JVM性能监控与故障处理工具

怼烎@ 2023-06-20 12:57 35阅读 0赞

引言

在 应用服务出现模型的卡顿或者CPU飙升等问题时，总是要分析一下对应的进程的JVM状态以定位问题和解决问题并做出响应的优化，在这个过程中java自带的一些状态监控 命令工具就非常方便了。

## 1、jps：JVM进程状况工具 ##

JDK中很多的小工具都参考 了unix的命名方式，jps 就是其中的典型。除了名称和UNIX中的ps相似之外，功能也和ps命令类似：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()函数所在类）名称及这些进程的 本地虚拟机唯一id。

命令格式：

jps \[options\] \[hostid\]

options参数解释：

*  \-l：输出主类全名或jar 路
 *  \-q：只输出LVMD(Local Virtual Machine Identifier ， LVMID)
 *  \-m：输出JVM启动时传递给main()的参数
 *  \-v：输出JVM启动时显示指定的JVM参数

jps执行样例：

## 2、jstat：JVM统计信息监控工具 ##

jstat命令式使用比较频繁的命令，主要用来显示 本地或者远程虚拟机中类装载、内存、垃圾收集、JIT编译等运行数据。 在没有GUI图形界面，只提供了纯文本的控制台环境的服务器上，它将是运行期间定位虚拟机性能问题的首选工具。

命令格式：

**jstat  \[option\]  LVMID  \[interval \] \[count\]**

其中LVMID是进程id，interval是打印间隔时间（毫秒），count是打印次数，如果省略这两个参数，说明只查询一次。

option参数解释：

<table style="width:554px;"> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td style="width:129px;">选项</td> 
   <td style="width:423px;">作用</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:129px;">-class</td> 
   <td style="width:423px;">监视类装载，类卸载，总空间及类装载所消耗的时间</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:129px;">-gc</td> 
   <td style="width:423px;">监视java堆状况，包括Eden区，两个survivor区，老年代，永久代等容量、已经使用空间、GC时间合计信息</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:129px;">-gcutil</td> 
   <td style="width:423px;">监视内容与-gc基本相同，但是输出主要关注已使用空间站总空间的百分比</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:129px;">-gccapacity</td> 
   <td style="width:423px;">监视内容与-gc基本相同，但是输出主要关注java堆各个区域使用到的最大、最小空间</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:129px;">-gccause</td> 
   <td style="width:423px;">与-gcutil功能一样，但是会额外输出导致上一次GC产生的原因</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:129px;">-gcnew</td> 
   <td style="width:423px;">监视新生代的GC状况</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:129px;">-gcnewcapacity</td> 
   <td style="width:423px;">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</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:129px;">-gcold</td> 
   <td style="width:423px;">监视老年代GC状况</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:129px;">-gcoldcapacity</td> 
   <td style="width:423px;"> <p>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</p> </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:129px;">-gcpermcapacity</td> 
   <td style="width:423px;">输出永久代使用到的最大、最小空间</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:129px;">-compiler</td> 
   <td style="width:423px;">输出JIT编译器编译过的方法、耗时等信息</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:129px;">-printcompilation</td> 
   <td style="width:423px;">输出已经被JIT编译的方法</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

例如需要 每250秒查询一次进程3900垃圾收集状况，一共查询20次，执行命令如下：

jstat -gc 3900 250 20

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTMwNDU0Mzc_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

字段解释：

*  S0C survivor0大小
 *  S1C survivor1大小
 *  S0U survivor0已使用大小
 *  S1U survivor1已使用大小
 *  EC Eden区大小
 *  EU Eden区已使用大小
 *  OC 老年代大小
 *  OU 老年代已使用大小
 *  MC 方法区大小
 *  MU 方法区已使用大小
 *  CCSC 压缩类空间大小
 *  CCSU 压缩类空间已使用大小
 *  YGC 年轻代垃圾回收次数
 *  YGCT 年轻代垃圾回收消耗时间
 *  FGC 老年代垃圾回收次数
 *  FGCT 老年代垃圾回收消耗时间
 *  GCT 垃圾回收消耗总时间

\-gcutil和-gc参数类似，只不过输出字段不是实际值，而是百分比。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTMwNDU0Mzc_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]

字段解释：

*  S0 survivor0使用百分比
 *  S1 survivor1使用百分比
 *  E Eden区使用百分比
 *  O 老年代使用百分比
 *  M 元数据区使用百分比
 *  CCS 压缩使用百分比
 *  YGC 年轻代垃圾回收次数
 *  YGCT 年轻代垃圾回收消耗时间
 *  FGC 老年代垃圾回收次数
 *  FGCT 老年代垃圾回收消耗时间
 *  GCT 垃圾回收消耗总时间

## 3、jinfo:Java配置信息工具 ##

jinfo的作用是实时的查看和调整虚拟机 各项参数。使用jps命令的-v参数可以查看虚拟机启动时显式指定的参数列表。如果想知道未被显式指定的参数系统默认值，那就需要查找相关资料或者使用jinfo命令配合相关参数进行查看。

命令格式：

jinfo \[option\] <pid>

options：参数解释

*  \-flag <name> 打印指定名称的参数
 *  \-flag \[+|-\]<name> 打开或关闭参数
 *  \-flag <name>=<value> 设置参数
 *  \-flags 打印所有参数
 *  \-sysprops 打印系统配置
 *  <no option> 打印上面两个选项

常用示例展示：

1)、查看JVM参数和系统配置

jinfo 11666

jinfo  -flags 11666

jinfo   -sysprops 11666

2)、查看打印GC日志参数

jinfo -flag PrintGC 11666

jinfo -flag PrintGCDetails 11666

3）、关闭GC参数

jinfo -flag -PrintGC 11666

jinfo -flag -PrintGCDetails 11666

还可以使用下面的命令查看哪些参数可以使用jinfo命令来管理：

`java -XX:+PrintFlagsFinal -version | ``grep` `manageable`

## 4、jmap：java内存映像工具 ##

jmap是用来生成对dump文件和查看堆相关的各类信息命令，例如查看finalize执行队列，heap的详细信息和 使用情况。

命令格式：

**jmap \[option\] <pid> (连接正在执行的进程)**  
**jmap \[option\] <executable <core> (连接一个core文件)**  
**jmap \[option\] \[server\_id@\]<remote server IP or hostname> (链接远程服务器)**

option参数解释：

*  <none> to print same info as Solaris pmap
 *  \-heap 打印java heap摘要
 *  \-histo\[:live\] 打印堆中的java对象统计信息
 *  \-clstats 打印类加载器统计信息
 *  \-finalizerinfo 打印在f-queue中等待执行finalizer方法的对象
 *  \-dump:<dump-options> 生成java堆的dump文件

dump-options:

live 只转储存活的对象，如果没有指定则转储所有对象

format=b 二进制格式

file=<file> 转储文件到 <file>

*  \-F 强制选项

常用示例：

1）、`jmap -dump:live,``format``=b,``file``=dump.hprof 11666`

`输出：`

`Dumping heap to ``/dump``.hprof ...`

`Heap dump ``file` `created`

这个命令是要把java堆中的存活对象信息转储到dump.hprof文件

2）、jmap -finalizerinfo 11666

输出：

Attaching to process ID 11666, please wait...
    
    Debugger attached successfully.
    
    Server compiler detected.
    
    JVM version is 24.71-b01
    
    Number of objects pending for finalization: 0

输出结果的含义为当前没有在等待执行finalizer方法的对象

3）、jmap -heap 11666

输出堆的详细信息

Attaching to process ID 11666, please wait...
    Debugger attached successfully.
    Server compiler detected.
    JVM version is 25.25-b02
    
    using thread-local object allocation.
    Parallel GC with 4 thread(s)
    
    Heap Configuration: //堆内存初始化配置
       MinHeapFreeRatio         = 0 //对应jvm启动参数-XX:MinHeapFreeRatio设置JVM堆最小空闲比率(default 40)
       MaxHeapFreeRatio         = 100 //对应jvm启动参数 -XX:MaxHeapFreeRatio设置JVM堆最大空闲比率(default 70)
       MaxHeapSize              = 1073741824 (1024.0MB) //对应jvm启动参数-XX:MaxHeapSize=设置JVM堆的最大大小
       NewSize                  = 22020096 (21.0MB) //对应jvm启动参数-XX:NewSize=设置JVM堆的新生代的默认大小
       MaxNewSize               = 357564416 (341.0MB) //对应jvm启动参数-XX:MaxNewSize=设置JVM堆的新生代的最大大小
       OldSize                  = 45088768 (43.0MB) //对应jvm启动参数-XX:OldSize=<value>:设置JVM堆的老年代的大小
       NewRatio                 = 2 //对应jvm启动参数-XX:NewRatio=:新生代和老生代的大小比率
       SurvivorRatio            = 8 //对应jvm启动参数-XX:SurvivorRatio=设置新生代中Eden区与Survivor区的大小比值
       MetaspaceSize            = 21807104 (20.796875MB) // 元数据区大小
       CompressedClassSpaceSize = 1073741824 (1024.0MB) //类压缩空间大小
       MaxMetaspaceSize         = 17592186044415 MB //元数据区最大大小
       G1HeapRegionSize         = 0 (0.0MB) //G1垃圾收集器每个Region大小
    
    Heap Usage: //堆内存使用情况
    PS Young Generation 
    Eden Space: //Eden区内存分布
       capacity = 17825792 (17.0MB) //Eden区总容量
       used     = 12704088 (12.115562438964844MB) //Eden区已使用
       free     = 5121704 (4.884437561035156MB) //Eden区剩余容量
       71.26801434685203% used //Eden区使用比率
    From Space: //其中一个Survivor区的内存分布
       capacity = 2097152 (2.0MB)
       used     = 1703936 (1.625MB)
       free     = 393216 (0.375MB)
       81.25% used
    To Space: //另一个Survivor区的内存分布
       capacity = 2097152 (2.0MB)
       used     = 0 (0.0MB)
       free     = 2097152 (2.0MB)
       0.0% used
    PS Old Generation
       capacity = 52428800 (50.0MB) //老年代容量
       used     = 28325712 (27.013504028320312MB) //老年代已使用
       free     = 24103088 (22.986495971679688MB) //老年代空闲
       54.027008056640625% used //老年代使用比率
    interned Strings occupying 2075304 bytes.

4）、`jmap -histo:live 11666 | ``more`

输出存活对象统计信息

输出：

num     #instances         #bytes  class name
    ----------------------------------------------
    1:         46608        1111232  java.lang.String
    2:          6919         734516  java.lang.Class
    3:          4787         536164  java.net.SocksSocketImpl
    4:         15935         497100  java.util.concurrent.ConcurrentHashMap$Node
    5:         28561         436016  java.lang.Object

## 5、jhat:虚拟机堆转储快照分析工具 ##

jhat命令和jmap搭配使用，来分析jmap生成的堆转储快照。jhat内置了一个小型的HTTP/HTML服务器，生成dump分析结果后，可以在浏览器中进行查看。不过在实际环境中，很少有人会使用该命令就行快照分析，除非手头上别无选择。主要原因：一是一般不会在部署应用程序的服务器上直接分析 dump文件，即使可以这样做，也会尽量将dump文件复制到别的机器上完成分析，因为分析工作是一个耗时而且消耗硬件资源的过程。另一个原因就是jhat的分析功能相对来说比较简陋。

命令格式：

jhat \[option\] \[dumpfile\]

option参数解释：

*  \-stack false: 关闭对象分配调用堆栈的跟踪
 *  \-refs false: 关闭对象引用的跟踪
 *  \-port <port>: HTTP服务器端口，默认是7000
 *  \-debug <int>: debug级别

0: 无debug输出

1: Debug hprof file parsing

2: Debug hprof file parsing, no server

*  \-version 分析报告版本

## 6、jstack:java堆栈跟踪工具 ##

jstack是用来查看JVM线程快照的命令，线程快照是当前JVM线程正在执行的方法堆栈 集合。使用jstack命令可以定位线程出现长时间卡顿的原因，例如死锁， 死循环等。jstack还可以查看 程序崩溃是生成的core文件中的stack信息。

命令格式：

jstack \[option\] vmid

option参数：

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

常用示例：

`jstack -l 11666 | ``more`

Full thread dump Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (25.25-b02 mixed mode):
    
    "Attach Listener" #25525 daemon prio=9 os_prio=0 tid=0x00007fd374002000 nid=0x70e8 waiting on condition [0x0000000000000000]
       java.lang.Thread.State: RUNNABLE
    
       Locked ownable synchronizers:
        - None
    ......

在JDK1.5中，java.lang.Thread类新增了一个getAllStackTraces（）方法用于获取虚拟机中所有线程的StackTraceElement对象。使用这个方法可以通过简单的几行代码完成jstack的大部分功能。

## 7、JDK的可视化工具 ##

主要常用的有jconsole jvisualvm 相关的具体用法， 各位读者在具体的使用过程中 慢慢摸索就可以了。在这里就不过多的描述。

![format_png][]

jvisualvm：

![format_png 1][]

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