JVM性能調優監控工具jps、jstack、jmap、jhat、jstat、hprof使用詳解

現實企業級Java開發中,有時候我們會碰到下面這些問題:


  • OutOfMemoryError,內存不足

  • 內存泄露

  • 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中可能被很多人忽視(比如有的人遇到上面的問題只是重啓服務器或者調大內存,而不會深究問題根源),但能夠理解並解決這些問題是Java程序員進階的必備要求。本文將對一些常用的JVM性能調優監控工具進行介紹,希望能起拋磚引玉之用。本文參考了網上很多資料,難以一一列舉,在此對這些資料的作者表示感謝!關於JVM性能調優相關的資料,請參考文末。


A、 jps(Java Virtual Machine Process Status Tool) 

     

    jps主要用來輸出JVM中運行的進程狀態信息。語法格式如下:



    如果不指定hostid就默認爲當前主機或服務器。

    命令行參數選項說明如下:



   比如下面:



B、 jstack


    jstack主要用來查看某個Java進程內的線程堆棧信息。語法格式如下:


  

  命令行參數選項說明如下:


 

   jstack可以定位到線程堆棧,根據堆棧信息我們可以定位到具體代碼,所以它在JVM性能調優中使用得非常多。下面我們來一個實例找出某個Java進程中最耗費CPU的Java線程並定位堆棧信息,用到的命令有ps、top、printf、jstack、grep。


    第一步先找出Java進程ID,我部署在服務器上的Java應用名稱爲mrf-center:


    

      得到進程ID爲21711,第二步找出該進程內最耗費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,我這裏用第三個,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爲21742的線程,用



    得到21742的十六進制值爲54ee,下面會用到。    

    OK,下一步終於輪到jstack上場了,它用來輸出進程21711的堆棧信息,然後根據線程ID的十六進制值grep,如下:



    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:



    它是輪詢任務的空閒等待代碼,上面的sigLock.wait(timeUntilContinue)就對應了前面的Object.wait()。


C、 jmap(Memory Map)和jhat(Java Heap Analysis Tool)


    jmap用來查看堆內存使用狀況,一般結合jhat使用。

    jmap語法格式如下:



    如果運行在64位JVM上,可能需要指定-J-d64命令選項參數。



    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查看進程堆內存使用情況,包括使用的GC算法、堆配置參數和各代中堆內存使用情況。比如下面的例子:



    使用jmap -histo[:live] pid查看堆內存中的對象數目、大小統計直方圖,如果帶上live則只統計活對象,如下:



    class name是對象類型,說明如下:



    還有一個很常用的情況是:用jmap把進程內存使用情況dump到文件中,再用jhat分析查看。jmap進行dump命令格式如下:



    我一樣地對上面進程ID爲21711進行Dump:



   dump出來的文件可以用MAT、VisualVM等工具查看,這裏用jhat查看:



     注意如果Dump文件太大,可能需要加上-J-Xmx512m這種參數指定最大堆內存,即jhat -J-Xmx512m -port 9998 /tmp/dump.dat。然後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,最後一項支持OQL(對象查詢語言)。


D、jstat(JVM統計監測工具)


    語法格式如下:



    vmid是Java虛擬機ID,在Linux/Unix系統上一般就是進程ID。interval是採樣時間間隔。count是採樣數目。比如下面輸出的是GC信息,採樣時間間隔爲250ms,採樣數爲4:



    要明白上面各列的意義,先看JVM堆內存佈局:


    可以看出:



    現在來解釋各列含義:



E、hprof(Heap/CPU Profiling Tool)


    hprof能夠展現CPU使用率,統計堆內存使用情況。

    語法格式如下:


   

 完整的命令選項如下:



    來幾個官方指南上的實例。

    CPU Usage Sampling Profiling(cpu=samples)的例子:




    上面每隔20毫秒採樣CPU消耗信息,堆棧深度爲3,生成的profile文件名稱是java.hprof.txt,在當前目錄。 


    CPU Usage Times Profiling(cpu=times)的例子,它相對於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用的開始和結束,它的實現使用了字節碼注入技術(BCI):



    Heap Allocation Profiling(heap=sites)的例子:



    Heap 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:



    雖然在JVM啓動參數中加入-Xrunprof:heap=sites參數可以生成CPU/Heap Profile文件,但對JVM性能影響非常大,不建議在線上服務器環境使用。


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