JAVA虚拟机之六：虚拟机性能监控和故障处理工具

一、JDK命令行工具简介

所有的java开发人员都知道JDK的bin目录下存放着编译java需要的javac，以及运行java程序需要的java这两个命令工具，但是很多人并没有注意到，其实除了这两个工具，该目录下还有很多工具，这些工具其实为我们提供了很多方便且强大的功能，windows7系统64位jdk1.7/bin目录下部分截图：

下面是命令行监控的主要工具和用途：

1、jps

jps用来查看基于HotSpot的JVM里面中，所有具有访问权限的Java进程的具体状态, 包括进程ID，进程启动的路径及启动参数等等，与unix上的ps类似，只不过jps是用来显示java进程，可以把jps理解为ps的一个子集。 使用jps时，如果没有指定hostid，它只会显示本地环境中所有的Java进程；如果指定了hostid，它就会显示指定hostid上面的java进程，不过这需要远程服务上开启了jstatd服务，可以参看前面的jstatd章节来启动jstad服务。

命令格式 ：jps [ options ] [ hostid ] 

参数说明 ：

-q 忽略输出的类名、Jar名以及传递给main方法的参数，只输出pid。

-m 输出传递给main方法的参数，如果是内嵌的JVM则输出为null。

-l 输出应用程序主类的完整包名，或者是应用程序JAR文件的完整路径。

-v 输出传给JVM的参数。

-V 输出通过标记的文件传递给JVM的参数（.hotspotrc文件，或者是通过参数-XX:Flags=<filename>指定的文件）。

-J 用于传递jvm选项到由javac调用的java加载器中，例如，“-J-Xms48m”将把启动内存设置为48M，使用-J选项可以非常方便的向基于Java的开发的底层虚拟机应用程序传递参数。下面样例均在linux的jdk1.7下测试。

使用样例：

[root@tools138 ~]# jps

2897 Bootstrap

22558 Jps

[root@tools138 ~]# jps -l

2897 org.apache.catalina.startup.Bootstrap

22568 sun.tools.jps.Jps

[root@tools138 ~]# jps -v

2897 Bootstrap -Djava.util.logging.config.file=/usr/local/tomcat/conf/logging.properties -Djava.util.logging.manager=org.apache.juli.ClassLoaderLogManager -Djava.endorsed.dirs=/usr/local/tomcat/endorsed -Dcatalina.base=/usr/local/tomcat -Dcatalina.home=/usr/local/tomcat -Djava.io.tmpdir=/usr/local/tomcat/temp

22578 Jps -Denv.class.path=/usr/java/jdk1.7.0/lib -Dapplication.home=/usr/java/jdk1.7.0 -Xms8m

2、jstat

使用样例：

[root@tools138 ~]# jstat -class 2897

Loaded  Bytes  Unloaded  Bytes     Time  

67431 113866.2    59850 98607.5    1884.07

[root@tools138 ~]# jstat -compiler  2897

Compiled Failed Invalid   Time   FailedType FailedMethod

3782      1       0   507.88          1 org/apache/tomcat/util/IntrospectionUtils setProperty

表示查询系统进程为2897的java程序gc，每100毫秒查询一次，一共查询十次，显示结果每列的含义如下： 

3、jinfo

jinfo可以输出并修改运行时的java 进程的opts。用处比较简单，用于输出JAVA系统参数及命令行参数。

命令格式：

jinfo [option] pid

使用样例：

[root@tools138 ~]# jinfo  -flag  MaxNewSize  2897

-XX:MaxNewSize=18446744073709486080

4、jmap

jmap用于生成堆转储快照（一般称为heapdump或者dump文件）。当然也可其他方法比如加参数-XX：+HeapDumpOnOutOfMemoryError参数，在虚拟机OOM异常的之后自动生成dump文件，也可以通过-XX：+HeapDumpOnCtrlBreak参数则可以使用Ctrl+Break键让虚拟机生成dump文件。在前文《 JAVA虚拟机之3：CMS垃圾收集器》测试中就有生成。dump文件生成后可借助jha、MAT( Eclipse Memory Analyzer tool)、IBM HeapAnalyzer来对dump分析。jmap不仅能获取dump还可以查询finalize执行队列，java堆和永久代详细信息，空间使用率，当前用的是什么收集器等。

jmap -J-d64 -heap pid

命令格式：

jmap [ option ] pid

参数说明：

-dump:[live,]format=b,file=<filename> 使用hprof二进制形式,输出jvm的heap内容到文件=. live子选项是可选的，假如指定live选项,那么只输出活的对象到文件.

-finalizerinfo 打印正等候回收的对象的信息.

-heap 打印heap的概要信息，GC使用的算法，heap的配置及wise heap的使用情况.

-histo[:live] 打印每个class的实例数目,内存占用,类全名信息. VM的内部类名字开头会加上前缀”*”. 如果live子参数加上后,只统计活的对象数量.

-permstat 打印classload和jvm heap长久层的信息. 包含每个classloader的名字,活泼性,地址,父classloader和加载的class数量. 另外,内部String的数量和占用内存数也会打印出来.

-F 强迫.在pid没有相应的时候使用-dump或者-histo参数. 在这个模式下,live子参数无效.

使用样例：

jmap -dump:format=b,file=eclipse.bin

"main" prio=10 tid=0x00007fe648009000 nid=0x7521 runnable [0x00007fe64e753000]

java.lang.Thread.State: RUNNABLE

at java.net.PlainSocketImpl.socketAccept(Native Method)

at java.net.AbstractPlainSocketImpl.accept(AbstractPlainSocketImpl.java:398)

at java.net.ServerSocket.implAccept(ServerSocket.java:530)

at java.net.ServerSocket.accept(ServerSocket.java:498)

at org.apache.catalina.core.StandardServer.await(StandardServer.java:453)

at org.apache.catalina.startup.Catalina.await(Catalina.java:777)

at org.apache.catalina.startup.Catalina.start(Catalina.java:723)

at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Method)

at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke(NativeMethodAccessorImpl.java:57)

at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43)

at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:606)

at org.apache.catalina.startup.Bootstrap.start(Bootstrap.java:321)

at org.apache.catalina.startup.Bootstrap.main(Bootstrap.java:455)

Locked ownable synchronizers:

- None

"VM Thread" prio=10 tid=0x00007fe64806a800 nid=0x7522 runnable

"VM Periodic Task Thread" prio=10 tid=0x00007fe6480a5800 nid=0x7529 waiting on condition

JNI global references: 238

二、JDK可视化工具

1、jconsole

JConsole是一个基于JMX的GUI工具，用于连接正在运行的JVM，不过此JVM需要使用可管理的模式启动。如果要把一个应用以可管理的形式启动，可以在启动是设置com.sun.management.jmxremote。

jconsole可以选择本地连接，来查看本地java程序参数，也可以连接远程机器来使用，下面连接本地看：

a、概述：有关堆内存使用情况、线程、类加载和CPU使用情况的综述。如下图所示：

b、内存：堆内存和其他内存。如下图所示：

c、线程：峰值/活动线程，在此页面可以查看到各个线程的明细，也可以进行死锁检测。如下图所示：

d、类：监控加载和卸载的类，这个需要综合其他工具进行具体的分析。

e、VM摘要：有关JVM的明细信息。

f、Mbean:当前Java程序的Mbean的操作。

在jconsole里主要可以用来监控内存和线程监控，内存监控相当于jstat，曲线可以选择

可以手动执行gc。线程监控可用来检测死锁。

死锁代码如下：

package jvm; /**  * 描述：  *  * @author alaric 2016年1月1日 上午12:43:23  */ public class A implements Runnable {  int a, b;  public A(int a, int b) {   this.a = a;   this.b = b;  }  /*   * (non-Javadoc)   *   * @see java.lang.Runnable#run()   */  @Override  public void run() {   // 描述   synchronized (Integer.valueOf(a)) {    synchronized (Integer.valueOf(b)) {     System.out.println(" a + b = " + (a + b));    }   }  }  public static void main(String[] args) {   for (int i = 0; i < 100; i++) {    new Thread(new A(1, 2)).start();    new Thread(new A(2, 1)).start();   }  } }

多运行几次会出现死锁，程序会阻塞。然后用线程监控，点击检测死锁，发现Thread-199和Thread-198相互等待释放Integer.value(1)或者Integer.value(2)。因为在200次的代码执行中Integer.value()就返回了两个对象。

2、jvisualVM

jvisualVM所谓多合一虚拟机故障处理工具，有强大的插件扩展功能，通过安装插件扩展支持，jvisualVM可以做到：

a、显示虚拟机进程及进程的配置和环境信息（jps，jinfo）；

b、监视应用程序CPU、GC、堆、方法区及线程的信息（jstat、jstack）；

c、dump及分析堆转储快照（jmap、jhat）；

d、方法级的程序性能分析，找出调用最多，运行时间最长的方法；

.....其它通过插件可以做到的；

概述里面可以看到虚拟机版本及配置的参数等。

在监视里可以看cpu、堆、线程类的相关数据。可以执行垃圾回收和dump堆。

在线程里可以看到所有线程，包括运行的、休眠的、等待的、驻留的等，包括运行时间。同时可以dump线程。

在抽样器中可以监控到每个方法执行的时间，还可以对方法过滤。点击线程cpu时间，可以看到每个线程cpu时间。

VisualGC这里可以看到虚拟机运行时每个区域的容量大小，已占用的大小，youngGC和fullGC的次数，以及编译时间、类加载数量和加载时间等。

三、总结：

jdk提供的vm故障处理工具都比较实用，常用的jps，jstat，jmap，jstack以及可视化工具visualvm，当然根据个人实际实用情况，可能还选用第三方的工具进行dump分析，如eclipse的MAT（Memory Analyzer Tool）等。灵活实用这些工具，可以给处理问题带来很大的便利。