDK的bin目录之中其他命令行程序的作用。每逢JDK更新版本时，bin目录下命令行工具的数量和功能都会不知不觉的增加和增强。
bin目录如下（文中使用jdk1.8）

在本章中，将主要介绍这些工具中的一部分，主要包括监视虚拟机和故障处理的工具。

　　Sun JDK监控和处理工具

名称	主要作用
jps	jvm process status tool,显示指定系统内所有的hotspot虚拟机进程
jstat	jvm statistics monitoring tool,用于收集hotspot虚拟机各方面的运行数据
jinfo	configuration info for java，显示虚拟机配置信息
jmap	memory map for java,生成虚拟机的内存转储快照（heapdump文件）
jhat	jvm heap dump browser，用于分析heapmap文件，它会建立一个http/html服务器 让用户可以在浏览器上查看分析结果
jstack	stack trace for java ,显示虚拟机的线程快照

1.　　jps：虚拟机进程状况工具（JVM Process Status）

　　功能：可以列出正在运行的虚拟机进程，并显示虚拟机执行主类（Main Class， main()函数所在的类）名称以及这些进程的本地虚拟机唯一ID（Local Virtual Machine Identifier）。

　　jps命令格式：jps [options] [hostid]

　　jps执行样例：

　　jps可以通过RMI协议开启了RMI服务的远程虚拟机进程状态，hostid为RMI注册表中注册的主机名。

　　jps常用的选项：

属性	作用
-p	只输出LVMID，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

2.　　jstat：虚拟机统计信息监控工具（JVM Statistics Monitoring Tool）

　　jstat是用于监视虚拟机各种运行状态信息的命令行工具。它可以显示本地或者远程虚拟机进程中的类装载、内存、垃圾收集、JIT编译等运行数据。

　　jstat的命令格式：  jstat [option vmid [interval [s|ms] [count]] ]

　　对于命令格式中的VMID和LVMID需要特别说明一下：如过是本地虚拟机进程，VMID和LVMID是一致的，如果是远程虚拟机，那VMID的格式应当是：

　　[protocol:] [//] lvmid[@hostname[:port]/servername]

　　参数interval 和count分别表示查询的间隔和次数，如果省略这两个参数，说明只查询一次。

　　jstat工具主要选项：

选项	作用
-class	监视装载类、卸载类、总空间以及类装载所耗费的时间
-gc	监视java堆状况，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控件占总空间的百分比
-gccause	与-gcutil功能一样，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情况
-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情况
-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编译过的方法、耗时等信息
-printcompilation	输出已经被JIT编译过的方法

　　执行样例：

　　样例结果分析：S— Survivor区、E— Eden区、O— Old区、M— Method区（或者元数据信息（metadata））、CCS— 压缩类空间、

　   　　　　　　　YGC — 从应用程序启动到采样时发生 Young GC 的次数
   　　　　　　　　YGCT– 从应用程序启动到采样时 Young GC 所用的时间(单位秒)
   　　　　　　　　FGC — 从应用程序启动到采样时发生 Full GC 的次数
   　　　　　　　　FGCT– 从应用程序启动到采样时 Full GC 所用的时间(单位秒)
   　　　　　　　　GCT — 从应用程序启动到采样时用于垃圾回收的总时间(单位秒)

3.　　jinfo：Java配置信息工具（Configuration Info for Java）

　　jinfo的作用是实时地查看和调整虚拟机各项参数。

　　使用jps命令的-v参数可以查看虚拟机启动时显示指定的参数列表，但如果想知道未被显式指定的参数的系统默认值，除了去找资料以外，就得使用jinfo的-flag选项。

　　jinfo格式： jinfo [option] pid

　　执行样例：

　　查看所有配置：

4.　　jmap：Java内存映像工具（Memory Map for Java）

　　jmap命令用于生成堆转储快照（一般称为heapdump或dump文件）。

　　jmap的作用并不仅仅是为了获取dump文件，它还可以查询finalize执行队列、Java堆和永久代的详细信息，如空间使用率、当前用的是哪种收集器等。

　　和jinfo命令一样，jmap在windows下也受到比较大的限制。除了生成dump文件的-dump选项和用于查看每个类的实例、控件占用统计的-histo选项在所有操作系用都提供之外，其余选项只能在linux/solaris下使用。

　　jmap格式： jmap [option] vmid。

　　主要参数选项：

选项	作用
-dump	生成java堆转储快照。格式为： -dump:[live,]format=b,file=<filename>,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。只在Linux/Solaris平台下有效
-heap	显示java堆详细信息，如使用哪种收集器、参数配置、分代情况等，在Linux/Solaris平台下有效
-histo	显示堆中对象统计信息，包含类、实例对象、合集容量
-permstat	以ClassLoader为统计口径显示永久代内存状态。只在Linux/Solaris平台下有效
-F	当虚拟机进程对-dump选项没有相应时。可使用这个选项强制生成dump快照。只在Linux/Solaris平台下有效

　　执行样例：

　　　　

5.　　jhat：虚拟机堆转储快照分析工具（JVM Heap Analysis Tool）

　　jhat命令与jmap搭配使用，来分析jmap生成的堆转储快照。

　　jhat内置了一个微型的HTTP/HTML服务器，生成dump文件的分析结果后，可以在浏览器中查看。

　　执行样例： 生成虚拟机堆转储快照文件 eclipse.bin ,再jhat分析；

　　　　

　　　　当出现 Server is ready时，访问 localhost:7000 ，可以看到分析结果：    ctrl+c 结束。

　　　　

6.　　jstack：Java堆栈跟踪工具（Stack Trace for Java）

　　jstack命令用于生成虚拟机当前时刻的线程快照（一般称为threaddump 或者 javacore文件）。

　　线程快照就是当前虚拟机内每一条线程正在执行的方法堆栈的集合，生成线程快照的主要目的是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 格式： jstack [option] vmid。

　　option选项的合法值和具体含义：

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

　　执行样例：

　　　　　　

三.JDK的可视化工具

　　JDK中除了提供大量的命令行工具外，还有两个功能强大的可视化工具：JConsole 和 VisualVM。

1.　　JConsole：Java监视与管理控制台

　　1.1　　启动JConsole

　　通过JDK/bin目录下的“jconsole.exe”启动JConsole后，将自动搜索出本机运行的所有虚拟机进程，不需要自己再使用jps来查询了。如图：

　　　　

　　主要有6个页签：

　　　　

　　没有太多需要介绍的地方；自己启动起来做几个小测试吧。

2.　　VisualVM：多合一故障处理工具

　　VisualVM是到目前为止随JDK发布的功能最强大的运行监视和故障处理程序。（官方描述“All in One”）。

　　VisualVM可以做到：

• 显示虚拟机进程以及进程的配置、环境信息（jps、jinfo）。
• 监视应用程序的CPU、GC、堆、方法区以及线程的信息（jstat、jstack）。
• dump以及分析堆转储快照（jmap、jhat）。
• 方法级的程序运行性能分析，找出被调用最多、运行时间最长的方法。
• 离线程序快照：收集程序的运行时配置、线程dump、内存dump等信息建立一个快照，可以将快照发送开发者处进行Bug反馈。
• 其他plugins的无限可能......

　　启动：通过JDK/bin目录下的“jvisualvm.exe”启动VisualVM。看一下界面：

　　详细功能自己去摸索。在这里讲一下，VisualVM安装插件。

　　

　　本章内容更多需要自己动手执行，可以尝试这查看正在做的项目的JVM数据。