JVM详解3.JDK监控和故障处理工具

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3.1 JDK命令行工具

这些工具大多数是tools.jar类库的一层薄的包装，它们的主要功能代码是在tools类库中实现的。还有一些甚至就是由Shell脚本直接生成的。

名称	做用
jps	JVM Process Status Tool，显示指定系统内全部的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，它会创建一个http/html服务器让用户能够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

3.1.1 jps：虚拟机进程情况工具

做用

• 能够列出正在运行的虚拟机进程，并显示虚拟机执行主类名称（main()函数所在的类）以及这些进程的本地虚拟机惟一ID（Local Virtual Machine Identifier）。
• 对于本地虚拟机进程来讲，LVMI与操做系统的进程ID（Process Identifier，PID）是一致的。
• jps能够经过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。

命令格式

jsp [options] [hostid]

主要选项

属性 | 做用

-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，若是进程执行的是jar包，输出jar路径
-v | 输出虚拟机进程启动时jvm参数

3.1.2 jstat：虚拟机统计信息监视工具

做用

jstat是用于监视虚拟机各类运行状态信息的命令行工具。它能够显示本地或者远程虚拟机进程中的类装载、内存、垃圾回收、JIT编译等运行数据，在没有GUI图形界面，只是提供了纯文本控制台环境的服务器上，它将是运行期定位虚拟机性能问题的首选工具。

命令格式

• jstat [option vmid [interval [s|ms] [count]]]
• 对于命令格式中的VMID和LVMID，若是是本地虚拟机进程，VMID和LVMID是一致的
• 若是是远程虚拟机，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，若是省略这两个参数，说明只查询一次。

主要选项

选项	做用
-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堆情况，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功能同样，可是会额外输出致使上一次gc产生的缘由
-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编译过的方法、耗时等信息
-printcompilation	输出已经被JIT编译过的方法

示例

• S0：Survivor1区当前使用比例
• S1：Survivor2区当前使用比例
• E：Eden区使用比例 9.36%
• O：老年代使用比例
• M：元数据区使用比例
• CCS：压缩使用比例
• YGC：年轻代垃圾回收次数 7次
• FGC：老年代垃圾回收次数 6次
• FGCT：老年代垃圾回收消耗时间 0.119秒
• GCT：垃圾回收消耗总时间 0.145秒

3.1.3 jinfo：Java配置信息工具

做用

jinfo的做用是实时的查看和调整虚拟机各项参数。

命令格式

jinfo [option] pid

主要选项

选项	做用
-flag <name>	to print the value of the named VM flag
-flag [+/-]<name>	to enable or disable the named VM flag
-flag <name>=<value>	to set the named VM flag to the given value
-flags	to print VM flags
-sysprops	to print Java system properties
<no option>	to print both of the above
-h / -help	to print this help message

3.1.4 jmap：Java内存映像工具

做用

• jmap命令用于生成堆转储快照。
• 查询finalize执行队列、java堆和永久代的详细信息。如空间使用率、当前用的是哪一种收集器等。

命令格式

jmap [option] vmid

主要选项

选项	做用
-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，如使用哪一种收集器、参数配置、分代状况等，在Linux/Solaris平台下有效
-jisto	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。可以使用这个选项强制生成dump快照。只在Linux/Solaris平台下有效

3.1.5 jhat：虚拟机堆转储快照分析工具

做用

• 提供jhat与jmap搭配使用，来分析dump生成的堆快照。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，能够在浏览器中查看。
• 通常不会去直接使用jhat命令来分析demp文件：缘由一是通常不会在部署应用程序的服务器上直接分析dump文件，通常会尽可能将dump文件拷贝到其余机器上进行分析，由于分析工做是一个耗时且消耗硬件资源的过程，既然都要在其余机器上进行，就不必受到命令行工具的限制了；另一个缘由是jhat的分析功能相对来讲很简陋，VisualVM以及专门分析dump文件的Eclipse Memory Analyzer、IBM HeapAnalyzer等工具，都能实现比jhat更强大更专业的分析功能。

命令格式

jhat [ options ] heap-dump-file

3.1.6 jstack：java栈跟踪工具

做用

• jstack命令用于生成虚拟机当前时刻的线程快照。
• 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缘由，如线程死锁、死循环、请求外部资源致使长时间等待等。

命令格式

jstack [option] vmid

主要选项

选项	做用
-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	若是调用到本地方法的话，能够显示c/c++的堆栈

3.2 JConsole：JDK可视化工具

JConsole ( Java Monitoring and Management Console ) 是—种基于JMX的可视化监视管理工具。它管理部分的功能是针对JMX MBean进行管理，因为MBean可使用代码、中间件服务器的管理控制台或者全部符合JMX规范的软件进行访问。

概览

“概述”页签显示的是整个虚拟机主要运行数据的概览,其中包括“堆内存使用状况”、“线程”、“类”、“CPU使用状况”4种信息的曲线图

内存

“内存”页签至关于可视化的jstat命令，用于监视受收集器管理的虚拟机内存(Java堆和永久代)的变化趋势。

线程

“线程”页签的功能至关于可视化的jstack命令，遇到线程停顿时可使用这个页签进行监控分析。

3.3 VisualVM：可视化工具

VisualVM（All-in-One Java Troubleshooting Tool）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，而且能够预见在将来一段时间内都是官方主力发展的虚拟机故障处理工具。官方在VisualVM的软件说明中写上了“All-in-One” 的描述字样，预示着它除了运行监视、故障处理外，还提供了不少其余方面的功能。如性能分析，VisualVM的性能分析功能甚至比起JProfiler、YourKit等专业且收费的Profiling工具都不会逊色多少，并且VisualVM的还有一个很大的优势：不须要被监视的程序基于特殊Agent运行，所以它对应用程序的实际性能的影响很小,使得它能够直接应用在生产环境中。这个优势是JProfiler、YourKit等工具没法与之媲美的。

VisualVM兼容范围与插件安装

VisualVM基于NetBeans平台开发，所以它一开始就具有了插件扩展功能的特性，经过插件扩展支持，VisualVM能够作到:

• 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等信息创建个快照, 能够将快照发送开发者处进行Bug反馈。

生成、浏览堆转储快照

在VisualVM中生成dump文件有两种方式,能够执行下列任一操做:

• 在“应用程序”窗口中右键单击应用程序节点,而后选择“堆Dump”。
• 在“应用程序”窗口中双击应用程序节点以打开应用程序标签,而后在“监视”标签中单击“堆Dump”。

分析程序性能

在Profiler页签中，VisualVM提供了程序运行期间方法级的CPU执行时间分析以及内存分析，作Profiling分析确定会对程序运行性能有比较大的影响，因此通常不在生产环境中使用这项功能。

BTrace动态日志跟踪

BTrace自己也是能够独立运行的程序。它的做用是在不中止目标程序运行的前提下，经过HotSpot虚拟机的HotSwap技术动态加入本来并不存在的调试代码。这项功能对实际生产中的程序颇有意义：常常遇到程序出现问题，但排查错误的一些必要信息，譬如方法参数、返回值等,在开发时并无打印到日志之中，以致于不得不停掉服务,经过调试增量来加入日志代码以解决问题。当遇到生产环境服务没法随便中止时，缺一两句日志致使排错进行不下去是一件很是郁闷的事情。BTrace的用法还有许多，打印调用堆栈、参数、返回值只是最基本的应用，在它的网站上有使用BTrace进行性能监视、定位链接泄漏和内存泄漏、解决多线程竞争问题的例子。