1.Java 監控工具
Java 不僅僅是一種編程語言，而是一個非常豐富的生態系統，它有很多工具。JDK 包含的程序，允許我們編譯自己的程序，以及監視其狀態和 Java 虛擬機在程序執行的完整生命週期內的狀態。
JDK 提供的的 bin 文件夾包含可用於分析和監視的以下程序：
- Java VisualVM (jvisualvm.exe)
- JConsole (jconsole.exe)
- Java Mission Control (jmc.exe)
- Diagnostic Command Tool (jcmd.exe)
我們建議瀏覽此文件夾的內容，瞭解我們掌握的工具。
在本教程中，我們將重點介紹 Java 飛行記錄器。上述工具中不存在此，因爲它不是獨立程序。它的使用與上述兩個工具密切相關 - Java 任務控制和診斷命令工具。
2.基本概念
Java 飛行記錄器 （JFR） 是一種監視工具，用於在 Java 應用程序執行期間收集有關 Java 虛擬機 （JVM） 中事件的信息。JFR 是 JDK 分佈的一部分，並集成到 JVM 中。
JFR 旨在儘可能少地影響正在運行的應用程序的性能。
爲了使用 JFR，我們應該激活它。我們可以通過兩種方式實現此目的：
啓動Java應用程序時
在 Java 應用程序已運行時傳遞 jcmd 工具的診斷命令
JFR 沒有獨立工具。我們使用 Java 任務控制 （JMC），它包含一個插件，允許我們可視化 JFR 收集的數據。
這三個組件（JFR、jcmd 和 JMC）構成了一套完整的套件，用於收集正在運行的 Java 程序的低級運行時信息。在優化程序或診斷程序時，我們可能會發現此信息非常有用。
如果我們的計算機上安裝了各種版本的 Java，請務必確保 Java 編譯器 （javac）、Java 啓動器 （java） 和上述工具（JFR、jcmd 和 JMC）來自同一 Java 版本。否則，由於不同版本的 JFR 數據格式可能不兼容，因此存在無法看到任何有用數據的風險。
JFR 有兩個主要概念：事件和數據流。讓我們簡要地討論一下。
- Events
JFR 收集運行 Java 應用程序時在 JVM 中發生的事件。這些事件與 JVM 本身的狀態或程序的狀態相關。事件具有名稱、時間戳和其他信息（如線程信息、執行堆棧和堆的狀態）。
JFR 收集三種類型的事件：
- 即時事件一旦發生，將立即記錄
- 如果持續時間事件成功指定閾值，則記錄持續時間事件
- 示例事件用於對系統活動進行採樣
- Dataflow
JFR 收集的事件包含大量數據。因此，根據設計，JFR 的速度足夠快，不會妨礙程序。
JFR 將有關事件的數據保存在單個輸出文件 flight.jfr 中。
正如我們所知，磁盤 I/O 操作相當昂貴。因此，JFR 使用各種緩衝區來存儲收集的數據，然後再將數據塊刷新到磁盤。事情可能會變得稍微複雜一點，因爲在同一時刻，一個程序可能有多個具有不同選項的註冊進程。
因此，我們可能會在輸出文件中找到比請求更多的數據，或者它可能不是按時間順序排列的。如果我們使用 JMC，我們甚至可能沒有注意到這一事實，因爲它按時間順序顯示事件。
在某些極少數情況下，JFR 可能無法刷新數據（例如，當事件過多或斷電時）。如果發生這種情況，JFR 會嘗試通知我們輸出文件可能缺少一段數據。
3.如何使用JFR
JFR 是一個實驗功能，因此其使用可能會發生變化。事實上，在早期的發行中，我們必須激活商業功能，以便在生產中使用。但是，從 JDK 11 開始，我們可能會使用它而不激活任何內容。我們始終可以查閱官方的 Java 發行說明，以檢查如何使用此工具。
對於 JDK 8，爲了能夠激活 JFR，我們應該使用選項 " +UnlockCommercialFeatures "和 " +FlightRecorder "啓動 JVM。
如上所述，有兩種方法可以激活 JFR。當我們在啓動應用程序時同時激活它時，我們從命令行執行。當應用程序已在運行時，我們使用診斷命令工具。
3.1 命令行
首先，我們使用標準java編譯器javac將程序的*.java文件編譯成一個*.class。
編譯成功後，我們可以使用以下選項啓動程序：
java -XX:+UnlockCommercialFeatures -XX:+FlightRecorder
-XX:StartFlightRecording=duration=200s,filename=flight.jfr path-to-class-file
其中到類文件的路徑是應用程序的入口點 _.class 文件。
此命令啓動應用程序並激活錄製，錄製將立即啓動，持續不超過 200 秒。收集的數據保存在輸出文件 flight.jfr 中。我們將在下一節中更詳細地介紹其他選項。
3.2 診斷命令行
使用jcmd工具
jcmd 1234 JFR.start duration=100s filename=flight.jfr
在 JDK 11 之前，爲了能夠以這種方式激活 JFR，我們應該使用未鎖定的商業功能啓動應用程序：
java -XX:+UnlockCommercialFeatures -XX:+FlightRecorder -cp ./out/ com.baeldung.Main
應用程序運行後，我們使用其進程 ID 來執行各種命令，這些命令採用以下格式：
jcmd <pid|MainClass> <command> [parameters]
它的命令如下:
- JFR.start – starts a new JFR recording
- JFR.check – checks running JFR recording(s)
- JFR.stop – stops a specific JFR recording
- JFR.dump – copies contents of a JFR recording to file
每個命令都有一系列參數。例如，JFR.start 命令具有以下參數：
- name – name of the recording; it serves to be able to reference this recording later with other commands
- delay – dimensional parameter for a time delay of recording start, the default value is 0s
- duration – dimensional parameter for a time interval of the duration of the recording; the default value is 0s, which means unlimited
- filename – name of a file that contains the collected data
- maxage – dimensional parameter for the maximum age of collected data; the default value is 0s, which means unlimited
- maxsize – maximum size of buffers for collected data in bytes; the default value is 0, which means no max size
在本節的開頭，我們已經看到了這些參數的使用示例。有關參數的完整列表，我們可能始終參閱 Java 飛行記錄的官方文檔。
儘管 JFR 設計爲在 JVM 和應用程序的性能上儘可能少地佔用空間，但最好通過設置至少一個參數來限制收集數據的最大量：持續時間、最大長度或最大大小。
5.例子
我們的程序把對象插入list直到出現OutOfMemeryError異常。
public static void main(String[] args) {
List<Object> items = new ArrayList<>(1);
try {
while (true){
items.add(new Object());
}
} catch (OutOfMemoryError e){
System.out.println(e.getMessage());
}
assert items.size() > 0;
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
System.out.println(e.getMessage());
}
}
不用運行電腦，我們能發現一個缺點：這個while循環一直運行將導致CPU 飆高和內存佔用。我們使用JFR來分析一下。
5.2 開始註冊
用以下命令進行編譯：
javac -d out -sourcepath src/main src/main/com/baeldung/flightrecorder/FlightRecorder.java
在 *out/com/baeldung/flightrecorder* 目錄下會發現一個文件 *FlightRecorder.class*
java -XX:+UnlockCommercialFeatures -XX:+FlightRecorder
-XX:StartFlightRecording=duration=200s,filename=flight.jfr
-cp ./out/ com.baeldung.flightrecorder.FlightRecorder
5.3 可視化
在視圖的左側，我們看到"常規"、內存、代碼和線程等部分。每個部分包含包含詳細信息的各種選項卡。例如，"代碼"部分的選項卡"熱方法"包含方法調用的統計信息：
在此選項卡中，我們可以發現示例程序的另一個缺點：方法 java.util.Array.grow（int）已調用 17 次，以便在每次沒有足夠的空間來添加對象時放大數組容量。
在更現實的程序中，我們可能會看到許多其他有用的信息：
有關已創建對象的統計信息，當它們被垃圾回收器創建和銷燬時
關於線程的年表的詳細報告，當他們被鎖定或活動
應用程序正在執行的 I/O 操作。