JVM系列(七) - JVM線上監控工具

時間  2019-11-17
標籤 jvm 系列 線上 監控 工具 欄目 Java 简体版
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前言

經過上一篇的 JVM 垃圾回收知識，咱們瞭解了 JVM 具體的 垃圾回收算法 和幾種 垃圾回收器。理論是指導實踐的工具，有了理論指導，定位問題的時候，知識和經驗是關鍵基礎，數據能夠爲咱們提供依據。html

在線上咱們常常會碰見以下幾個問題：java

  • 內存泄露；
  • 某個進程忽然 CPU 飆升；
  • 線程死鎖；
  • 響應變慢。

若是遇到了以上這種問題，在 線下環境 能夠有各類 可視化的本地工具 支持查看。可是一旦到 線上環境，就沒有這麼多的 本地調試工具 支持，咱們該如何基於 監控工具 來進行定位問題？算法

咱們通常會基於 數據收集 來定位問題，而數據的收集離不開 監控工具 的處理，好比：運行日誌、異常堆棧、GC 日誌、線程快照、堆內存快照 等。爲了解決以上問題，咱們經常使用的 JVM 性能調優監控工具 大體有：jps、jstat、jstack、jmap、jhat、hprof、jinfo。spring

正文

若是想要查看 Java 進程中 線程堆棧 的信息，能夠選擇 jstack 命令。若是要查看 堆內存，可使用 jmap 導出並使用 jhat 來進行分析，包括查看 類的加載信息，GC 算法，對象 的使用狀況等。可使用 jstat 來對 JVM 進行 統計監測，包括查看各個 區內存 和 GC 的狀況，還可使用 hprof 查看 CPU 使用率，統計 堆內存 使用狀況。下面會詳細的介紹這幾個工具的用法。數據庫

JVM常見監控工具 & 指令

1. jps進程監控工具

jps 是用於查看有權訪問的 hotspot 虛擬機 的進程。當未指定 hostid 時，默認查看 本機 jvm 進程，不然查看指定的 hostid 機器上的 jvm 進程，此時 hostid 所指機器必須開啓 jstatd 服務。編程

jps 能夠列出 jvm 進程 lvmid，主類類名，main 函數參數, jvm 參數，jar 名稱等信息。後端

命令格式以下：api

usage: jps [-help]
       jps [-q] [-mlvV] [<hostid>]

Definitions:
    <hostid>:      <hostname>[:<port>]
複製代碼

參數含義以下：數組

  • -q: 不輸出 類名稱、Jar 名稱 和傳入 main 方法的 參數；
  • -l: 輸出 main 類或 Jar 的 全限定名稱；
  • -m: 輸出傳入 main 方法的 參數；
  • -v: 輸出傳入 JVM 的參數。

2. jinfo配置信息查看工具

jinfo（JVM Configuration info）這個命令做用是實時查看和調整 虛擬機運行參數。以前的 jps -v 命令只能查看到顯示 指定的參數，若是想要查看 未顯示 的參數的值就要使用 jinfo 命令。瀏覽器

Usage:
    jinfo [option] <pid>
        (to connect to running process)
    jinfo [option] <executable <core>
        (to connect to a core file)
    jinfo [option] [server_id@]<remote server IP or hostname>
        (to connect to remote debug server)

複製代碼

參數含義以下：

  • pid：本地 jvm 服務的進程 ID；
  • executable core：打印 堆棧跟蹤 的核心文件；
  • remote server IP/hostname：遠程 debug 服務的 主機名 或 IP 地址；
  • server id：遠程 debug 服務的 進程 ID。

參數選項說明以下：

參數 參數含義
flag 輸出指定 args 參數的值
flags 不須要 args 參數，輸出全部 JVM 參數的值
sysprops 輸出系統屬性，等同於 System.getProperties()
  • 查看正在運行的 jvm 進程的 擴展參數。
$ jinfo -flags 31983 
Attaching to process ID 31983, please wait… 
Debugger attached successfully. 
Server compiler detected. 
JVM version is 25.91-b14 
Non-default VM flags: -XX:CICompilerCount=3 -XX:InitialHeapSize=20971520 -XX:MaxHeapFreeRatio=90 -XX:MaxHeapSize=20971520 -XX:MaxNewSize=2097152 -XX:MinHeapDeltaBytes=524288 -XX:NewSize=2097152 -XX:OldSize=18874368 -XX:+PrintGC -XX:+PrintGCDetails -XX:+UseCompressedClassPointers -XX:+UseCompressedOops -XX:+UseFastUnorderedTimeStamps -XX:+UseParallelGC 
Command line: -Xmx20m -Xms20m -Xmn2m -javaagent:/opt/idea-IU-181.4668.68/lib/idea_rt.jar=34989:/opt/idea-IU-181.4668.68/bin -Dfile.encoding=UTF-8
複製代碼
  • 查看正在運行的 jvm 進程的全部 參數信息。
$ jinfo 31983
Attaching to process ID 31983, please wait...
Debugger attached successfully.
Server compiler detected.
JVM version is 25.91-b14
Java System Properties:

java.runtime.name = Java(TM) SE Runtime Environment
java.vm.version = 25.91-b14
sun.boot.library.path = /opt/jdk1.8.0_91/jre/lib/amd64
java.vendor.url = http://java.oracle.com/
java.vm.vendor = Oracle Corporation
path.separator = :
file.encoding.pkg = sun.io
java.vm.name = Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM
sun.os.patch.level = unknown
sun.java.launcher = SUN_STANDARD
user.country = CN
user.dir = /home/linchen/projects
java.vm.specification.name = Java Virtual Machine Specification
java.runtime.version = 1.8.0_91-b14
java.awt.graphicsenv = sun.awt.X11GraphicsEnvironment
os.arch = amd64
java.endorsed.dirs = /opt/jdk1.8.0_91/jre/lib/endorsed
java.io.tmpdir = /tmp
line.separator = 

java.vm.specification.vendor = Oracle Corporation
os.name = Linux
sun.jnu.encoding = UTF-8
java.library.path = /usr/java/packages/lib/amd64:/usr/lib64:/lib64:/lib:/usr/lib
java.specification.name = Java Platform API Specification
java.class.version = 52.0
sun.management.compiler = HotSpot 64-Bit Tiered Compilers
os.version = 4.15.0-24-generic
user.home = /home/linchen
user.timezone = 
java.awt.printerjob = sun.print.PSPrinterJob
file.encoding = UTF-8
java.specification.version = 1.8
user.name = linchen
java.class.path = /opt/jdk1.8.0_91/jre/lib/charsets.jar:/opt/jdk1.8.0_91/jre/lib/deploy.jar:/opt/jdk1.8.0_91/jre/lib/ext/cldrdata.jar:/opt/jdk1.8.0_91/jre/lib/ext/dnsns.jar:/opt/jdk1.8.0_91/jre/lib/ext/jaccess.jar:/opt/jdk1.8.0_91/jre/lib/ext/jfxrt.jar:/opt/jdk1.8.0_91/jre/lib/ext/localedata.jar:/opt/jdk1.8.0_91/jre/lib/ext/nashorn.jar:/opt/jdk1.8.0_91/jre/lib/ext/sunec.jar:/opt/jdk1.8.0_91/jre/lib/ext/sunjce_provider.jar:/opt/jdk1.8.0_91/jre/lib/ext/sunpkcs11.jar:/opt/jdk1.8.0_91/jre/lib/ext/zipfs.jar:/opt/jdk1.8.0_91/jre/lib/javaws.jar:/opt/jdk1.8.0_91/jre/lib/jce.jar:/opt/jdk1.8.0_91/jre/lib/jfr.jar:/opt/jdk1.8.0_91/jre/lib/jfxswt.jar:/opt/jdk1.8.0_91/jre/lib/jsse.jar:/opt/jdk1.8.0_91/jre/lib/management-agent.jar:/opt/jdk1.8.0_91/jre/lib/plugin.jar:/opt/jdk1.8.0_91/jre/lib/resources.jar:/opt/jdk1.8.0_91/jre/lib/rt.jar:/home/linchen/IdeaProjects/core_java/target/classes:/home/linchen/.m2/repository/io/netty/netty-all/4.1.7.Final/netty-all-4.1.7.Final.jar:/home/linchen/.m2/repository/junit/junit/4.12/junit-4.12.jar:/home/linchen/.m2/repository/org/hamcrest/hamcrest-core/1.3/hamcrest-core-1.3.jar:/home/linchen/.m2/repository/com/lmax/disruptor/3.3.0/disruptor-3.3.0.jar:/home/linchen/.m2/repository/com/rabbitmq/amqp-client/5.3.0/amqp-client-5.3.0.jar:/home/linchen/.m2/repository/org/slf4j/slf4j-api/1.7.25/slf4j-api-1.7.25.jar:/opt/idea-IU-181.4668.68/lib/idea_rt.jar
java.vm.specification.version = 1.8
sun.arch.data.model = 64
sun.java.command = com.own.learn.jvm.JinfoTest
java.home = /opt/jdk1.8.0_91/jre
user.language = zh
java.specification.vendor = Oracle Corporation
awt.toolkit = sun.awt.X11.XToolkit
java.vm.info = mixed mode
java.version = 1.8.0_91
java.ext.dirs = /opt/jdk1.8.0_91/jre/lib/ext:/usr/java/packages/lib/ext
sun.boot.class.path = /opt/jdk1.8.0_91/jre/lib/resources.jar:/opt/jdk1.8.0_91/jre/lib/rt.jar:/opt/jdk1.8.0_91/jre/lib/sunrsasign.jar:/opt/jdk1.8.0_91/jre/lib/jsse.jar:/opt/jdk1.8.0_91/jre/lib/jce.jar:/opt/jdk1.8.0_91/jre/lib/charsets.jar:/opt/jdk1.8.0_91/jre/lib/jfr.jar:/opt/jdk1.8.0_91/jre/classes
java.vendor = Oracle Corporation
file.separator = /
java.vendor.url.bug = http://bugreport.sun.com/bugreport/
sun.io.unicode.encoding = UnicodeLittle
sun.cpu.endian = little
sun.desktop = gnome
sun.cpu.isalist = 

VM Flags:
Non-default VM flags: -XX:CICompilerCount=3 -XX:InitialHeapSize=20971520 -XX:MaxHeapFreeRatio=90 -XX:MaxHeapSize=20971520 -XX:MaxNewSize=2097152 -XX:MinHeapDeltaBytes=524288 -XX:NewSize=2097152 -XX:OldSize=18874368 -XX:+PrintGC -XX:+PrintGCDetails -XX:+UseCompressedClassPointers -XX:+UseCompressedOops -XX:+UseFastUnorderedTimeStamps -XX:+UseParallelGC 
Command line:  -Xmx20m -Xms20m -Xmn2m -javaagent:/opt/idea-IU-181.4668.68/lib/idea_rt.jar=34989:/opt/idea-IU-181.4668.68/bin -Dfile.encoding=UTF-8
複製代碼
  • 查看正在運行的 jvm 進程的 環境變量信息。
$ jinfo -sysprops 31983 
Attaching to process ID 31983, please wait… 
Debugger attached successfully. 
Server compiler detected. 
JVM version is 25.91-b14 
java.runtime.name = Java(TM) SE Runtime Environment 
java.vm.version = 25.91-b14 
sun.boot.library.path = /opt/jdk1.8.0_91/jre/lib/amd64 
java.vendor.url = http://java.oracle.com/ 
java.vm.vendor = Oracle Corporation 
path.separator = : 
file.encoding.pkg = sun.io 
java.vm.name = Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM 
sun.os.patch.level = unknown 
sun.java.launcher = SUN_STANDARD 
user.country = CN 
user.dir = /home/linchen/projects 
java.vm.specification.name = Java Virtual Machine Specification 
java.runtime.version = 1.8.0_91-b14 
java.awt.graphicsenv = sun.awt.X11GraphicsEnvironment 
os.arch = amd64 
java.endorsed.dirs = /opt/jdk1.8.0_91/jre/lib/endorsed 
java.io.tmpdir = /tmp 
line.separator =
複製代碼

2. jstat信息統計監控工具

jstat 是用於識別 虛擬機 各類 運行狀態信息 的命令行工具。它能夠顯示 本地 或者 遠程虛擬機 進程中的 類裝載、內存、垃圾收集、jit 編譯 等運行數據，它是 線上 定位 jvm 性能 的首選工具。

jstat 工具提供以下的 jvm 監控功能：

  1. 類的加載 及 卸載 的狀況；
  2. 查看 新生代、老生代 及 元空間（MetaSpace）的 容量 及使用狀況；
  3. 查看 新生代、老生代 及 元空間（MetaSpace）的 垃圾回收狀況，包括垃圾回收的 次數，垃圾回收所佔用的 時間；
  4. 查看 新生代 中 Eden 區及 Survior 區中 容量 及 分配狀況 等。

命令格式以下：

Usage: jstat -help|-options
       jstat -<option> [-t] [-h<lines>] <vmid> [<interval> [<count>]]
複製代碼

參數含義以下:

  • option: 參數選項。
    • -t: 能夠在打印的列加上 timestamp 列，用於顯示系統運行的時間。
    • -h: 能夠在 週期性數據 的時候，能夠在指定輸出多少行之後輸出一次 表頭。
  • vmid: Virtual Machine ID（進程的 pid）。
  • lines: 表頭 與 表頭 的間隔行數。
  • interval: 執行每次的 間隔時間，單位爲 毫秒。
  • count: 用於指定輸出記錄的 次數，缺省則會一直打印。

參數選項說明以下：

  • class: 顯示 類加載 ClassLoad 的相關信息；
  • compiler: 顯示 JIT 編譯 的相關信息；
  • gc: 顯示和 gc 相關的 堆信息；
  • gccapacity: 顯示 各個代 的 容量 以及 使用狀況；
  • gcmetacapacity: 顯示 元空間 metaspace 的大小；
  • gcnew: 顯示 新生代 信息；
  • gcnewcapacity: 顯示 新生代大小 和 使用狀況；
  • gcold: 顯示 老年代 和 永久代 的信息；
  • gcoldcapacity: 顯示 老年代 的大小；
  • gcutil: 顯示 垃圾回收信息；
  • gccause: 顯示 垃圾回收 的相關信息（同 -gcutil），同時顯示 最後一次 或 當前 正在發生的垃圾回收的 誘因；
  • printcompilation: 輸出 JIT 編譯 的方法信息；

2.1. class

顯示和監視 類裝載、卸載數量、總空間 以及 耗費的時間。

$ jstat -class 8615
Loaded  Bytes     Unloaded  Bytes      Time
  7271 13325.8        1      0.9       2.98
複製代碼

參數列表及含義以下：

參數 參數含義
Loaded 已經裝載的類的數量
Bytes 裝載類所佔用的字節數
Unloaded 已經卸載類的數量
Bytes 卸載類的字節數
Time 裝載和卸載類所花費的時間

2.2. compiler

顯示虛擬機 實時編譯（JIT）的 次數 和 耗時 等信息。

$ jstat -compiler 8615
Compiled   Failed  Invalid  Time     FailedType   FailedMethod
  3886        0       0     1.29          0
複製代碼

參數列表及含義以下：

參數 參數含義
Compiled 編譯任務執行數量
Failed 編譯任務執行失敗數量
Invalid 編譯任務執行失效數量
Time 編譯任務消耗時間
FailedType 最後一個編譯失敗任務的類型
FailedMethod 最後一個編譯失敗任務所在的類及方法

2.3. gc

顯示 垃圾回收（gc）相關的 堆信息，查看 gc 的 次數 及 時間。

$ jstat -gc 8615
 S0C      S1C    S0U    S1U      EC       EU        OC         OU       MC     MU    CCSC   CCSU   YGC     YGCT    FGC    FGCT     GCT   
20480.0 10752.0  0.0    0.0   262128.0 130750.7  165376.0   24093.7   35456.0 33931.0 4992.0 4582.0      5    0.056   2      0.075    0.131
複製代碼

好比下面輸出的是 GC 信息，採樣 時間間隔 爲 250ms，採樣數爲 4：

$ jstat -gc 8615 250 4
 S0C      S1C    S0U    S1U      EC       EU        OC         OU       MC     MU    CCSC   CCSU   YGC     YGCT    FGC    FGCT     GCT   
20480.0 10752.0  0.0    0.0   262144.0 130750.7  165376.0   24093.7   35456.0 33931.0 4992.0 4582.0      5    0.056   2      0.075    0.131
20480.0 10752.0  0.0    0.0   262872.0 130750.7  165376.0   24093.7   35456.0 33931.0 4992.0 4582.0      5    0.056   2      0.075    0.131
20480.0 10752.0  0.0    0.0   262720.0 130750.7  165376.0   24093.7   35456.0 33931.0 4992.0 4582.0      5    0.056   2      0.075    0.131
20480.0 10752.0  0.0    0.0   262446.0 130750.7  165376.0   24093.7   35456.0 33931.0 4992.0 4582.0      5    0.056   2      0.075    0.131
複製代碼

參數列表及含義以下：

參數 參數含義
S0C 年輕代中第一個 survivor 的容量
S1C 年輕代中第二個 survivor 的容量
S0U 年輕代中第一個 survivor 目前已使用空間
S1U 年輕代中第二個 survivor 目前已使用空間
EC 年輕代中 Eden 的容量
EU 年輕代中 Eden 目前已使用空間
OC 老年代的容量
OU 老年代目前已使用空間
MC 元空間 metaspace 的容量
MU 元空間 metaspace 目前已使用空間
YGC 從應用程序啓動到採樣時 年輕代 中 gc 次數
YGCT 從應用程序啓動到採樣時 年輕代 中 gc 所用時間
FGC 從應用程序啓動到採樣時 老年代 中 gc 次數
FGCT 從應用程序啓動到採樣時 老年代 中 gc 所用時間
GCT 從應用程序啓動到採樣時 gc 用的 總時間

2.4. gccapacity

顯示 虛擬機內存 中三代 年輕代（young)，老年代（old），元空間（metaspace）對象的使用和佔用大小。

$ jstat -gccapacity 8615
 NGCMN     NGCMX     NGC      S0C     S1C      EC       OGCMN      OGCMX       OGC        OC         MCMN   MCMX       MC        CCSMN  CCSMX     CCSC      YGC    FGC 
 87040.0 1397760.0 372736.0 20480.0 10752.0 262144.0   175104.0  2796544.0   165376.0   165376.0      0.0 1079296.0  35456.0      0.0 1048576.0   4992.0      5     2
複製代碼

參數列表及含義以下：

參數 參數含義
NGCMN 年輕代的 初始化（最小）容量
NGCMX 年輕代的 最大容量
NGC 年輕代 當前的容量
S0C 年輕代中 第一個 survivor 區的容量
S1C 年輕代中 第二個 survivor 區的容量
EC 年輕代中 Eden（伊甸園）的容量
OGCMN 老年代中 初始化（最小）容量
OGCMX 老年代的 最大容量
OGC 老年代 當前新生成 的容量
OC 老年代的容量大小
MCMN 元空間 的 初始化容量
MCMX 元空間 的 最大容量
MC 元空間 當前 新生成 的容量
CCSMN 最小 壓縮類空間大小
CCSMX 最大 壓縮類空間大小
CCSC 當前 壓縮類空間大小
YGC 從應用程序啓動到採樣時 年輕代 中的 gc 次數
FGC 從應用程序啓動到採樣時 老年代 中的 gc 次數

2.5. gcmetacapacity

顯示 元空間（metaspace）中 對象 的信息及其佔用量。

$ jstat -gcmetacapacity 8615
MCMN       MCMX        MC       CCSMN      CCSMX       CCSC     YGC   FGC    FGCT     GCT   
0.0      1079296.0   35456.0     0.0     1048576.0    4992.0     5     2    0.075    0.131
複製代碼

參數列表及含義以下：

參數 參數含義
MCMN 最小 元數據空間容量
MCMX 最大 元數據空間容量
MC 當前 元數據空間容量
CCSMN 最小壓縮 類空間容量
CCSMX 最大壓縮 類空間容量
CCSC 當前 壓縮類空間容量
YGC 從應用程序啓動到採樣時 年輕代 中 gc 次數
FGC 從應用程序啓動到採樣時 老年代 中 gc 次數
FGCT 從應用程序啓動到採樣時 老年代 gc 所用時間
GCT 從應用程序啓動到採樣時 gc 用的 總時間

2.6. gcnew

顯示 年輕代對象 的相關信息，包括兩個 survivor 區和 一個 Eden 區。

$ jstat -gcnew 8615
 S0C      S1C      S0U    S1U TTv MTT  DSS      EC       EU       YGC     YGCT  
20480.0 10752.0    0.0    0.0  6  15 20480.0 262144.0 131406.0      5    0.056
複製代碼

參數列表及含義以下：

參數 參數含義
S0C 年輕代中第一個 survivor 的容量
S1C 年輕代中第二個 survivor 的容量
S0U 年輕代中第一個 survivor 目前已使用空間
S1U 年輕代中第二個 survivor 目前已使用空間
TT 持有次數限制
MTT 最大持有次數限制
DSS 指望的 倖存區 大小
EC 年輕代中 Eden 的容量
EU 年輕代中 Eden 目前已使用空間
YGC 從應用程序啓動到採樣時 年輕代 中 gc 次數
YGCT 從應用程序啓動到採樣時 年輕代 中 gc 所用時間

2.7. gcnewcapacity

查看 年輕代 對象的信息及其佔用量。

$ jstat -gcnewcapacity 8615
  NGCMN      NGCMX       NGC      S0CMX     S0C     S1CMX     S1C       ECMX        EC      YGC   FGC 
 87040.0   1397760.0   372736.0  465920.0  20480.0 465920.0  10752.0  1396736.0   262144.0   5     2
複製代碼

參數列表及含義以下：

參數 參數含義
NGCMN 年輕代中初始化(最小)的大小
NGCMX 年輕代的最大容量
NGC 年輕代中當前的容量
S0CMX 年輕代中第一個 survivor 的最大容量
S0C 年輕代中第一個 survivor的容量
S1CMX 年輕代中第二個 survivor 的最大容量
S1C 年輕代中第二個 survivor 的容量
ECMX 年輕代中 Eden 的最大容量
EC 年輕代中 Eden 的容量
YGC 從應用程序啓動到採樣時 年輕代 中 gc 次數
FGC 從應用程序啓動到採樣時 老年代 中 gc 次數

2.8. gcold

顯示 老年代對象 的相關信息。

$ jstat -gcold 8615
   MC       MU      CCSC     CCSU       OC          OU       YGC    FGC    FGCT     GCT   
 35456.0  33931.0   4992.0   4582.0    165376.0     24093.7      5     2    0.075    0.131
複製代碼

參數列表及含義以下：

參數 參數含義
MC 元空間（metaspace）的容量
MU 元空間（metaspace）目前已使用空間
CCSC 壓縮類空間大小
CCSU 壓縮類空間 使用 大小
OC 老年代 的容量
OU 老年代 目前已使用空間
YGC 從應用程序啓動到採樣時 年輕代 中 gc 次數
FGC 從應用程序啓動到採樣時 老年代 中 gc 次數
FGCT 從應用程序啓動到採樣時 老年代 gc 所用時間
GCT 從應用程序啓動到採樣時 gc 用的 總時間

2.9. gcoldcapacity

查看 老年代 對象的信息及其佔用量。

$ jstat -gcoldcapacity 8615
   OGCMN       OGCMX        OGC         OC        YGC   FGC    FGCT     GCT   
  175104.0   2796544.0    165376.0    165376.0     5     2    0.075    0.131
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參數列表及含義以下：

參數 參數含義
OGCMN 老年代 中初始化(最小)的大小
OGCMX 老年代 的最大容量
OGC 老年代 當前新生成的容量
OC 老年代 的容量
YGC 從應用程序啓動到採樣時 年輕代 中 gc 的次數
FGC 從應用程序啓動到採樣時 老年代 中 gc 的次數
FGCT 從應用程序啓動到採樣時 老年代 中 gc 所用時間
GCT 從應用程序啓動到採樣時 gc 用的 總時間

2.10. gcutil

顯示 垃圾回收（gc）過程當中的信息，包括各個 內存的使用佔比，垃圾回收 時間 和回收 次數。

$ jstat -gcutil 8615
   S0     S1     E      O      M     CCS     YGC     YGCT    FGC    FGCT     GCT   
  0.00   0.00  50.13  14.57  95.70  91.79      5    0.056     2    0.075    0.131
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參數列表及含義以下：

參數 參數含義
S0 年輕代中 第一個 survivor 區 已使用 的佔當前容量百分比
S1 年輕代中 第二個 survivor 區 已使用 的佔當前容量百分比
E 年輕代中 Eden 區 已使用 的佔當前容量百分比
O 老年代 中 已使用 的佔當前容量百分比
M 元空間（metaspace）中 已使用 的佔當前容量百分比
YGC 從應用程序啓動到採樣時 年輕代 中 gc 次數
YGCT 從應用程序啓動到採樣時 年輕代 中 gc 所用時間
FGC 從應用程序啓動到採樣時 老年代 gc 次數
FGCT 從應用程序啓動到採樣時 老年代 gc 所用時間
GCT 從應用程序啓動到採樣時 gc 用的 總時間

3. jmap堆內存統計工具

jmap (JVM Memory Map) 命令用來查看 堆內存 使用情況，通常結合 jhat 使用，用於生成 heap dump 文件。jmap 不只能生成 dump 文件，還能夠查詢 finalize 執行隊列、Java 堆 和 元空間 metaspace 的詳細信息，如當前 使用率、當前使用的是哪一種 收集器 等等。

若是不使用這個命令，還可使用 -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError 參數來讓虛擬機出現 OOM 的時候，自動生成 dump 文件。

命令格式以下：

Usage:
    jmap [option] <pid>
        (to connect to running process)
    jmap [option] <executable <core>
        (to connect to a core file)
    jmap [option] [server_id@]<remote server IP or hostname>
        (to connect to remote debug server)
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參數含義以下：

  • pid：本地 jvm 服務的進程 ID；
  • executable core：打印 堆棧跟蹤 的核心文件；
  • remote server IP/hostname：遠程 debug 服務的 主機名 或 IP 地址；
  • server id：遠程 debug 服務的 進程 ID。

參數選項說明以下：

參數 參數含義
heap 顯示 堆 中的摘要信息
histo 顯示 堆 中對象的統計信息
histo[:live] 只顯示 堆 中 存活對象 的統計信息
clstats 顯示 類加載 的統計信息
finalizerinfo 顯示在 F-Queue 隊列 等待 Finalizer 線程執行 finalizer 方法的對象
dump 導出內存轉儲快照

注意：dump 內存快照分析基本上包含了 histo、clstats、finalizerinfo 等功能。

3.1. heap

顯示 堆 中的摘要信息。包括 堆內存 的使用狀況，正在使用的 GC 算法、堆配置參數 和 各代中堆內存 使用狀況。能夠用此來判斷內存目前的 使用狀況 以及 垃圾回收 狀況。

$ jmap -heap 11368
Attaching to process ID 11368, please wait...
Debugger attached successfully.
Server compiler detected.
JVM version is 25.101-b13

using thread-local object allocation.
Parallel GC with 2 thread(s)

Heap Configuration:
   MinHeapFreeRatio         = 0
   MaxHeapFreeRatio         = 100
   MaxHeapSize              = 2684354560 (2560.0MB)
   NewSize                  = 1073741824 (1024.0MB)
   MaxNewSize               = 1073741824 (1024.0MB)
   OldSize                  = 1610612736 (1536.0MB)
   NewRatio                 = 2
   SurvivorRatio            = 8
   MetaspaceSize            = 21807104 (20.796875MB)
   CompressedClassSpaceSize = 1073741824 (1024.0MB)
   MaxMetaspaceSize         = 17592186044415 MB
   G1HeapRegionSize         = 0 (0.0MB)

Heap Usage:
PS Young Generation
Eden Space:
   capacity = 852492288 (813.0MB)
   used     = 420427144 (400.95056915283203MB)
   free     = 432065144 (412.04943084716797MB)
   49.31741317993014% used
From Space:
   capacity = 113770496 (108.5MB)
   used     = 2299712 (2.19317626953125MB)
   free     = 111470784 (106.30682373046875MB)
   2.021360617079493% used
To Space:
   capacity = 107479040 (102.5MB)
   used     = 0 (0.0MB)
   free     = 107479040 (102.5MB)
   0.0% used
PS Old Generation
   capacity = 1610612736 (1536.0MB)
   used     = 50883368 (48.526161193847656MB)
   free     = 1559729368 (1487.4738388061523MB)
   3.1592552860577903% used

27595 interned Strings occupying 3138384 bytes.
複製代碼

這裏主要對 heap configuration 的參數列表說明一下：

參數 對應啓動參數 參數含義
MinHeapFreeRatio -XX:MinHeapFreeRatio JVM堆最小空閒比率(default 40)
MaxHeapFreeRatio -XX:MaxHeapFreeRatio JVM堆最大空閒比率(default 70)
MaxHeapSize XX:Xmx JVM堆的最大大小
NewSize -XX:NewSize JVM堆新生代的默認（初始化）大小
MaxNewSize -XX:MaxNewSize JVM堆新生代的最大大小
OldSize -XX:OldSize JVM堆老年代的默認（初始化）大小
NewRatio -XX:NewRatio JVM堆新生代和老年代的大小比例
SurvivorRatio -XX:SurvivorRatio JVM堆年輕代中Eden區與Survivor區的大小比值
MetaspaceSize -XX:MetaspaceSize JVM元空間（metaspace）初始化大小
MaxMetaspaceSize -XX:MaxMetaspaceSize JVM元空間（metaspace）最大大小
CompressedClass SpaceSize -XX:CompressedClass SpaceSize JVM類指針壓縮空間大小, 默認爲1G
G1HeapRegionSize -XX:G1HeapRegionSize 使用G1垃圾回收器時單個Region的大小，取值爲1M至32M

3.2. histo

打印堆的 對象統計，包括 對象實例數、內存大小 等等。由於在 histo:live 前會進行 full gc，若是帶上 live 則只統計 活對象。不加 live 的堆大小要大於加 live 堆的大小。

$ jmap -histo:live 12498
 num     #instances #bytes class name
----------------------------------------------
   1:         50358        7890344  [C
   2:         22887        2014056  java.lang.reflect.Method
   3:          3151        1485512  [B
   4:         49267        1182408  java.lang.String
   5:          7836         871384  java.lang.Class
   6:         24149         772768  java.util.concurrent.ConcurrentHashMap$Node
   7:         20785         482256  [Ljava.lang.Class;
   8:          8357         435248  [Ljava.lang.Object;
   9:         10035         401400  java.util.LinkedHashMap$Entry
  10:          4803         369488  [Ljava.util.HashMap$Node;
  11:         10763         344416  java.util.HashMap$Node
  12:          5205         291480  java.util.LinkedHashMap
  13:          3055         219960  java.lang.reflect.Field
  14:           120         193408  [Ljava.util.concurrent.ConcurrentHashMap$Node;
  15:         11224         179584  java.lang.Object
  16:          1988         146152  [Ljava.lang.reflect.Method;
  17:          3036         145728  org.aspectj.weaver.reflect.ShadowMatchImpl
  18:          1771         141680  java.lang.reflect.Constructor
  19:          4903         117672  org.springframework.core.MethodClassKey
  20:          3263         104416  java.lang.ref.WeakReference
  21:          2507         100280  java.lang.ref.SoftReference
  22:          2523          97600  [I
  23:          3036          97152  org.aspectj.weaver.patterns.ExposedState
  24:          2072          95280  [Ljava.lang.String;
  25:           954          91584  org.springframework.beans.GenericTypeAwarePropertyDescriptor
  26:          1633          91448  java.lang.Class$ReflectionData
  27:          3142          90520  [Z
  28:          1671          80208  java.util.HashMap
  29:          3244          77856  java.util.ArrayList
  30:          3037          72880  [Lorg.aspectj.weaver.ast.Var;
  31:          1809          72360  java.util.WeakHashMap$Entry
  32:          1967          62944  java.util.LinkedList
複製代碼

其中，class name 是 對象類型，對象 縮寫類型 與 真實類型 的對應說明以下：

對象縮寫類型 對象真實類型
B byte
C char
D double
F float
I int
J long
Z boolean
[ 數組，如[I表示int[]
[L+類名 其餘對象

3.3. dump

dump 用於導出內存轉儲快照。經常使用的方式是經過 jmap 把進程 內存使用狀況 dump 到文件中，再用 jhat 分析查看。jmap 進行 dump 的命令格式以下：

jmap -dump:format=b,file=dumpFileName
複製代碼

參數含義以下：

參數 參數含義
dump 堆到文件
format 指定輸出格式
live 指明是活着的對象
file 指定文件名
  • 經過 jmap 導出 內存快照，文件命名爲 dump.dat：
jmap -dump:format=b,file=dump.dat 12498
Dumping heap to /Users/XXX/dump.dat ...
Heap dump file created
複製代碼

導出的 dump 文件能夠經過 MAT、VisualVM 和 jhat 等工具查看分析，後面會詳細介紹。

4. jhat堆快照分析工具

jhat（JVM Heap Analysis Tool）命令一般與 jmap 搭配使用，用來分析 jmap 生成的 dump。jhat 內置了一個微型的 HTTP/HTML 服務器，生成 dump 的分析結果後，能夠在瀏覽器中查看。

注意：通常不會直接在 服務器 上 進行分析，由於使用 jhat 是一個 耗時 而且 耗費硬件資源 的過程，通常的作法是，把 服務器 生成的 dump 文件複製到 本地 或 其餘機器 上進行分析。

命令格式以下：

Usage:  jhat [-stack <bool>] [-refs <bool>] [-port <port>] [-baseline <file>] [-debug <int>] [-version] [-h|-help] <file>

	-J<flag>          Pass <flag> directly to the runtime system. For
			  example, -J-mx512m to use a maximum heap size of 512MB
	-stack false:     Turn off tracking object allocation call stack.
	-refs false:      Turn off tracking of references to objects
	-port <port>:     Set the port for the HTTP server.  Defaults to 7000
	-exclude <file>:  Specify a file that lists data members that should
			  be excluded from the reachableFrom query.
	-baseline <file>: Specify a baseline object dump.  Objects in
			  both heap dumps with the same ID and same class will
			  be marked as not being "new".
	-debug <int>:     Set debug level.
			    0:  No debug output
			    1:  Debug hprof file parsing
			    2:  Debug hprof file parsing, no server
	-version          Report version number
	-h|-help          Print this help and exit
	<file>            The file to read
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參數含義以下：

參數 參數值默認值 參數含義
stack true 關閉 對象分配調用棧跟蹤。若是分配位置信息在堆轉儲中不可用。則必須將此標誌設置爲false。
refs true 關閉 對象引用跟蹤。默認狀況下，返回的指針是指向其餘特定對象的對象。如 反向連接 或 輸入引用，會統計/計算堆中的全部對象
port 7000 設置jhat HTTP server的端口號
exclude --- 指定對象查詢時須要排除的數據成員列表文件
baseline --- 指定一個 基準堆轉儲。在兩個heap dumps中有相同object ID的對象時，會被標記爲不是新的，其餘對象被標記爲新的。在比較兩個不一樣的堆轉儲時頗有用
debug 0 設置debug級別，0表示不輸出調試信息。值越大則表示輸出更詳細的debug信息
version --- 啓動後只顯示版本信息就退出
J --- jhat命令實際上會啓動一個JVM來執行，經過-J能夠在啓動JVM時傳入一些 啓動參數。例如， -J-Xmx512m則指定運行jhat 的Java虛擬機使用的最大堆內存爲512MB。
  • 前面提到，經過 jmap dump 出來的文件能夠用 MAT、VisualVM 等工具查看，這裏咱們用 jhat 查看：
$ jhat -port 7000 dump.dat
Reading from dump.dat...
Dump file created Sun Aug 12 12:15:02 CST 2018
Snapshot read, resolving...
Resolving 1788693 objects...
Chasing references, expect 357 dots.....................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
Eliminating duplicate references.....................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
Snapshot resolved.
Started HTTP server on port 7000
Server is ready.
複製代碼
  • 打開瀏覽器，輸入 http://localhost:7000，查看 jhat 的分析報表頁面：

  • 能夠按照 包名稱 查看項目模塊中的具體 對象示例：

除此以外，報表分析的最後一頁，還提供了一些擴展查詢：

  • 顯示全部的 Root 集合；
  • 顯示全部 class 的當前 對象實例數量（包含 JVM 平臺相關類）；
  • 顯示全部 class 的當前 對象實例數量（除去 JVM 平臺相關類）；
  • 顯示 堆內存 中實例對象的 統計直方圖（和直接使用 jmap 沒有區別）；
  • 顯示 finalizer 虛擬機 二次回收 的信息摘要；
  • 執行 jhat 提供的 對象查詢語言（OQL）獲取指定對象的實例信息。

注意：jhat 支持根據某些條件來 過濾 或 查詢 堆的對象。能夠在 jhat 的 html 頁面中執行 OQL 語句，來查詢符合條件的對象。OQL `具體的語法能夠直接訪問 http://localhost:7000/oqlhelp。

在具體排查時，須要結合代碼，觀察是否 大量應該被回收 的對象 一直被引用，或者是否有 佔用內存特別大 的對象 沒法被回收。

5. jstack堆棧跟蹤工具

jstack 用於生成 java 虛擬機當前時刻的 線程快照。線程快照 是當前 java 虛擬機內 每一條線程 正在執行的 方法堆棧 的 集合。生成線程快照的主要目的是定位線程出現 長時間停頓 的緣由，如 線程間死鎖、死循環、請求外部資源 致使的 長時間等待 等等。

線程出現 停頓 的時候，經過 jstack 來查看 各個線程 的 調用堆棧，就能夠知道沒有響應的線程到底在後臺作什麼事情，或者等待什麼資源。若是 java 程序 崩潰 生成 core 文件，jstack 工具能夠經過 core 文件獲取 java stack 和 native stack 的信息，從而定位程序崩潰的緣由。

命令格式以下：

Usage:
    jstack [-l] <pid>
        (to connect to running process)
    jstack -F [-m] [-l] <pid>
        (to connect to a hung process)
    jstack [-m] [-l] <executable> <core>
        (to connect to a core file)
    jstack [-m] [-l] [server_id@]<remote server IP or hostname>
        (to connect to a remote debug server)
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參數含義以下：

  • pid：本地 jvm 服務的進程 ID；
  • executable core：打印 堆棧跟蹤 的核心文件；
  • remote server IP/hostname：遠程 debug 服務的 主機名 或 IP 地址；
  • server id：遠程 debug 服務的 進程 ID。

參數選項說明以下：

參數 參數含義
F 當正常輸出請求 不被響應 時，強制輸出 線程堆棧
l 除堆棧外，顯示關於 鎖的附加信息
m 若是調用到 本地方法 的話，能夠顯示 C/C++ 的堆棧

注意：在實際運行中，每每一次 dump 的信息，還不足以確認問題。建議產生三次 dump 信息，若是每次 dump 都指向同一個問題，才能肯定問題的典型性。

5.1. 系統線程狀態

在 dump 文件裏，值得關注的 線程狀態 有：

  1. 死鎖：Deadlock（重點關注）
  2. 執行中：Runnable
  3. 等待資源：Waiting on condition（重點關注）
  4. 等待獲取監視器：Waiting on monitor entry（重點關注）
  5. 暫停：Suspended
  6. 對象等待中：Object.wait() 或 TIMED_WAITING
  7. 阻塞：Blocked（重點關注）
  8. 中止：Parked

具體的含義以下所示：

(a). Deadlock

死鎖線程，通常指多個線程調用期間發生 資源的相互佔用，致使一直等待沒法釋放的狀況。

(b). Runnable

通常指該線程正在 執行狀態 中，該線程佔用了 資源，正在 處理某個請求。有可能正在傳遞 SQL 到數據庫執行，有可能在對某個文件操做，有可能進行數據類型等轉換。

(c). Waiting on condition

該狀態在線程等待 某個條件 的發生。具體是什麼緣由，能夠結合 stacktrace 來分析。線程處於這種 等待狀態，一旦有數據準備好讀以後，線程會從新激活，讀取並處理數據。

線程正處於等待資源或等待某個條件的發生，具體的緣由須要結合下面堆棧信息進行分析。

  • 若是 堆棧信息 明確是 應用代碼，則證實該線程正在 等待資源。通常是大量 讀取某種資源 且該資源採用了 資源鎖 的狀況下，線程進入 等待狀態。

  • 若是發現有 大量的線程 都正處於這種狀態，而且堆棧信息中得知正在 等待網絡讀寫，這是由於 網絡阻塞 致使 線程沒法執行，頗有多是一個 網絡瓶頸 的徵兆：

    • 網絡很是 繁忙，幾乎消耗了全部的帶寬，仍然有大量數據等待網絡讀寫；
    • 網絡多是 空閒的，但因爲 路由 或 防火牆 等緣由，致使包沒法正常到達。

  • 還有一種常見的狀況是該線程在 sleep，等待 sleep 的時間到了，將被喚醒。

(d). Locked

線程阻塞，是指當前線程執行過程當中，所須要的資源 長時間等待 卻 一直未能獲取到，被容器的線程管理器標識爲 阻塞狀態，能夠理解爲 等待資源超時 的線程。

(e). Waiting for monitor entry 和 in Object.wait()

Monitor 是 Java 中實現線程之間的 互斥與協做 的主要手段，它能夠當作是 對象 或者 Class 的 鎖。每個對象都有一個 monitor。

5.1. 死鎖示例

下面給出一個 死鎖 的案例，在 IntLock 中定義了兩個靜態的 可重入鎖 實例，在主方法中聲明瞭 兩個線程 對 兩把鎖 進行資源競爭。

public class DeadLockRunner {
    public static void main(String[] args) {
        IntLock r1 = new IntLock(1);
        IntLock r2 = new IntLock(2);
        Thread t1 = new Thread(r1);
        Thread t2 = new Thread(r2);
        t1.start();
        t2.start();
    }

    public static class IntLock implements Runnable {
        private static ReentrantLock lock1 = new ReentrantLock();
        private static ReentrantLock lock2 = new ReentrantLock();
        private int lock;

        public IntLock(int lock) {
            this.lock = lock;
        }

        @Override
        public void run() {
            try {
                if (lock == 1) {
                    lock1.lock();

                    try {
                        Thread.sleep(500);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }

                    lock2.lock();
                } else {
                    lock2.lock();

                    try {
                        Thread.sleep(500);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }

                    lock1.lock();
                }
            } finally {
                if (lock1.isHeldByCurrentThread()) {
                    lock1.unlock();
                }
                if (lock2.isHeldByCurrentThread()) {
                    lock2.unlock();
                }
            }
        }
    }
}
複製代碼

5.2. dump日誌分析

啓動 DeadLockRunner 的 main() 方法，使用 jps 查看阻塞的 jvm 進程的 id，而後使用 jstack 查看 線程堆棧信息，能夠發現兩個線程相互 競爭資源，出現死鎖。

$ jstack -l 15584
2018-08-12 20:35:40
Full thread dump Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (25.172-b11 mixed mode):

// 省略...

Found one Java-level deadlock:
=============================
"Thread-1":
  waiting for ownable synchronizer 0x000000076ad61180, (a java.util.concurrent.locks.ReentrantLock$NonfairSync),
  which is held by "Thread-0"
"Thread-0":
  waiting for ownable synchronizer 0x000000076ad611b0, (a java.util.concurrent.locks.ReentrantLock$NonfairSync),
  which is held by "Thread-1"

Java stack information for the threads listed above:
===================================================
"Thread-1":
	at sun.misc.Unsafe.park(Native Method)
	- parking to wait for  <0x000000076ad61180> (a java.util.concurrent.locks.ReentrantLock$NonfairSync)
	at java.util.concurrent.locks.LockSupport.park(LockSupport.java:175)
	at java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer.parkAndCheckInterrupt(AbstractQueuedSynchronizer.java:836)
	at java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer.acquireQueued(AbstractQueuedSynchronizer.java:870)
	at java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer.acquire(AbstractQueuedSynchronizer.java:1199)
	at java.util.concurrent.locks.ReentrantLock$NonfairSync.lock(ReentrantLock.java:209)
	at java.util.concurrent.locks.ReentrantLock.lock(ReentrantLock.java:285)
	at io.ostenant.deadlock.DeadLockRunner$IntLock.run(DeadLockRunner.java:47)
	at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)
"Thread-0":
	at sun.misc.Unsafe.park(Native Method)
	- parking to wait for  <0x000000076ad611b0> (a java.util.concurrent.locks.ReentrantLock$NonfairSync)
	at java.util.concurrent.locks.LockSupport.park(LockSupport.java:175)
	at java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer.parkAndCheckInterrupt(AbstractQueuedSynchronizer.java:836)
	at java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer.acquireQueued(AbstractQueuedSynchronizer.java:870)
	at java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer.acquire(AbstractQueuedSynchronizer.java:1199)
	at java.util.concurrent.locks.ReentrantLock$NonfairSync.lock(ReentrantLock.java:209)
	at java.util.concurrent.locks.ReentrantLock.lock(ReentrantLock.java:285)
	at io.ostenant.deadlock.DeadLockRunner$IntLock.run(DeadLockRunner.java:37)
	at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)

Found 1 deadlock.
複製代碼

參考

周志明，深刻理解Java虛擬機：JVM高級特性與最佳實踐，機械工業出版社

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