常用的 JVM 性能調(diào)優(yōu)監(jiān)控工具
現(xiàn)實企業(yè)級Java開發(fā)中，有時候我們會碰到下面這些問題：
OutOfMemoryError，內(nèi)存不足
內(nèi)存泄露
線程死鎖
鎖爭用（Lock Contention）
Java進程消耗CPU過高
......
? ??
這些問題在日常開發(fā)中可能被很多人忽視（比如有的人遇到上面的問題只是重啟服務(wù)器或者調(diào)大內(nèi)存，而不會深究問題根源），但能夠理解并解決這些問題是Java程序員進階的必備要求。本文將對一些常用的JVM性能調(diào)優(yōu)監(jiān)控工具進行介紹，希望能起拋磚引玉之用。本文參考了網(wǎng)上很多資料，難以一一列舉，在此對這些資料的作者表示感謝！關(guān)于JVM性能調(diào)優(yōu)相關(guān)的資料，請參考文末。
A、 jps(Java Virtual Machine Process Status Tool) ? ? ?
? ??
jps主要用來輸出JVM中運行的進程狀態(tài)信息。語法格式如下：
jps [options]?[hostid]如果不指定hostid就默認為當(dāng)前主機或服務(wù)器。
命令行參數(shù)選項說明如下：
-q 不輸出類名、Jar名和傳入main方法的參數(shù)
-m 輸出傳入main方法的參數(shù)
-l 輸出main類或Jar的全限名
-v 輸出傳入JVM的參數(shù)? ?
比如下面：
root@ubuntu:/# jps -m?-l
2458?org.artifactory.standalone.main.Main /usr/local/artifactory-2.2.5/etc/jetty.xml
29920?com.sun.tools.hat.Main -port 9998?/tmp/dump.dat
3149?org.apache.catalina.startup.Bootstrap start
30972?sun.tools.jps.Jps -m?-l
8247?org.apache.catalina.startup.Bootstrap start
25687?com.sun.tools.hat.Main -port 9999?dump.dat
21711?mrf-center.jarB、 jstack
? ??
jstack主要用來查看某個Java進程內(nèi)的線程堆棧信息。語法格式如下：
jstack [option]?pid
jstack [option]?executable core
jstack [option]?[server-id@]remote-hostname-or-ip命令行參數(shù)選項說明如下：
-l?long listings，會打印出額外的鎖信息，在發(fā)生死鎖時可以用jstack -l?pid來觀察鎖持有情況
-m?mixed mode，不僅會輸出Java堆棧信息，還會輸出C/C++堆棧信息（比如Native方法）jstack可以定位到線程堆棧，根據(jù)堆棧信息我們可以定位到具體代碼，所以它在JVM性能調(diào)優(yōu)中使用得非常多。下面我們來一個實例找出某個Java進程中最耗費CPU的Java線程并定位堆棧信息，用到的命令有ps、top、printf、jstack、grep。
? ??
第一步先找出Java進程ID，我部署在服務(wù)器上的Java應(yīng)用名稱為mrf-center：
root@ubuntu:/# ps?-ef | grep?mrf-center?| grep?-v grep
root 21711?????1??1?14:47?pts/3????00:02:10?java -jar mrf-center.jar得到進程ID為21711，第二步找出該進程內(nèi)最耗費CPU的線程，可以使用ps -Lfp pid或者ps -mp pid -o THREAD, tid, time或者top -Hp pid，我這里用第三個，輸出如下：
? ??
TIME列就是各個Java線程耗費的CPU時間，CPU時間最長的是線程ID為21742的線程，用
printf?"%x\n"?21742得到21742的十六進制值為54ee，下面會用到。? ??
? ??
OK，下一步終于輪到j(luò)stack上場了，它用來輸出進程21711的堆棧信息，然后根據(jù)線程ID的十六進制值grep，如下：
root@ubuntu:/# jstack 21711 | grep 54ee
"PollIntervalRetrySchedulerThread"?prio=10?tid=0x00007f950043e000?nid=0x54ee?in?Object.wait() [0x00007f94c6eda000]可以看到CPU消耗在PollIntervalRetrySchedulerThread這個類的Object.wait()，我找了下我的代碼，定位到下面的代碼：
// Idle wait
getLog().info("Thread ["?+ getName() + "] is idle waiting...");
schedulerThreadState = PollTaskSchedulerThreadState.IdleWaiting;
long?now = System.currentTimeMillis();
long?waitTime = now + getIdleWaitTime();
long?timeUntilContinue = waitTime - now;
synchronized(sigLock) {
try?{
??????if(!halted.get()) {
??????sigLock.wait(timeUntilContinue);
??????}
????}
catch?(InterruptedException ignore) {
????}
}它是輪詢?nèi)蝿?wù)的空閑等待代碼，上面的sigLock.wait(timeUntilContinue)就對應(yīng)了前面的Object.wait()。
C、 jmap（Memory Map）和jhat（Java Heap Analysis Tool）
? ??
jmap用來查看堆內(nèi)存使用狀況，一般結(jié)合jhat使用。
? ??
jmap語法格式如下：
jmap [option]?pid
jmap [option]?executable core
jmap [option]?[server-id@]remote-hostname-or-ip如果運行在64位JVM上，可能需要指定-J-d64命令選項參數(shù)。
jmap?-permstat pid打印進程的類加載器和類加載器加載的持久代對象信息，輸出：類加載器名稱、對象是否存活（不可靠）、對象地址、父類加載器、已加載的類大小等信息，如下圖：
? ?
使用jmap -heap pid查看進程堆內(nèi)存使用情況，包括使用的GC算法、堆配置參數(shù)和各代中堆內(nèi)存使用情況。比如下面的例子：
root@ubuntu:/# jmap -heap 21711
Attaching to process ID 21711, please wait...
Debugger attached successfully.
Server compiler detected.
JVM version is 20.10-b01
using?thread-local object allocation.
Parallel GC with 4?thread(s)
Heap Configuration:
???MinHeapFreeRatio = 40
???MaxHeapFreeRatio = 70
???MaxHeapSize = 2067791872?(1972.0MB)
???NewSize = 1310720?(1.25MB)
???MaxNewSize = 17592186044415?MB
???OldSize = 5439488?(5.1875MB)
???NewRatio = 2
???SurvivorRatio = 8
???PermSize = 21757952?(20.75MB)
???MaxPermSize = 85983232?(82.0MB)
Heap Usage:
PS Young Generation
Eden Space:
???capacity = 6422528?(6.125MB)
???used = 5445552?(5.1932830810546875MB)
???free?????= 976976?(0.9317169189453125MB)
???84.78829520089286% used
From Space:
???capacity = 131072?(0.125MB)
???used = 98304?(0.09375MB)
???free?????= 32768?(0.03125MB)
???75.0% used
To Space:
???capacity = 131072?(0.125MB)
???used = 0?(0.0MB)
???free?????= 131072?(0.125MB)
???0.0% used
PS Old Generation
???capacity = 35258368?(33.625MB)
???used = 4119544?(3.9287033081054688MB)
???free?????= 31138824?(29.69629669189453MB)
???11.683876009235595% used
PS Perm Generation
???capacity = 52428800?(50.0MB)
???used = 26075168?(24.867218017578125MB)
???free?????= 26353632?(25.132781982421875MB)
???49.73443603515625% used
???....使用jmap -histo[:live] pid查看堆內(nèi)存中的對象數(shù)目、大小統(tǒng)計直方圖，如果帶上live則只統(tǒng)計活對象，如下：
root@ubuntu:/# jmap -histo:live 21711 | more
?num #instances #bytes class name
----------------------------------------------
???1: 38445 5597736
???2: 38445 5237288
???3: 3500 3749504
???4: 60858 3242600
???5: 3500 2715264
???6: 2796 2131424
???7: 5543 1317400 [I
???8: 13714 1010768 [C
???9: 4752 1003344 [B
??10: 1225 639656
??11: 14194 454208 java.lang.String
??12: 3809 396136 java.lang.Class
??13: 4979 311952 [S
??14: 5598 287064 [[I
??15: 3028 266464 java.lang.reflect.Method
??16: 280 163520
??17: 4355 139360 java.util.HashMap$Entry
??18: 1869 138568 [Ljava.util.HashMap$Entry;
??19: 2443??????????97720??java.util.LinkedHashMap$Entry
??20: 2072??????????82880??java.lang.ref.SoftReference
??21: 1807??????????71528??[Ljava.lang.Object;
??22: 2206??????????70592??java.lang.ref.WeakReference
??23: 934??????????52304??java.util.LinkedHashMap
??24: 871??????????48776??java.beans.MethodDescriptor
??25: 1442??????????46144??java.util.concurrent.ConcurrentHashMap$HashEntry
??26: 804??????????38592??java.util.HashMap
??27: 948??????????37920??java.util.concurrent.ConcurrentHashMap$Segment
??28: 1621??????????35696??[Ljava.lang.Class;
??29: 1313??????????34880??[Ljava.lang.String;
??30: 1396??????????33504??java.util.LinkedList$Entry
??31: 462??????????33264??java.lang.reflect.Field
??32: 1024??????????32768??java.util.Hashtable$Entry
??33: 948??????????31440??[Ljava.util.concurrent.ConcurrentHashMap$HashEntry;class name是對象類型，說明如下：
B byte
C char
D double
F float
I int
J long
Z boolean
[ 數(shù)組，如[I表示int[]
[L+類名 其他對象還有一個很常用的情況是：用jmap把進程內(nèi)存使用情況dump到文件中，再用jhat分析查看。jmap進行dump命令格式如下：
jmap -dump:format=b,file=dumpFileName pid我一樣地對上面進程ID為21711進行Dump：
root@ubuntu:/# jmap -dump:format=b,file=/tmp/dump.dat 21711?????
Dumping heap to?/tmp/dump.dat ...
Heap dump file?createddump出來的文件可以用MAT、VisualVM等工具查看，這里用jhat查看：
root@ubuntu:/# jhat -port 9998 /tmp/dump.dat
Reading from?/tmp/dump.dat...
Dump file created Tue Jan 28?17:46:14?CST 2014
Snapshot read, resolving...
Resolving 132207?objects...
Chasing references, expect 26?dots..........................
Eliminating duplicate references..........................
Snapshot resolved.
Started HTTP server on?port 9998
Server is?ready.注意如果Dump文件太大，可能需要加上-J-Xmx512m這種參數(shù)指定最大堆內(nèi)存，即jhat -J-Xmx512m -port 9998 /tmp/dump.dat。然后就可以在瀏覽器中輸入主機地址:9998查看了：
? ??
上面紅線框出來的部分大家可以自己去摸索下，最后一項支持OQL（對象查詢語言）。
D、jstat（JVM統(tǒng)計監(jiān)測工具）
? ??
語法格式如下：
jstat [ generalOption | outputOptions vmid [interval[s|ms]?[count]] ]vmid是Java虛擬機ID，在Linux/Unix系統(tǒng)上一般就是進程ID。interval是采樣時間間隔。count是采樣數(shù)目。比如下面輸出的是GC信息，采樣時間間隔為250ms，采樣數(shù)為4
root@ubuntu:/# jstat -gc 21711 250 4
?S0C S1C S0U S1U EC EU OC OU PC PU YGC YGCT FGC FGCT GCT
192.0??192.0???64.0???0.0????6144.0???1854.9???32000.0?????4111.6???55296.0?25472.7????702????0.431???3??????0.218????0.649
192.0??192.0???64.0???0.0????6144.0???1972.2???32000.0?????4111.6???55296.0?25472.7????702????0.431???3??????0.218????0.649
192.0??192.0???64.0???0.0????6144.0???1972.2???32000.0?????4111.6???55296.0?25472.7????702????0.431???3??????0.218????0.649
192.0??192.0???64.0???0.0????6144.0???2109.7???32000.0?????4111.6???55296.0?25472.7????702????0.431???3??????0.218????0.649要明白上面各列的意義，先看JVM堆內(nèi)存布局：
? ??
可以看出：
堆內(nèi)存?=?年輕代?+?年老代?+?永久代
年輕代?=?Eden區(qū)?+?兩個Survivor區(qū)（From和To）
? ?
現(xiàn)在來解釋各列含義：
S0C、S1C、S0U、S1U：Survivor 0/1區(qū)容量（Capacity）和使用量（Used）
EC、EU：Eden區(qū)容量和使用量
OC、OU：年老代容量和使用量
PC、PU：永久代容量和使用量
YGC、YGT：年輕代GC次數(shù)和GC耗時
FGC、FGCT：Full GC次數(shù)和Full GC耗時
GCT：GC總耗時
E、hprof（Heap/CPU Profiling Tool）
? ?
hprof能夠展現(xiàn)CPU使用率，統(tǒng)計堆內(nèi)存使用情況。
?
語法格式如下：
java -agentlib:hprof[=options] ToBeProfiledClass
java -Xrunprof[:options] ToBeProfiledClass
javac -J-agentlib:hprof[=options] ToBeProfiledClass完整的命令選項如下：
Option Name and?Value Description Default
--------------------- ----------- -------
heap=dump|sites|all????heap profiling all
cpu=samples|times|old CPU usage off
monitor=y|n monitor contention n
format=a|b?????????????text(txt) or?binary output a
file= write?data to?file?????????????java.hprof[.txt]
net=: send data over a?socket off
depth= stack trace depth 4
interval= sample interval in ms 10
cutoff= output cutoff point 0.0001
lineno=y|n line?number?in traces? y
thread=y|n thread in traces? n
doe=y|n dump on?exit? y
msa=y|n Solaris micro state accounting n
force=y|n force output to??????????y
verbose=y|n print?messages?about dumps y來幾個官方指南上的實例。
? ??
CPU Usage Sampling Profiling(cpu=samples)的例子：
java -agentlib:hprof=cpu=samples,interval=20,depth=3?Hello?
上面每隔20毫秒采樣CPU消耗信息，堆棧深度為3，生成的profile文件名稱是java.hprof.txt，在當(dāng)前目錄。?
? ??
CPU Usage Times Profiling(cpu=times)的例子，它相對于CPU Usage Sampling Profile能夠獲得更加細粒度的CPU消耗信息，能夠細到每個方法調(diào)用的開始和結(jié)束，它的實現(xiàn)使用了字節(jié)碼注入技術(shù)（BCI）：
javac -J-agentlib:hprof=cpu=times Hello.java
Heap Allocation Profiling(heap=sites)的例子：
javac -J-agentlib:hprof=heap=sites Hello.javaHeap Dump(heap=dump)的例子，它比上面的Heap Allocation Profiling能生成更詳細的Heap Dump信息：
javac -J-agentlib:hprof=heap=dump Hello.java雖然在JVM啟動參數(shù)中加入-Xrunprof:heap=sites參數(shù)可以生成CPU/Heap Profile文件，但對JVM性能影響非常大，不建議在線上服務(wù)器環(huán)境使用。
其他JVM性能調(diào)優(yōu)參考資料：
《Java虛擬機規(guī)范》
《Java Performance》
《Trouble Shooting Guide for JavaSE 6 with HotSpot VM》:?http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/tsg-vm-149989.pdf
《Effective Java》
VisualVM:?http://docs.oracle.com/javase/7/docs/technotes/guides/visualvm/
jConsole:?http://docs.oracle.com/javase/1.5.0/docs/guide/management/jconsole.html
Monitoring and Managing JavaSE 6 Applications:?http://www.oracle.com/technetwork/articles/javase/monitoring-141801.html
BTrace：https://kenai.com/projects/btrace
出處：my.oschina.net/feichexia/blog/196575
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