JDK14的新特性:JFR,JMC和JFR事件流

時間 2020-05-13

標籤 jdk14 jdk 特性 jfr jmc 事件欄目 Java 简体版

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簡介

Java Flight Recorder（JFR）是JVM的診斷和性能分析工具。它能夠收集有關JVM以及在其上運行的Java應用程序的數據。JFR是集成到JVM中的，因此JFR對JVM的性能影響很是小，咱們能夠放心的使用它。java

通常來講，在使用默認配置的時候，性能影響要小於1%。git

JFR的歷史好久遠了。早在Oracle2008年收購BEA的時候就有了。JFR通常和JMC（Java Mission Control）協同工做。程序員

JFR是一個基於事件的低開銷的分析引擎，具備高性能的後端，能夠以二進制格式編寫事件，而JMC是一個GUI工具，用於檢查JFR建立的數據文件。github

這些工具最先是在BEA的JRockit JVM中出現的，最後被移植到了Oracle JDK。最開始JFR是商用版本，可是在JDK11的時候，JFR和JMC徹底開源了，這意味着咱們在非商用的狀況下也可使用了。後端

而在今天的JDK 14中，引入了一個新的JFR特性叫作JFR Event Streaming，咱們將在本文中詳細講解。瀏覽器

先介紹一下JFR和JMC。緩存

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JFR

上面咱們簡單的介紹了一下JFR。JFR是JVM的調優工具，經過不停的收集JVM和java應用程序中的各類事件，從而爲後續的JMC分析提供數據。服務器

Event是由三部分組成的：時間戳，事件名和數據。同時JFR也會處理三種類型的Event：持續一段時間的Event，馬上觸發的Event和抽樣的Event。app

爲了保證性能的最新影響，在使用JFR的時候，請選擇你須要的事件類型。工具

JFR從JVM中搜集到Event以後，會將其寫入一個小的thread-local緩存中，而後刷新到一個全局的內存緩存中，最後將緩存中的數據寫到磁盤中去。

或者你能夠配置JFR不寫到磁盤中去，可是這樣緩存中只會保存部分events的信息。這也是爲何會有JDK14 JEP 349的緣由。

開啓JFR有不少種方式，這裏咱們關注下面兩種：

添加命令行參數

-XX:StartFlightRecording:<options>

啓動命令行參數的格式如上所述。

JFR能夠獲取超過一百種不一樣類型的元數據。若是要咱們一個個來指定這些元數據，將會是一個很是大的功能。因此JDK已經爲咱們提供了兩個默認的profile：default.jfc and profile.jfc。

其中 default.jfc 是默認的記錄等級，對JVM性能影響不大，適合普通的，大部分應用程序。而profile.jfc包含了更多的細節，對性能影響會更多一些。

若是你不想使用默認的兩個jfc文件，也能夠按照你本身的須要來建立。

下面看一個更加完整的命令行參數：

-XX:StartFlightRecording:disk=true,filename=/tmp/customer.jfr,maxage=5h,settings=profile

上面的命令會建立一個最大age是5h的profile信息文件。

使用jcmd

命令行添加參數仍是太麻煩了，若是咱們想動態添加JFR，則可使用jcmd命令。

jcmd <pid> JFR.start name=custProfile settings=default
jcmd <pid> JFR.dump filename=custProfile.jfr
jcmd <pid> JFR.stop

上面的命令在一個運行中的JVM中啓動了JFR，並將統計結果dump到了文件中。

上面的custProfile.jfr是一個二進制文件，爲了對其進行分析，咱們須要和JFR配套的工具JMC。

JMC

JDK Mission Control 是一個用於對 Java 應用程序進行管理、監視、概要分析和故障排除的工具套件。

在JDK14中，JMC是獨立於JDK單獨發行的。咱們能夠下載以後進行安裝。

咱們先啓動一個程序，用於作JFR的測試。

@Slf4j
public class ThreadTest {

    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService executorService= Executors.newFixedThreadPool(10);
        Runnable runnable= ()->{
            while(true){
                log.info(Thread.currentThread().getName());
                try {
                    Thread.sleep(500);
                } catch (InterruptedException e) {
                    log.error(e.getMessage(),e);
                }
            }
        };

        for(int i=0; i<10; i++){
            executorService.submit(runnable);
        }
    }
}

很簡單的一個程序，啓動了10個線程，咱們啓動這個程序。

而後再去看看JMC的界面：

咱們能夠看到在界面的左邊已經能夠看到運行在本機的ThreadTest程序了。

點擊MBean服務器，能夠看到該java程序的面板信息，裏面包含CPU，堆棧信息。

在下面有7個tab分別是概覽，MBean瀏覽器，觸發器，系統，內存，線程，和診斷命令。

經過下面的tab咱們能夠得到更加詳細的java程序的信息，而且經過觸發器和診斷命令，咱們還能夠對目標java程序的JVM發送命令。

JMC很是強大，也有不少功能，具體的細節你們能夠本身運行去體會。

由於本文主要是將JFR，下面咱們將講解如何在JMC中建立JFR和分析JFR。

建立JFR

上面右側的MBean服務器下就是飛行記錄器了，也就是咱們的目標。

點擊飛行記錄器：

咱們就能夠開始建立一個JFR了。

目標文件就是JFR的生成地址，名稱能夠本身隨便起一個，記錄時間表示須要記錄多長時間範圍以內的JFR。

點下一步：

這一步能夠選擇更加詳細的JVM參數。

點下一步：

這裏，咱們能夠選擇須要監控的Profile事件選項。能夠按照你的須要進行選擇。

最後點完成建立JFR。

分析JFR

上面咱們的JFR記錄了1分鐘的Profile，在1分鐘以後，咱們能夠看到目標JFR文件生成了。

生成完JFR以後，JMC會自動打開生成的JFR文件，咱們獲得一個大綱視圖。

裏面包含java應用程序，JVM內部，環境和事件瀏覽器。

事件瀏覽器中列出了咱們在1分鐘以內監控的事件。

JMC瀏覽器不只能夠監控本機的應用程序，也能夠監控遠程的應用程序。因爲JMC的鏈接是經過JMX協議，因此遠程java程序須要開啓JMX協議的支持。

JFR事件

JMC好用是好用，可是要一個一個的去監聽JFR文件會很繁瑣。接下來咱們來介紹一下怎麼採用寫代碼的方式來監聽JFR事件。

仍是上面的圖，若是咱們想經過程序來獲取「Class Loading Statistics"的信息，能夠這樣作。

上圖的右側是具體的信息，咱們能夠看到主要包含三個字段：開始時間，Loaded Class Count和 Unloaded Class Count。

咱們的思路就是使用jdk.jfr.consumer.RecordingFile去讀取生成的JFR文件，而後對文件中的數據進行解析。

相應代碼以下：

@Slf4j
public class JFREvent {

    private static Predicate<RecordedEvent> testMaker(String s) {
        return e -> e.getEventType().getName().startsWith(s);
    }

    private static final Map<Predicate<RecordedEvent>,
            Function<RecordedEvent, Map<String, String>>> mappers =
            Map.of(testMaker("jdk.ClassLoadingStatistics"),
                    ev -> Map.of("start", ""+ ev.getStartTime(),
                            "Loaded Class Count",""+ ev.getLong("loadedClassCount"),
                            "Unloaded Class Count", ""+ ev.getLong("unloadedClassCount")
                    ));

    @Test
    public void readJFRFile() throws IOException {
        RecordingFile recordingFile = new RecordingFile(Paths.get("/Users/flydean/flight_recording_1401comflydeaneventstreamThreadTest21710.jfr"));
        while (recordingFile.hasMoreEvents()) {
            var event = recordingFile.readEvent();
            if (event != null) {
                var details = convertEvent(event);
                if (details == null) {
                    // details爲空
                } else {
                    // 打印目標
                    log.info("{}",details);
                }
            }
        }
    }

    public Map<String, String> convertEvent(final RecordedEvent e) {
        for (var ent : mappers.entrySet()) {
            if (ent.getKey().test(e)) {
                return ent.getValue().apply(e);
            }
        }
        return null;
    }
}

注意，在convertEvent方法中，咱們將從文件中讀取的Event轉換成了map對象。

在構建map時，咱們先判斷Event的名字是否是咱們所須要的jdk.ClassLoadingStatistics，而後將Event中其餘的字段進行轉換。最後輸出。

運行結果：

{start=2020-04-29T02:18:41.770618136Z, Loaded Class Count=2861, Unloaded Class Count=0}
...

能夠看到輸出結果和界面上面是同樣的。

JFR事件流

講了這麼多，終於到咱們今天要講的內容了：JFR事件流。

上面的JFR事件中，咱們須要去讀取JFR文件，進行分析。可是文件是死的，人是活的，每次分析都須要先生成JFR文件簡直是太複雜了。是個程序員都不能容忍。

在JFR事件流中，咱們能夠監聽Event的變化，從而在程序中進行相應的處理。這樣不須要生成JFR文件也能夠監聽事件變化。

public static void main(String[] args) throws IOException, ParseException {
        //default or profile 兩個默認的profiling configuration files
        Configuration config = Configuration.getConfiguration("default");
        try (var es = new RecordingStream(config)) {
            es.onEvent("jdk.GarbageCollection", System.out::println);
            es.onEvent("jdk.CPULoad", System.out::println);
            es.onEvent("jdk.JVMInformation", System.out::println);
            es.setMaxAge(Duration.ofSeconds(10));
            es.start();
        }
    }

看看上面的例子。咱們經過Configuration.getConfiguration("default")獲取到了默認的default配置。

而後經過構建了default的RecordingStream。經過onEvent
方法，咱們對相應的Event進行處理。