Java虛擬機8：虛擬機性能監控與故障處理工具

前言

定位系統問題的時候，知識、經驗是基礎，數據是依據，工具是運用知識處理數據的手段。這裏說的數據包括：運行日誌、異常堆棧、GC日誌、線程快照、堆轉儲快照等。常用適當的虛擬機監控和分析的工具能夠加快分析數據、定位解決問題的速度。

 

jps：虛擬機進程情況工具

首先約定一下運行的代碼都是如下這段

 1 public class TestMain
 2 {
 3     public static void main(String[] args)
 4     {
 5         while (true)
 6         {
 7             
 8         }
 9     }
10 }

JDK的不少小工具的名字都參考了UNIX命令的命名方式，jps（JVM Process Status）是其中的典型。除了名字像UNIX的ps命令外，它的功能也和ps命令相似：能夠列出正在運行的虛擬機進程，並顯示虛擬機執行主類名稱以及這些進程的本地虛擬機惟一ID（Local Virtual Machine Identifier,LVMID）。雖然功能比較單一，但它是使用最高的JDK命令行工具，由於其餘的JDK工具大多須要輸入它查詢到的LVMID來肯定要監控的是哪個虛擬機進程。

jps命令格式：

jps [ options ] [ hostid ]

jps工具主要選項

選    項	做            用
-q	只輸出LVMID，省略主類的名稱
-m	輸出虛擬機進程啓動時傳遞給主類main()函數的參數
-l	輸出主類的全名，若是進程執行的是jar包，輸出jar包路徑
-v	輸出虛擬機進程啓動時的JVM參數

jps執行樣例

某個虛擬機進程執行TestMain這個類的main方法，看到10492就是該虛擬機進程的ID

 

jstat：虛擬機統計信息監控工具

jstat（JVM Statistics Monitoring Tool）使用於監視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（須要遠程主機提供RMI支持）虛擬機進程中的類信息、內存、垃圾收集、JIT編譯等運行數據，在沒有GUI，只提供了純文本控制檯環境的服務器上，它將是運行期間定位虛擬機性能問題的首選工具。

jstat命令格式

jstat [ option vmid [ interval [ s | ms ] [ count ] ] ]

這個VMID，對於本地虛擬機進程而言，VMID和LVMID是一致的。參數interval和count分別表示查詢間隔和次數，若是省略這兩個參數，說明只查詢一次，假設須要每250毫秒查詢一次進程2764的垃圾收集狀況，一共查詢20次，那命令應當是：

jstat -gc 2764 250 20

jstat主要工具選項

選       項	做              用
-class	監視類裝載、卸載數量、總空間以及類裝載所耗費的時間
-gc	監視Java堆情況，包括Eden區、兩個Survivor區、、老年代、永久帶等的容量、已用空間、GC時間合計等信息
-gccapacity	監視內容基本與-gc相同，但輸出主要關注Java堆各個區域使用到的最大、最小空間
-gcutil	監視內容基本與-gc相同，但輸出主要關注已使用的空間佔總空間的百分比
-gccause	與-gcutil功能同樣，可是會額外輸出致使上一次GC產生的緣由
-gcnew	監視新生代GC情況
-gcnewcapacity	監視內容基本與-gcnew相同，但輸出主要關注使用到的最大、最小空間
-gcold	監視老年代GC情況
-gcoldcapacity	監視內容基本與-gcold相同，但輸出主要關注使用到的最大、最小空間
-gcpermcapacity	輸出永久代使用到的最大、最小空間
-compiler	輸出JIT編譯器編譯過的方法、耗時等信息
-printcompilation	輸出已經被JIT編譯的方法

jstat執行樣例

jstat監視選項衆多，舉一個例子來查看一下該命令如何查看監視結果

查詢結果代表，新生代Eden區（E，表示Eden）使用了2%的空間，兩個Survivor區（S0、S1，表示Survivor0、Survivor1）都是空的，老年代（O，表示Old）和永久帶（P。表示Permanent）則分別使用了0%和13.84%的空間。程序運行以來共發生Minor GC（YGC，表示Young GC）0次，總共耗時0秒；發生Full GC（FGC，表示Full GC）3次，Full GC共耗時（FGCT，Full GC Time）爲0秒，全部GC總耗時（GCT，表示GC Time）0秒。

 

jinfo：Java配置信息工具

jinfo（Configuration Info for Java）的做用是實時地查看和調整虛擬機各項參數。使用jps命令的-v能夠查看虛擬機啓動時顯式指定的參數列表，但若是想知道未被顯式指定的參數的系統默認值，可使用jinfo的-flag選項進行查詢，jinfo還可使用-sysprops選項把虛擬機進程的System.getProperties()的內容打印出來。

jinfo命令格式

jinfo [ option ] pid

jinfo執行樣例

jinfo這個命令對於Windows平臺有較大限制，在Linux和Solaris系統才能夠正常使用，因此這裏就不演示了。

 

jmap：Java內存映像工具

jmap（Memory Map for Java）命令用於生成堆轉儲快照。若是不使用jmap命令，要想獲取Java堆轉儲，可使用「-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError」參數，可讓虛擬機在OOM異常出現以後自動生成dump文件，Linux命令下能夠經過kill -3發送進程退出信號也能拿到dump文件。

jmap的做用並不只僅是爲了獲取dump文件，它還能夠查詢finalize執行隊列、Java堆和永久代的詳細信息，如空間使用率、當前使用的是哪一種收集器等。和jinfo同樣，jmap有很多功能在Windows平臺下也是受限制的，除了生成dump文件的-dump選項和用於查看每一個類的實例、空間佔用統計的-histo選項在全部操做系統都提供以外，其他選項都只能在Linux和Solaris系統下使用。

jmap命令格式

jmap [ option ] vmid

jmap工具主要選項

選             項	做          用
-dump	生成Java堆轉儲快照。格式爲-dump:[live, ]format=b,file=<filename>，其中live自參數說明是否只dump出存活的對象
-finalizerinfo	顯示在F-Queue中等待Finalizer線程執行finalize方法的對象。只在Linux和Solaris系統下有效
-heap	顯示Java堆詳細信息，如使用哪一種收集器、參數配置、分代情況等。只在Linux和Solaris系統下有效
-histo	顯示堆中對象統計信息，包括類、實例數量、合計容量
-permstat	以ClassLoader爲統計口徑顯示永久代內存狀態。只在Linux和Solaris系統下有效
-F	當虛擬機進行對-dump選項沒有響應時，可以使用這個選項強制生成dump快照。只在Linux和Solaris系統下有效

jmap執行樣例

一樣，這個命令對Window環境限制也比較大，就不演示了。

 

jstack：Java堆棧跟蹤工具

jstack（Stack Trace for Java）命令用於生成虛擬機當前時刻的線程快照。線程快照就是當前虛擬機內每一條線程正在執行的方法堆棧的集合，生成線程快照的目的主要是定位線程長時間出現停頓的緣由，如線程間死鎖、死循環、請求外部資源致使的長時間等待等都是致使線程長時間停頓的緣由。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些什麼事情，或者在等待些什麼資源。

jstack命令格式

jstack [ option ] vmid

jstack主要工具選項

選    項	做             用
-F	當正常輸出的請求不被響應時，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時候，能夠顯示C/C++的堆棧

jstack執行樣例

只截取一部分，看到這就是10492這個虛擬機進程ID當前時刻的線程快照。線程處於RUNNABLE狀態，執行到了TestMain函數的第7行，而且一直停留在第7行。

 

其餘

上面都是利用命令採集指定進程的虛擬機運行時的信息，實際上，還能夠利用可視化工具對指定PID的虛擬機運行時信息進行監控，這裏推薦兩個：

一、JConsole

在Java_HOME/bin目錄下，有一個jconsole.exe，雙擊運行一下就能夠了。

二、Visual VM

這個是到目前爲止隨JDK發佈的功能最爲強大的運行監視和故障處理工具，除了最基本的運行監視、 故障處理外，還有性能分析的功能，且十分強大。Visual VM還有一個很大的優勢，它對應用程序的實際性能影響很小，使得它能夠直接應用在生產環境中。

至於具體如何使用，就不演示了，比較簡單。除了上面兩個工具，還可使用JProfiler、YourKit等專業且收費的Profiling工具。