java：線上問題排查經常使用手段

時間 2019-11-18

標籤 java 線上問題排查經常使用手段欄目 Java 简体版

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1、jmap找出佔用內存較大的實例php

先給個示例代碼：html

import java.util.List;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;

/**
 * @Classname OOMTest
 * @Description TODO
 * @Date 2019/11/14 9:48 AM
 * @Author by lixin
 */
public class OOMTest {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        CountDownLatch latch = new CountDownLatch(1);
        int max = 10000;
        List<Person> list = new ArrayList<>(max);
        for (int j = 0; j < max; j++) {
            Person p = new Person();
            p.setAge(100);
            p.setName("彭阿三");
            list.add(p);
        }
        System.out.println("ready!");
        latch.await();
    }


    public static class Person {
        private String name;
        private int age;

        public String getName() {
            return name;
        }

        public void setName(String name) {
            this.name = name;
        }

        public int getAge() {
            return age;
        }

        public void setAge(int age) {
            this.age = age;
        }
    }
}

List中放了1w個Person對象的實例，先把這段程序跑起來java

javac OOMTest.javagit

java OOMTestgithub

而後再開一個窗口，jps -l 找出該程序的pidspring

而後執行 jmap -histo:live 7320 （注：若是輸出內容太多，只想看排名前10的，能夠加 | head -10）數組

輸出結果，會按內存使用量，從大到小依次把對象的實際個數，佔用內存數量(字節數)打印出來，最後還會輸出彙總信息瀏覽器

以上面的示例來講，OOMTest$Person這個類的實例數爲10000個，總共佔用240000字節（注：即每一個實例24字節），這個程序總佔用內存數爲725464字節，約：0.69M。服務器

另外還有一些[C,[B這類class name，大概意思爲：併發

[C is a char[]
[S is a short[]
[I is a int[]
[B is a byte[]
[[I is a int[][]

[C對象每每跟String有關，String其內部使用final char[]數組來保存數據的

constMethodKlass/ methodKlass/ constantPoolKlass/ constantPoolCacheKlass/ instanceKlassKlass/ methodDataKlass

與Classloader相關，常駐與Perm區。

2、找出某個java應用打開的句柄數及線程數

ll /proc/{pid}/fd | wc -l 查看打開的句柄數

ll /proc/{pid}/task | wc -l 查看線程數

3、jmap 查看堆內存的各項配置

jmap -heap pid 能夠看到相似下面的輸出：

using thread-local object allocation.
Parallel GC with 4 thread(s) //當前使用的GC方式(並行GC)

Heap Configuration: //堆內存配置
   MinHeapFreeRatio = 0   //對應jvm啓動參數-XX:MinHeapFreeRatio設置JVM堆最小空閒比率(java8默認0)
   MaxHeapFreeRatio = 100 //對應jvm啓動參數-XX:MaxHeapFreeRatio設置JVM堆最大空閒比率
   MaxHeapSize = 8388608 (8.0MB) //對應jvm啓動參數-XX:MaxHeapSize=設置JVM堆的最大大小(或-Xmx參數)
   NewSize = 5242880 (5.0MB) //對應jvm啓動參數-XX:NewSize=設置JVM堆的‘新生代’的默認
   MaxNewSize = 5242880 (5.0MB) //對應jvm啓動參數-XX:MaxNewSize=設置JVM堆的‘新生代’的最大大小
   OldSize = 3145728 (3.0MB) //對應jvm啓動參數-XX:OldSize=設置JVM堆的‘老生代’的大小
   NewRatio = 2 //對應jvm啓動參數-XX:NewRatio=:‘新生代’和‘老生代’的大小比率
   SurvivorRatio = 8 //對應jvm啓動參數-XX:SurvivorRatio=設置年輕代中Eden區與Survivor區的大小比值
   MetaspaceSize = 21807104 (20.796875MB)
   CompressedClassSpaceSize = 1073741824 (1024.0MB)
   MaxMetaspaceSize = 17592186044415 MB
   G1HeapRegionSize = 0 (0.0MB)

Heap Usage: //堆內存使用狀況
PS Young Generation
Eden Space: //Eden區分佈
   capacity = 2621440 (2.5MB) //Eden區總容量
   used = 2328088 (2.2202377319335938MB) //Eden區已使用
   free     = 293352 (0.27976226806640625MB) //Eden區剩餘容量
   88.80950927734375% used
From Space: //其中一個Survivor區的內存分佈
   capacity = 1572864 (1.5MB)
   used = 360448 (0.34375MB)
   free     = 1212416 (1.15625MB)
   22.916666666666668% used
To Space: //另外一個Survivor區的內存分佈
   capacity = 1048576 (1.0MB)
   used = 0 (0.0MB)
   free     = 1048576 (1.0MB)
   0.0% used
PS Old Generation //當前的Old區內存分佈
   capacity = 3145728 (3.0MB)
   used = 1458968 (1.3913803100585938MB)
   free     = 1686760 (1.6086196899414062MB)
   46.37934366861979% used

3759 interned Strings occupying 298824 bytes.

注：5-16行是堆內存的主要配置，這些參數均可以經過 java -XX:參數名=參數值來調整其大小，好比：

java -XX:MinHeapFreeRatio=20 -XX:MaxHeapFreeRatio=80 -Xmx100m -XX:MetaspaceSize=50M -XX:NewRatio=3 將影響MinHeapFreeRatio、MaxHeapFreeRatio、MaxHeapSize、MetaspaceSize、NewRatio的值

注意下NewRatio，這個值指的老年代(Old Generation): 新生代(Young Generation)的比值，上面設置成3，因此OldSize爲75m，而NewSize爲25m，參考下圖:

注:這是jdk7的示意圖，jdk8中Permanent Generation被去掉了，新加入了Metaspace區，但這個區別不影響對新生代、老生代的理解。

新生代(Young Generation）又能夠細分爲eden、s0、s1 三大塊。

java7與java8的內存變化，大體如上圖。

SurvirorRatio這個要難算一點，按Oracle官網的解釋：https://docs.oracle.com/cd/E19159-01/819-3681/abeil/index.html ，默認值是8，即：每塊survivor：eden區的大小爲1:8，換句話說 s0 = s1 = 1 / (1+1+8) = 1/10

注：雖然官網這麼解釋，可是我實際算了下，好象並非嚴格按這個比例來算的，只能大概說是這個分配比例。(結論就是：SurvirorRatio設置越大，eden區就越大)

4、找出佔用CPU最高的線程

先來一段演示代碼：

import java.util.concurrent.CountDownLatch;
 
/**
 * Created by 菩提樹下的楊過 on 05/09/2017.
 */
public class OOMTest {
 
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        CountDownLatch latch = new CountDownLatch(1);
        int max = 100;
        for (int i = 0; i < max; i++) {
            Thread t = new Thread() {
                public void run() {
                    try {
                        Thread.sleep(50);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        Thread.currentThread().interrupt();
                    }
                }
            };
            t.setName("thread-" + i);
            t.start();
        }
        Thread t = new Thread() {
            public void run() {
                int i = 0;
                while (true) {
                    i = (i++) / 10;
                }
            }
        };
        t.setName("BUSY THREAD");
        t.start();
        System.out.println("ready");
        latch.await();
    }
 
}

這裏面有100個線程是空轉的，另外還有一個線程BUSY THREAD在狂跑CPU。

javac OOMTest.java

java OOMTest

把程序跑起來，jps -l 找出pid，而後 top -Hp pid

能夠看到pid 16813這個對應的線程，把CPU快跑滿了，達到了98.5%

接下來，將16813轉換成16進制，即41ad (tips: printf "%x" 16813 ) ，而後

jstack pid | grep '41ad'

咱們就把最忙的這個線程BUSY THREAD給找出來了（注：這個技巧再次說明了，給線程取個好名字至關重要!)

tips：若是使用spring-boot的話，直接在瀏覽器裏查看/dump端點，也能夠達到相似jstack的效果。

5、jvisualvm 查看運行狀況

JDK_HOME/bin下有一個自帶的jvisualvm工具，能夠圖形化的查看GC狀況（注：要安裝插件)

java.net這個網站已經被oracle關了，因此安裝插件這裏，有點小麻煩，先到https://visualvm.github.io/pluginscenters.html 這裏找到jvisualvm對應的jdk版本號，以jdk8爲例，地址就是 https://visualvm.github.io/uc/8u131/updates.xml.gz

而後，把這個地址在Plugins裏的Settings裏改一下，而後Available Plugin這裏，就能看到可用插件了，選擇GC插件並安裝。

能夠來一段代碼，而後用jvisualvm來看下GC狀況



import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
 
/**
 * Created by 彭阿三 on 05/09/2019.
 */
public class OOMTest {
 
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        while (true) {
            Thread.sleep(10);
            list.add("菩提樹下的楊過" + System.currentTimeMillis());
        }
    }
}

能夠直觀的看到Old區，Eden區，S0，S1以及Metaspace區的內存變化狀況，以上圖爲例：Old Gen區佔用內存一直在增長，表示可能有內存一直未被釋放，值得關注。

此外，還能夠看到佔用內存最多的類（即：本文最開始提到的）

還能夠更進一步點擊看詳情，好比下面的圖，就能發現Metaspace已經OOM了

也能夠查看哪些線程最忙

6、使用jstat 查看GC

雖然jvisualvm很好用，可是一般服務器是用終端連上的，沒法運行圖形化界面，並且也並不是全部應用都開啓了jmx，因此掌握jstat以命令行方式查看GC狀況也是蠻重要的

用法：jstat -gc pid 採樣間隔毫秒數，好比: jstat -gc 8544 5000，將每隔5s採樣一次pid爲8544的gc狀況

以上圖爲例：紅剪頭的地方，S0區的已用量降到0，而S1區的已用量上漲，即說明發生了Young GC，對象從S0區被遷移到了S1區。

title欄的含義以下：

S0C - 新生代中第1塊survivor 的容量(Survivor 0 Capacity)，KB單位
S1C - 新生代中第2塊survivor 的容量(Survivor 1 Capacity)，KB單位
S0U - 新生代中第1塊survivor 已使用空間數(Survivor 0 Used)，KB單位
S1U - 新生代中第2塊survivor 已使用空間數(Survivor 0 Used)，KB單位
EC - Eden區的容量(KB)
EU - Eden區已使用(KB數)
OC - Old區的容量(KB)
OU - Old區已使用(KB數)
MC - Metaspace容量(KB)
MU - Metaspace已使用KB
CCSC - 壓縮類的內存容量(KB)
CCSU - 壓縮類的已用容量(KB)
YGC - (從應用啓動算起，到採樣時的) Young GC次數
YGCT - (從應用啓動算起，到採樣時的) Young GC所用時間(秒)
FGC - (從應用啓動算起，到採樣時的) Full GC次數
FGCT - (從應用啓動算起，到採樣時的) Full GC所用時間(秒)
GCT - (從應用啓動算起，到採樣時的) Yong GC + Full GC的總時間

值得一提的是G1垃圾回收器，在大堆(>4G)時，用G1可能效果會更好，G1的開啓方法：

-XX:+UseG1GC -XX:MaxGCPauseMillis=200

開啓後，再使用jmap -heap pid

能夠看到從默認的併發GC變成了G1.

jstat -gc pid 5000

看到S0全是0，這也是G1的一個特色，將新生代與老年代的劃分取消掉了，而是用region的新概念，把整個堆內存劃分紅一個個region，詳情見本文最後的參考文章。

7、導出整個jvm的dump（慎重使用，可能致使應用停頓）

jmap -dump:format=b,file=文件名 [pid]

最後這個算是放大招了，把整個jvm都導出來分析，一般是其它手段都搞不定的時候，才找運維去搞這個，導出的文件體積大，並且導出時會使應用停頓。把這個文件弄到本地後，能夠用eclipse的一個插件MAT來分析，下載地址：http://www.eclipse.org/mat/downloads.php

參考文章：Java GC系列 http://www.importnew.com/13504.html深刻理解 Java G1 垃圾收集器 http://blog.jobbole.com/109170/jstat Oracle官方介紹 http://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/tools/unix/jstat.html