JVM性能監控與故障處理工具

聲明:本文轉載自http://www.zhangrenhua.com/2016/12/11/Java%E8%99%9A%E6%8B%9F%E6%9C%BA%E6%80%A7%E8%83%BD%E7%9B%91%E6%8E%A7%E4%B8%8E%E6%95%85%E9%9A%9C%E5%A4%84%E7%90%86%E5%B7%A5%E5%85%B7/

JDK命令行工具

Java開發人員肯定都知道JDK的bin目錄中有”java.exe”、”javac.exe”這兩個命令行工具,但并非所有程序員都了解過JDK的bin目錄之中其他命令行程序的作用。每逢JDK更新版本之時,bin目錄下命令行工具的數量和功能總會不知不覺地增加和增強。bin目錄的內容如下圖所示:


注意 如果讀者在工作中需要監控運行于JDK 1.5的虛擬機之上的程序,在程序啟動時請添加參數”-Dcom.sun.management.jmxremote”開啟JMX管理功能,否則由于部分工具都是基于JMX,它們都將會無法使用,如果被監控程序運行于JDK 1.6的虛擬機之上,那JMX管理默認是開啟的,虛擬機啟動時無須再添加任何參數。

Sun JDK監控和故障處理工具表:
名稱 主要作用
jps 顯示指定系統內所有的HotSpot虛擬機進程
jstat 用于收集HotSpot虛擬機各方面的運行數據
jinfo 顯示虛擬機配置信息
jmap 生成虛擬機的內存轉儲快照
jhat 用于分析heapdump(jmap內存轉儲)文件,它會建立一個HTTP/HTML服務器,讓用戶可以在瀏覽器上查看分析結果
jstack 顯示虛擬機的線程快照
jps

jps和linux的ps命令類似:可以列出正在運行的虛擬機進程,并顯示虛擬機執行的主類(main)函數所在的類、名稱以及這些進程的本地虛擬機唯一ID(Local Virtual Machine Identifier,LVMID)。
jps示例1:


jps示例2:
jps示例2

jps工具主要選項

選項 作用
-q 只輸出LVMID
-m 輸出虛擬機進程啟動時傳遞給主類main()函數的參數
-l 輸出主類的全名,如果進程執行的是jar包,輸出Jar路徑
-v 輸出虛擬機進程啟動時JVM參數
jstat

jstat(JVM Statistics Monitoring Tool)是用于監視虛擬機各種運行狀態信息的命令行工具。它可以本地或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,在沒有GUI圖像界面,只提供了純文本控制臺環境的服務器上,它將是運行期定位虛擬機性能問題的首選工具。
示例:jstat -gc 57118 1000 5


此命令大概意思是,每個1000毫秒統計一次進程號為57118的JVM的GC信息,總共統計5次就退出。
jstat選項option代表著用戶希望查詢的虛擬機信息,主要分為3類:類裝載、垃圾收集、運行期編譯狀況,具體選項及作用請參考下表:

選項 作用
-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堆狀況,包括Eden區、兩個survivor區、老年代、永久代等的容量、已用空間、GC時間合計等信息
-gccapacity 監視內容與-gc基本相同,但輸出主要關注Java堆各個區域使用到的最大、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空間占總空間的百分比
-gccause 與-gcutil功能一樣,但是會額外輸出導致上一次GC產生的原因
-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根據不同的選項會列出不同的列,具體列描述參考下表:

jstat列描述參考.png
jinfo

jinfo(Configguration Info for Java)的作用是實時地查看和調整虛擬機各項參數。使用jps命令的-v參數可以查看虛擬機啟動時顯式指定的參數列表,但如果想知道未被顯式指定的參數的系統默認值,就只能使用jinfo的-flag選項進行查詢了(jdk1.6或可以使用:-XX:+PrintFlagsFinal)。
查看JVM啟動參數:jinfo -flags 20241


查看XX啟動參數:jinfo -flag CMSInitiatingOccupancyFraction 20241
jinfo示例2
可以通過jinfo -flag name=value 來修改可寫屬性;
查看System.getProperties()屬性:jinfo -sysprops 20241
jinfo示例3

jinfo -help:
jinfo示例3

jmap

jmap(Memory Map for Java)命令用于生產堆轉儲快照(一般稱為heapdump或dump文件)。如果不使用jmap命令,要想獲取java堆轉儲快照,還有一些比較“暴力”的手段,通過-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError參數,可以讓虛擬機在OOM異常出現之后自動生成dump文件,通過-XX:+HeapDumpOnCtrlBreak參數則可以使用[Ctrl + Break]鍵讓虛擬機生成dump文件,又或者linux系統下通過kill -3命令發送進程退出信號,也能拿到dump文件。
jmap的作用并不僅僅是為了獲取dump文件,它還可以查詢finalize執行隊列、Java堆和永久代的詳細信息,如空間使用率、當前用的是哪種收集器等。
和jinfo命令一樣,jmap有不少功能在windows平臺下都是受限的,除了生成dump文件的-dump選項和用于查看每個類的實例、空間占用統計的-histo選項在所有操作系統提供之外,其余選項都只能在Linux/Solaris下使用。
jmap工具選項表:

jmap工具選項表

示例
生成dump快照文件,2826為虛擬機進程號:jmap -dump:format=b,file=dump 2826

jhat

Sum JDk提供jhat(JVM Heap Analysis Tool)命令與jmap搭配使用,來分析jmap生成的堆轉儲快照。jhat內置了一個微型的HTTP/HTML服務器,生成dump文件的分析結果后,可以在瀏覽器中查看。在工作中一般不會直接使用jhat命令來分析dump文件,一般會使用比較高級的如:Eclipse Memory Analyzer、IBM HeapAnalyzer等工具來分析。
示例
jhat分析dump文件:jhat dump
12345678

Reading from dump...Dump file created Sat Dec 10 19:42:37 CST 2016Snapshot read, resolving...Resolving 1863743 objects.......Snapshot resolved.Started HTTP server on port 7000Server is ready.

屏幕顯示“Server is ready.”的提示后,使用瀏覽器打開http://localhost:7000/


分析結果默認是已包圍單位進行分組顯示,分析內存泄漏問題主要會使用其中的“Heap Histogram”(與jmap-histo功能一樣)與OQL,前者可以找到內存中總容量最大的對象,后者是標準的對象查詢語言,使用類似SQL的語法對內存中的對象進行查詢統計。
IBM HeapAnalyzer示例:
IBM HeapAnalyzer

jstack

jstack(Stack Trace For Java)命令用于生成虛擬機當前時刻的線程快照(一般稱為threaddump或者javacore文件)。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原因,如線程間死鎖、死循環、請求外部資源導致的長時間等待等都是導致線程長時間停頓的常見原因。線程出現停頓的時候通過jstack來查詢各個線程的堆棧,就可以知道沒有響應的線程到底在后臺做些什么事情,或者等待著什么資源。

jstack工具主要選項:

jstack工具主要選項

示例
查看線程堆棧:jstack -l 2826
jstack示例1

在JDk1.5中,java.lang.Thread類新增了一個getAllStackTraces()方法用于獲取虛擬機中所有線程的StackTraceElement對象。使用這個方法可以通過簡單的幾行代碼就完成jstack的大部分功能。

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