JVM性能监控与故障处理工具

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JDK命令行工具

Java开发人员肯定都知道JDK的bin目录中有”java.exe”、”javac.exe”这两个命令行工具,但并非所有程序员都了解过JDK的bin目录之中其他命令行程序的作用。每逢JDK更新版本之时,bin目录下命令行工具的数量和功能总会不知不觉地增加和增强。bin目录的内容如下图所示:


注意 如果读者在工作中需要监控运行于JDK 1.5的虚拟机之上的程序,在程序启动时请添加参数”-Dcom.sun.management.jmxremote”开启JMX管理功能,否则由于部分工具都是基于JMX,它们都将会无法使用,如果被监控程序运行于JDK 1.6的虚拟机之上,那JMX管理默认是开启的,虚拟机启动时无须再添加任何参数。

Sun JDK监控和故障处理工具表:
名称 主要作用
jps 显示指定系统内所有的HotSpot虚拟机进程
jstat 用于收集HotSpot虚拟机各方面的运行数据
jinfo 显示虚拟机配置信息
jmap 生成虚拟机的内存转储快照
jhat 用于分析heapdump(jmap内存转储)文件,它会建立一个HTTP/HTML服务器,让用户可以在浏览器上查看分析结果
jstack 显示虚拟机的线程快照
jps

jps和linux的ps命令类似:可以列出正在运行的虚拟机进程,并显示虚拟机执行的主类(main)函数所在的类、名称以及这些进程的本地虚拟机唯一ID(Local Virtual Machine Identifier,LVMID)。
jps示例1:


jps示例2:
jps示例2

jps工具主要选项

选项 作用
-q 只输出LVMID
-m 输出虚拟机进程启动时传递给主类main()函数的参数
-l 输出主类的全名,如果进程执行的是jar包,输出Jar路径
-v 输出虚拟机进程启动时JVM参数
jstat

jstat(JVM Statistics Monitoring Tool)是用于监视虚拟机各种运行状态信息的命令行工具。它可以本地或远程虚拟机进程中的类装载、内存、垃圾收集、JIT编译等运行数据,在没有GUI图像界面,只提供了纯文本控制台环境的服务器上,它将是运行期定位虚拟机性能问题的首选工具。
示例:jstat -gc 57118 1000 5


此命令大概意思是,每个1000毫秒统计一次进程号为57118的JVM的GC信息,总共统计5次就退出。
jstat选项option代表着用户希望查询的虚拟机信息,主要分为3类:类装载、垃圾收集、运行期编译状况,具体选项及作用请参考下表:

选项 作用
-class 监视类装载、卸载数量、总空间以及类装载所耗费的时间
-gc 监视Java堆状况,包括Eden区、两个survivor区、老年代、永久代等的容量、已用空间、GC时间合计等信息
-gccapacity 监视内容与-gc基本相同,但输出主要关注Java堆各个区域使用到的最大、最小空间
-gcutil 监视内容与-gc基本相同,但输出主要关注已使用空间占总空间的百分比
-gccause 与-gcutil功能一样,但是会额外输出导致上一次GC产生的原因
-gcnew 监视新生代GC状况
-gcnewcapacity 监视内容与-gcnew基本相同,输出主要关注使用到的最大、最小空间
-gcold 监视老年代GC状况
-gcoldcapacity 监视内容与-gcold基本相同,输出主要关注使用到的最大、最小空间
-gcpermcapacity 输出永久代使用到的最大、最小空间
-compiler 输出JIT编译器编译过的方法、耗时等信息
-printcompilation 输出已经被JIT编译的方法

jstat根据不同的选项会列出不同的列,具体列描述参考下表:

jstat列描述参考.png
jinfo

jinfo(Configguration Info for Java)的作用是实时地查看和调整虚拟机各项参数。使用jps命令的-v参数可以查看虚拟机启动时显式指定的参数列表,但如果想知道未被显式指定的参数的系统默认值,就只能使用jinfo的-flag选项进行查询了(jdk1.6或可以使用:-XX:+PrintFlagsFinal)。
查看JVM启动参数:jinfo -flags 20241


查看XX启动参数:jinfo -flag CMSInitiatingOccupancyFraction 20241
jinfo示例2
可以通过jinfo -flag name=value 来修改可写属性;
查看System.getProperties()属性:jinfo -sysprops 20241
jinfo示例3

jinfo -help:
jinfo示例3

jmap

jmap(Memory Map for Java)命令用于生产堆转储快照(一般称为heapdump或dump文件)。如果不使用jmap命令,要想获取java堆转储快照,还有一些比较“暴力”的手段,通过-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError参数,可以让虚拟机在OOM异常出现之后自动生成dump文件,通过-XX:+HeapDumpOnCtrlBreak参数则可以使用[Ctrl + Break]键让虚拟机生成dump文件,又或者linux系统下通过kill -3命令发送进程退出信号,也能拿到dump文件。
jmap的作用并不仅仅是为了获取dump文件,它还可以查询finalize执行队列、Java堆和永久代的详细信息,如空间使用率、当前用的是哪种收集器等。
和jinfo命令一样,jmap有不少功能在windows平台下都是受限的,除了生成dump文件的-dump选项和用于查看每个类的实例、空间占用统计的-histo选项在所有操作系统提供之外,其余选项都只能在Linux/Solaris下使用。
jmap工具选项表:

jmap工具选项表

示例
生成dump快照文件,2826为虚拟机进程号:jmap -dump:format=b,file=dump 2826

jhat

Sum JDk提供jhat(JVM Heap Analysis Tool)命令与jmap搭配使用,来分析jmap生成的堆转储快照。jhat内置了一个微型的HTTP/HTML服务器,生成dump文件的分析结果后,可以在浏览器中查看。在工作中一般不会直接使用jhat命令来分析dump文件,一般会使用比较高级的如:Eclipse Memory Analyzer、IBM HeapAnalyzer等工具来分析。
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.

屏幕显示“Server is ready.”的提示后,使用浏览器打开http://localhost:7000/


分析结果默认是已包围单位进行分组显示,分析内存泄漏问题主要会使用其中的“Heap Histogram”(与jmap-histo功能一样)与OQL,前者可以找到内存中总容量最大的对象,后者是标准的对象查询语言,使用类似SQL的语法对内存中的对象进行查询统计。
IBM HeapAnalyzer示例:
IBM HeapAnalyzer

jstack

jstack(Stack Trace For Java)命令用于生成虚拟机当前时刻的线程快照(一般称为threaddump或者javacore文件)。线程快照就是当前虚拟机内每一条线程正在执行的方法堆栈集合,生成线程快照的主要目的是定位线程出现长时间停顿的原因,如线程间死锁、死循环、请求外部资源导致的长时间等待等都是导致线程长时间停顿的常见原因。线程出现停顿的时候通过jstack来查询各个线程的堆栈,就可以知道没有响应的线程到底在后台做些什么事情,或者等待着什么资源。

jstack工具主要选项:

jstack工具主要选项

示例
查看线程堆栈:jstack -l 2826
jstack示例1

在JDk1.5中,java.lang.Thread类新增了一个getAllStackTraces()方法用于获取虚拟机中所有线程的StackTraceElement对象。使用这个方法可以通过简单的几行代码就完成jstack的大部分功能。

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