JVM性能调优监控工具如何使用

这篇文章主要讲解了“JVM性能调优监控工具如何使用”，文中的讲解内容简单清晰，易于学习与理解，下面请大家跟着小编的思路慢慢深入，一起来研究和学习“JVM性能调优监控工具如何使用”吧！
　　现实企业级Java应用开发、维护中，有时候我们会碰到下面这些问题：
　　OutOfMemoryError，内存不足
　　内存泄露
　　线程死锁
　　锁争用（Lock Contention）
　　Java进程消耗CPU过高
　　这些问题在日常开发、维护中可能被很多人忽视（比如有的人遇到上面的问题只是重启服务器或者调大内存，而不会深究问题根源），但能够理解并解决这些问题是Java程序员进阶的必备要求。本文将对一些常用的JVM性能调优监控工具进行介绍，希望能起抛砖引玉之用。
　　而且这些监控、调优工具的使用，无论你是运维、开发、测试，都是必须掌握的。
　　A、 jps（Java Virtual Machine Process Status Tool）
　　jps主要用来输出JVM中运行的进程状态信息。语法格式如下：
　　jps [options] [hostid]
　　如果不指定hostid就默认为当前主机或服务器。
　　命令行参数选项说明如下：
　　-q 不输出类名、Jar名和传入main方法的参数
　　-m 输出传入main方法的参数
　　-l 输出main类或Jar的全限名
　　-v 输出传入JVM的参数
　　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主要用来查看某个Java进程内的线程堆栈信息。语法格式如下：
　　jstack [option] pid
　　jstack [option] executable core
　　jstack [option] [server-id@]remote-hostname-or-ip
　　命令行参数选项说明如下：
　　-l long listings，会打印出额外的锁信息，在发生死锁时可以用jstack -l pid来观察锁持有情况-m mixed mode，不仅会输出Java堆栈信息，还会输出C/C++堆栈信息（比如Native方法）
　　jstack可以定位到线程堆栈，根据堆栈信息我们可以定位到具体代码，所以它在JVM性能调优中使用得非常多。下面我们来一个实例找出某个Java进程中最耗费CPU的Java线程并定位堆栈信息，用到的命令有ps、top、printf、jstack、grep。
　　第一步先找出Java进程ID，我部署在服务器上的Java应用名称为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
　　得到进程ID为21711，第二步找出该进程内最耗费CPU的线程，可以使用ps -Lfp pid或者ps -mp pid -o THREAD, tid, time或者top -Hp pid，我这里用第三个，输出如下：
　　TIME列就是各个Java线程耗费的CPU时间，CPU时间最长的是线程ID为21742的线程，用
　　printf “%xn” 21742
　　得到21742的十六进制值为54ee，下面会用到。
　　OK，下一步终于轮到jstack上场了，它用来输出进程21711的堆栈信息，然后根据线程ID的十六进制值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这个类的Object.wait（），我找了下我的代码，定位到下面的代码：
　　// 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） {
　　}
　　}
　　它是轮询任务的空闲等待代码，上面的sigLock.wait（timeUntilContinue）就对应了前面的Object.wait（）。
　　C、 jmap（Memory Map）和jhat（Java Heap Analysis Tool）
　　jmap用来查看堆内存使用状况，一般结合jhat使用。
　　jmap语法格式如下：
　　jmap [option] pid
　　jmap [option] executable core
　　jmap [option] [server-id@]remote-hostname-or-ip
　　如果运行在64位JVM上，可能需要指定-J-d64命令选项参数。
　　jmap -permstat pid
　　打印进程的类加载器和类加载器加载的持久代对象信息，输出：类加载器名称、对象是否存活（不可靠）、对象地址、父类加载器、已加载的类大小等信息，如下图：
　　使用jmap -heap pid查看进程堆内存使用情况，包括使用的GC算法、堆配置参数和各代中堆内存使用情况。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查看堆内存中的对象数目、大小统计直方图，如果带上live则只统计活对象，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$Entry
　　20: 2072 82880 java.lang.ref.SoftReference
　　21: 1807 71528 [Ljava.lang.Object;
　　22: 2206 70592 java.lang.ref.WeakReference
　　23: 934 52304 java.util.LinkedHashMap
　　24: 871 48776 java.beans.MethodDescriptor
　　25: 144免费云主机域名2 46144 java.util.concurrent.ConcurrentHashMap$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是对象类型，说明如下：
　　B byte
　　C char
　　D double
　　F float
　　I int
　　J long
　　Z boolean
　　[ 数组，如[I表示int[]
　　[L+类名 其他对象
　　还有一个很常用的情况是：用jmap把进程内存使用情况dump到文件中，再用jhat分析查看。jmap进行dump命令格式如下：
　　jmap -dump:format=b,file=dumpFileName pid
　　我一样地对上面进程ID为21711进行Dump：
　　root@ubuntu:/# jmap -dump:format=b,file=/tmp/dump.dat 21711
　　Dumping heap to /tmp/dump.dat …
　　Heap dump file created
　　dump出来的文件可以用MAT、VisualVM等工具查看，这里用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 2014Snapshot read, resolving…
　　Resolving 132207 objects…
　　Chasing references, expect 26 dots……
　　Eliminating duplicate references……
　　Snapshot resolved.
　　Started HTTP server on port 9998Server is ready.
　　注意如果Dump文件太大，可能需要加上-J-Xmx512m这种参数指定最大堆内存，即jhat -J-Xmx512m -port 9998 /tmp/dump.dat。然后就可以在浏览器中输入主机地址：9998查看了：
　　上面红线框出来的部分大家可以自己去摸索下，最后一项支持OQL（对象查询语言）。
　　D、jstat（JVM统计监测工具）
　　语法格式如下：
　　jstat [ generalOption | outputOptions vmid [interval[s|ms] [count]] ]
　　vmid是Java虚拟机ID，在Linux/Unix系统上一般就是进程ID。interval是采样时间间隔。count是采样数目。比如下面输出的是GC信息，采样时间间隔为250ms，采样数为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义，先看JVM堆内存布局：
　　可以看出：
　　堆内存 = 年轻代 + 年老代 + 永久代
　　年轻代 = Eden区 + 两个Survivor区（From和To）
　　现在来解释各列含义：
　　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
　　PC、PU：永久代容量和使用量
　　YGC、YGT：年轻代GC次数和GC耗时
　　FGC、FGCT：Full GC次数和Full GC耗时
　　GCT：GC总耗时
　　E、hprof（Heap/CPU Profiling Tool）
　　hprof能够展现CPU使用率，统计堆内存使用情况。
　　语法格式如下：
　　java -agentlib:hprof[=options] ToBeProfiledClass
　　java -Xrunprof[:options] ToBeProfiledClass
　　javac -J-agentlib:hprof[=options] ToBeProfiledClass
　　完整的命令选项如下：
　　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
　　来几个官方指南上的实例。
　　CPU Usage Sampling Profiling（cpu=samples）的例子：
　　java -agentlib:hprof=cpu=samples,interval=20,depth=3 Hello
　　上面每隔20毫秒采样CPU消耗信息，堆栈深度为3，生成的profile文件名称是java.hprof.txt，在当前目录。
　　CPU Usage Times Profiling（cpu=times）的例子，它相对于CPU Usage Sampling Profile能够获得更加细粒度的CPU消耗信息，能够细到每个方法调用的开始和结束，它的实现使用了字节码注入技术（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能生成更详细的Heap Dump信息：
　　javac -J-agentlib:hprof=heap=dump Hello.java
　　虽然在JVM启动参数中加入-Xrunprof:heap=sites参数可以生成CPU/Heap Profile文件，但对JVM性能影响非常大，不建议在线上服务器环境使用。感谢各位的阅读，以上就是“JVM性能调优监控工具如何使用”的内容了，经过本文的学习后，相信大家对JVM性能调优监控工具如何使用这一问题有了更深刻的体会，具体使用情况还需要大家实践验证。这里是百云主机，小编将为大家推送更多相关知识点的文章，欢迎关注！

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