JVM詳解3.JDK監控和故障處理工具

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3.1 JDK命令行工具

這些工具大多數是tools.jar類庫的一層薄的包裝，它們的主要功能代碼是在tools類庫中實現的。還有一些甚至就是由Shell腳本直接生成的。

名稱	做用
jps	JVM Process Status Tool，顯示指定系統內全部的HotSpot虛擬機進程
jstat	JVM Statistics Monitoring Tool，用於收集HotSpot虛擬機各方面的運行數據
jinfo	Configuration Info for Java，顯示虛擬機配置信息
jmap	Memory Map for Java，生成虛擬機的內存轉儲快照（heapdump文件）
jhat	JVM Heap Dump Browser，用於分析heapmap文件，它會創建一個http/html服務器讓用戶能夠在瀏覽器上查看分析結果
jstack	Stack Trace for Java，顯示虛擬機的線程快照

3.1.1 jps：虛擬機進程情況工具

做用

• 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（main()函數所在的類）以及這些進程的本地虛擬機惟一ID（Local Virtual Machine Identifier）。
• 對於本地虛擬機進程來講，LVMI與操做系統的進程ID（Process Identifier，PID）是一致的。
• jps能夠經過RMI協議開啓了RMI服務的遠程虛擬機進程狀態，hostid爲RMI註冊表中註冊的主機名。

命令格式

jsp [options] [hostid]

主要選項

屬性 | 做用

-p | 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路徑
-v | 輸出虛擬機進程啓動時jvm參數

3.1.2 jstat：虛擬機統計信息監視工具

做用

jstat是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虛擬機進程中的類裝載、內存、垃圾回收、JIT編譯等運行數據，在沒有GUI圖形界面，只是提供了純文本控制檯環境的服務器上，它將是運行期定位虛擬機性能問題的首選工具。

命令格式

• jstat [option vmid [interval [s|ms] [count]]]
• 對於命令格式中的VMID和LVMID，若是是本地虛擬機進程，VMID和LVMID是一致的
• 若是是遠程虛擬機，那VMID的格式應當是：[protocol:] [//] lvmid[@hostname[:port]/servername]
• 參數interval和count分別表示查詢的間隔和次數，若是省略這兩個參數，說明只查詢一次。

主要選項

選項	做用
-class	監視裝載類、卸載類、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、永久代等的容量、已用空間、GC時間合計信息
-gccapacity	監視內容與-gc基本相同，但輸出主要關注java堆各個區域使用到最大、最小空間
-gcutil	監視內容與-gc基本相同，但輸出主要關注已使用控件佔總空間的百分比
-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狀況
-gcnewcapacity	監視內容與-gcnew基本相同，輸出主要關注使用到的最大、最小空間
-gcold	監視老年代GC狀況
-gcoldcapacity	監視內容與-gcold基本相同，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編譯過的方法、耗時等信息
-printcompilation	輸出已經被JIT編譯過的方法

示例

• S0：Survivor1區當前使用比例
• S1：Survivor2區當前使用比例
• E：Eden區使用比例 9.36%
• O：老年代使用比例
• M：元數據區使用比例
• CCS：壓縮使用比例
• YGC：年輕代垃圾回收次數 7次
• FGC：老年代垃圾回收次數 6次
• FGCT：老年代垃圾回收消耗時間 0.119秒
• GCT：垃圾回收消耗總時間 0.145秒

3.1.3 jinfo：Java配置信息工具

做用

jinfo的做用是實時的查看和調整虛擬機各項參數。

命令格式

jinfo [option] pid

主要選項

選項	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內存映像工具

做用

• jmap命令用於生成堆轉儲快照。
• 查詢finalize執行隊列、java堆和永久代的詳細信息。如空間使用率、當前用的是哪一種收集器等。

命令格式

jmap [option] vmid

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子參數說明是否只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/Solaris平臺下有效
-heap	顯示java堆詳細信息，如使用哪一種收集器、參數配置、分代狀況等，在Linux/Solaris平臺下有效
-jisto	顯示堆中對象統計信息，包含類、實例對象、合集容量
-permstat	以ClassLoader爲統計口徑顯示永久代內存狀態。只在Linux/Solaris平臺下有效
-F	當虛擬機進程對-dump選項沒有相應時。可以使用這個選項強制生成dump快照。只在Linux/Solaris平臺下有效

3.1.5 jhat：虛擬機堆轉儲快照分析工具

做用

• 提供jhat與jmap搭配使用，來分析dump生成的堆快照。jhat內置了一個微型的HTTP/HTML服務器，生成dump文件的分析結果後，能夠在瀏覽器中查看。
• 通常不會去直接使用jhat命令來分析demp文件：緣由一是通常不會在部署應用程序的服務器上直接分析dump文件，通常會盡可能將dump文件拷貝到其餘機器上進行分析，由於分析工做是一個耗時且消耗硬件資源的過程，既然都要在其餘機器上進行，就不必受到命令行工具的限制了；另一個緣由是jhat的分析功能相對來講很簡陋，VisualVM以及專門分析dump文件的Eclipse Memory Analyzer、IBM HeapAnalyzer等工具，都能實現比jhat更強大更專業的分析功能。

命令格式

jhat [ options ] heap-dump-file

3.1.6 jstack：java棧跟蹤工具

做用

• jstack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，如線程死鎖、死循環、請求外部資源致使長時間等待等。

命令格式

jstack [option] vmid

主要選項

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話，能夠顯示c/c++的堆棧

3.2 JConsole：JDK可視化工具

JConsole ( Java Monitoring and Management Console ) 是—種基於JMX的可視化監視管理工具。它管理部分的功能是針對JMX MBean進行管理，因爲MBean可使用代碼、中間件服務器的管理控制檯或者全部符合JMX規範的軟件進行訪問。

概覽

「概述」頁籤顯示的是整個虛擬機主要運行數據的概覽,其中包括「堆內存使用狀況」、「線程」、「類」、「CPU使用狀況」4種信息的曲線圖

內存

「內存」頁籤至關於可視化的jstat命令，用於監視受收集器管理的虛擬機內存(Java堆和永久代)的變化趨勢。

線程

「線程」頁籤的功能至關於可視化的jstack命令，遇到線程停頓時可使用這個頁籤進行監控分析。

3.3 VisualVM：可視化工具

VisualVM（All-in-One Java Troubleshooting Tool）是到目前爲止隨JDK發佈的功能最強大的運行監視和故障處理程序，而且能夠預見在將來一段時間內都是官方主力發展的虛擬機故障處理工具。官方在VisualVM的軟件說明中寫上了「All-in-One」 的描述字樣，預示着它除了運行監視、故障處理外，還提供了不少其餘方面的功能。如性能分析，VisualVM的性能分析功能甚至比起JProfiler、YourKit等專業且收費的Profiling工具都不會遜色多少，並且VisualVM的還有一個很大的優勢：不須要被監視的程序基於特殊Agent運行，所以它對應用程序的實際性能的影響很小,使得它能夠直接應用在生產環境中。這個優勢是JProfiler、YourKit等工具沒法與之媲美的。

VisualVM兼容範圍與插件安裝

VisualVM基於NetBeans平臺開發，所以它一開始就具有了插件擴展功能的特性，經過插件擴展支持，VisualVM能夠作到:

• 顯示虛擬機進程以及進程的配置、環境信息(jps、 jinfo)。
• 監視應用程序的CPU、GC、堆、方法區以及線程的信息(jstat、jstack)。
• dump以及分析堆轉儲快照(jmap、jhat)。
• 方法級的程序運行性能分析,找出被調用最多、運行時間最長的方法。
• 離線程序快照:收集程序的運行時配置、線程dump、內存dump等信息創建個快照, 能夠將快照發送開發者處進行Bug反饋。

生成、瀏覽堆轉儲快照

在VisualVM中生成dump文件有兩種方式,能夠執行下列任一操做:

• 在「應用程序」窗口中右鍵單擊應用程序節點,而後選擇「堆Dump」。
• 在「應用程序」窗口中雙擊應用程序節點以打開應用程序標籤,而後在「監視」標籤中單擊「堆Dump」。

分析程序性能

在Profiler頁籤中，VisualVM提供了程序運行期間方法級的CPU執行時間分析以及內存分析，作Profiling分析確定會對程序運行性能有比較大的影響，因此通常不在生產環境中使用這項功能。

BTrace動態日誌跟蹤

BTrace自己也是能夠獨立運行的程序。它的做用是在不中止目標程序運行的前提下，經過HotSpot虛擬機的HotSwap技術動態加入本來並不存在的調試代碼。這項功能對實際生產中的程序頗有意義：常常遇到程序出現問題，但排查錯誤的一些必要信息，譬如方法參數、返回值等,在開發時並無打印到日誌之中，以致於不得不停掉服務,經過調試增量來加入日誌代碼以解決問題。當遇到生產環境服務沒法隨便中止時，缺一兩句日誌致使排錯進行不下去是一件很是鬱悶的事情。BTrace的用法還有許多，打印調用堆棧、參數、返回值只是最基本的應用，在它的網站上有使用BTrace進行性能監視、定位鏈接泄漏和內存泄漏、解決多線程競爭問題的例子。