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第4章 虚拟机性能监控与故障处理工具

第4章 虚拟机性能监控与故障处理工具

作者: StoneTiny | 来源:发表于2018-11-15 16:00 被阅读0次

Java与C++之间有一堵由内存动态分配和垃圾收集技术所围成的“高墙”，墙外面的人想进去，墙里面的人却想出来。

4.1 概述

经常使用适当的虚拟机监控和分析的工具可以加快我们分析数据、定位解决问题的速度，但在学习工具前，也应当意识到工具永远都是知识技能的一层包装，没有什么工具是“秘密武器”，不可能学会了就能包治百病。

4.2 JDK的命令行工具

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

bin目录
名称 主要作用
jps JVM Process Status Tool，显示指定系统内所有的HotSpot虚拟机进程
jstat JVM Statistics Monitoring Tool，用于收集HotSpot虚拟机各方面的运行数据
jinfo Configuration Info for Java，显示虚拟机配置信息
jmap Memory Map for Java，生成虚拟机的内存转出快照(heapdump文件)
jhat JVM Heap Dump Browser，分析heapdump文件，可以在浏览器查看结果
jstack stack trace for java，显示虚拟机的线程快照
jconsole Java监视与管理控制台
jvisualvm 多合一故障处理工具

4.2.1 jps：虚拟机进程状况工具

显示虚拟机执行主类（Main Class,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）

参数 主要作用
-q 只输出LVMID，省略主类的名称
-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 
jps -q
24113
17523
24517
17429
30798
29903

jps -l
24113 org.apache.catalina.startup.Bootstrap
17523 soul-keeper-consumer.jar
24517 org.apache.catalina.startup.Bootstrap
17429 soul-keeper-provider.jar
30825 sun.tools.jps.Jps
29903 rivan-dev.jar

jps -l -v
24113 org.apache.catalina.startup.Bootstrap -Djava.util.logging.config.file=/root/apache-tomcat-8.0.22-magina/conf/logging.properties -Djava.util.logging.manager=org.apache.juli.ClassLoaderLogManager -Djava.security.egd=file:/dev/./urandom -Xdebug -Xrunjdwp:transport=dt_socket,server=y,suspend=n,address=8017 -Djava.endorsed.dirs=/root/apache-tomcat-8.0.22-magina/endorsed -Dcatalina.base=/root/apache-tomcat-8.0.22-magina -Dcatalina.home=/root/apache-tomcat-8.0.22-magina -Djava.io.tmpdir=/root/apache-tomcat-8.0.22-magina/temp
17523 soul-keeper-consumer.jar
24517 org.apache.catalina.startup.Bootstrap -Djava.util.logging.config.file=/root/apache-tomcat-8.0.22-quanzhu/conf/logging.properties -Djava.util.logging.manager=org.apache.juli.ClassLoaderLogManager -Djava.endorsed.dirs=/root/apache-tomcat-8.0.22-quanzhu/endorsed -Dcatalina.base=/root/apache-tomcat-8.0.22-quanzhu -Dcatalina.home=/root/apache-tomcat-8.0.22-quanzhu -Djava.io.tmpdir=/root/apache-tomcat-8.0.22-quanzhu/temp
17429 soul-keeper-provider.jar
30846 sun.tools.jps.Jps -Denv.class.path=.:/usr/lib/jvm/jdk1.8.0_162/lib:/usr/lib/jvm/jdk1.8.0_162/jre/lib -Dapplication.home=/usr/lib/jvm/jdk1.8.0_162 -Xms8m
29903 rivan-dev.jar

jps -l -m
24113 org.apache.catalina.startup.Bootstrap start
31233 sun.tools.jps.Jps -l -m
17523 soul-keeper-consumer.jar --spring.profiles.active=stage
24517 org.apache.catalina.startup.Bootstrap start
17429 soul-keeper-provider.jar --spring.profiles.active=stage
29903 rivan-dev.jar --spring.profiles.active=stage

4.2.2 jstat：虚拟机统计信息监视工具

参数 主要作用
-class 监视类状态、卸载数量、总空间及类装载所耗费的时间
-gc 监视Java堆状态，包括Eden、2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和最小空间
-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的状况
-gcnewcapacity 监视内容与-gcnew 基本相同，输出主要关注使用到的最大和最小空间
-gcold 监视老年代GC的状况
-gcoldcapacity 监视内容与-gcold基本相同，输出主要关注使用到的最大和最小空间
-gcpermecapacity 输出永久代使用到最大和最小空间
-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-gc
  • 查询LVMID=17429 java堆情况，250毫秒，查询20次
jstat -gc 17429 250 20
 S0C    S1C    S0U    S1U      EC       EU        OC         OU       MC     MU    CCSC   CCSU   YGC     YGCT    FGC    FGCT     GCT   
14336.0 8192.0  0.0   7834.5 255488.0 190856.5  103424.0   27746.9   58752.0 55293.1 7040.0 6358.6     17    0.263   2      0.220    0.483
14336.0 8192.0  0.0   7834.5 255488.0 190856.5  103424.0   27746.9   58752.0 55293.1 7040.0 6358.6     17    0.263   2      0.220    0.483
14336.0 8192.0  0.0   7834.5 255488.0 190856.5  103424.0   27746.9   58752.0 55293.1 7040.0 6358.6     17    0.263   2      0.220    0.483
14336.0 8192.0  0.0   7834.5 255488.0 190856.5  103424.0   27746.9   58752.0 55293.1 7040.0 6358.6     17    0.263   2      0.220    0.483
14336.0 8192.0  0.0   7834.5 255488.0 190856.5  103424.0   27746.9   58752.0 55293.1 7040.0 6358.6     17    0.263   2      0.220    0.483
14336.0 8192.0  0.0   7834.5 255488.0 190856.5  103424.0   27746.9   58752.0 55293.1 7040.0 6358.6     17    0.263   2      0.220    0.483
14336.0 8192.0  0.0   7834.5 255488.0 190856.5  103424.0   27746.9   58752.0 55293.1 7040.0 6358.6     17    0.263   2      0.220    0.483
14336.0 8192.0  0.0   7834.5 255488.0 190856.5  103424.0   27746.9   58752.0 55293.1 7040.0 6358.6     17    0.263   2      0.220    0.483
14336.0 8192.0  0.0   7834.5 255488.0 190856.5  103424.0   27746.9   58752.0 55293.1 7040.0 6358.6     17    0.263   2      0.220    0.483
14336.0 8192.0  0.0   7834.5 255488.0 190856.5  103424.0   27746.9   58752.0 55293.1 7040.0 6358.6     17    0.263   2      0.220    0.483
14336.0 8192.0  0.0   7834.5 255488.0 190856.5  103424.0   27746.9   58752.0 55293.1 7040.0 6358.6     17    0.263   2      0.220    0.483
14336.0 8192.0  0.0   7834.5 255488.0 190856.5  103424.0   27746.9   58752.0 55293.1 7040.0 6358.6     17    0.263   2      0.220    0.483
14336.0 8192.0  0.0   7834.5 255488.0 190856.5  103424.0   27746.9   58752.0 55293.1 7040.0 6358.6     17    0.263   2      0.220    0.483
14336.0 8192.0  0.0   7834.5 255488.0 190856.5  103424.0   27746.9   58752.0 55293.1 7040.0 6358.6     17    0.263   2      0.220    0.483
14336.0 8192.0  0.0   7834.5 255488.0 190856.5  103424.0   27746.9   58752.0 55293.1 7040.0 6358.6     17    0.263   2      0.220    0.483
14336.0 8192.0  0.0   7834.5 255488.0 190856.5  103424.0   27746.9   58752.0 55293.1 7040.0 6358.6     17    0.263   2      0.220    0.483
14336.0 8192.0  0.0   7834.5 255488.0 190856.5  103424.0   27746.9   58752.0 55293.1 7040.0 6358.6     17    0.263   2      0.220    0.483
14336.0 8192.0  0.0   7834.5 255488.0 190856.5  103424.0   27746.9   58752.0 55293.1 7040.0 6358.6     17    0.263   2      0.220    0.483
14336.0 8192.0  0.0   7834.5 255488.0 190856.5  103424.0   27746.9   58752.0 55293.1 7040.0 6358.6     17    0.263   2      0.220    0.483
14336.0 8192.0  0.0   7834.5 255488.0 190856.5  103424.0   27746.9   58752.0 55293.1 7040.0 6358.6     17    0.263   2      0.220    0.483
  • 查询LVMID=17429 java堆情况，250毫秒，查询20次,结果以百分比显示
  jstat -gcutil 17429 250 20
  S0     S1     E      O      M     CCS    YGC     YGCT    FGC    FGCT     GCT   
  0.00  95.64  75.39  26.83  94.11  90.32     17    0.263     2    0.220    0.483
  0.00  95.64  75.39  26.83  94.11  90.32     17    0.263     2    0.220    0.483
  0.00  95.64  75.39  26.83  94.11  90.32     17    0.263     2    0.220    0.483
  0.00  95.64  75.39  26.83  94.11  90.32     17    0.263     2    0.220    0.483
  0.00  95.64  75.39  26.83  94.11  90.32     17    0.263     2    0.220    0.483
  0.00  95.64  75.39  26.83  94.11  90.32     17    0.263     2    0.220    0.483
  0.00  95.64  75.39  26.83  94.11  90.32     17    0.263     2    0.220    0.483
  0.00  95.64  75.39  26.83  94.11  90.32     17    0.263     2    0.220    0.483
  0.00  95.64  75.39  26.83  94.11  90.32     17    0.263     2    0.220    0.483
  0.00  95.64  75.39  26.83  94.11  90.32     17    0.263     2    0.220    0.483
  0.00  95.64  75.39  26.83  94.11  90.32     17    0.263     2    0.220    0.483
  0.00  95.64  75.39  26.83  94.11  90.32     17    0.263     2    0.220    0.483
  0.00  95.64  75.39  26.83  94.11  90.32     17    0.263     2    0.220    0.483
  0.00  95.64  75.39  26.83  94.11  90.32     17    0.263     2    0.220    0.483
  0.00  95.64  75.39  26.83  94.11  90.32     17    0.263     2    0.220    0.483
  0.00  95.64  75.39  26.83  94.11  90.32     17    0.263     2    0.220    0.483
  0.00  95.64  75.39  26.83  94.11  90.32     17    0.263     2    0.220    0.483
  0.00  95.64  75.39  26.83  94.11  90.32     17    0.263     2    0.220    0.483
  0.00  95.64  75.39  26.83  94.11  90.32     17    0.263     2    0.220    0.483
  0.00  95.64  75.39  26.83  94.11  90.32     17    0.263     2    0.220    0.483

两个Survivor区（S0、S1,表示 Survivor0、Survivor1） Eden(E,新生代) 老年代（O，表示old） YGC（表示Young GC）10次 FGC（Full GC）3次FGCT（Full GC Time）耗时，GCT（表示总耗时）

4.2.3 jinfo：Java配置信息工具

参数 主要作用
-flag 调整虚拟机参数 jinfo -flag +PrintGCDetails 1479
-flags 查看指定进程所有参数 jinfo -flags 1479
-sysprops 打印虚拟机进程系统内容 jinfo -sysprops 1479
无参 打印所有 jinfo 1479 
jinfo -flags 17429
Attaching to process ID 17429, please wait...
Debugger attached successfully.
Server compiler detected.
JVM version is 25.162-b12
Non-default VM flags: -XX:CICompilerCount=3 -XX:InitialHeapSize=130023424 -XX:MaxHeapSize=2051014656 -XX:MaxNewSize=683671552 -XX:MinHeapDeltaBytes=524288 -XX:NewSize=42991616 -XX:OldSize=87031808 -XX:+UseCompressedClassPointers -XX:+UseCompressedOops -XX:+UseParallelGC 
Command line:

4.2.4 jmap：Java内存映像工具

参数 主要作用
-dump 生成堆转储快照，格式为-dump:[live,]format=b,file=<filename>，不建议使用
-finalizerinfo 显示在F-Queue中等待Finalizer线程执行finalize方法的对象
-heap 显示java堆详细信息，回收器种类、参数配置、分代状况等
-histo 显示堆中对象统计信息，包括类、实例数量、合计容量，会先触发GC，再统计信息，不建议使用
-permstat 查看永久代内存状态，比较耗时，会暂停应用，不建议使用
-F 强制生成dump快照，当-dump失效时，再使用此命令

4.2.5 jhat：虚拟机堆转储快照分析工具

虚拟机堆转储快照分析工具，这里分析jmap堆转储快照的文件。耗时、耗资源，一般不会再服务器上直接分析。一把使用其他工具，比如VisualVM。

4.2.6 jstack：Java堆栈跟踪工具

Java堆栈跟踪工具，生成虚拟机当前时刻的线程快照（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。

参数 主要作用
-m 如果调用本地方法，则显示C/C++的堆栈 jstack -m 1479
-l 除堆栈外，显示关于锁的附加信息 jstack -l 1479
-F 当正常输出的请求不被响应时，强制输出线程堆栈 jstack -F 1479

在JDK 1.5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 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，在实际项目中不妨调用这个方法做个管理员页面，可以随时使用浏览器来查看线程堆栈。

for (Map.Entry<Thread, StackTraceElement[]> stackTrace : Thread.getAllStackTraces().entrySet()) {
    Thread thread = stackTrace.getKey();
    StackTraceElement[] stack = stackTrace.getValue();
    if (thread.equals(Thread.currentThread())) {
        continue;
    }
    System.out.print("\n线程：" + thread.getName() + "\n");
    for (StackTraceElement element : stack) {
        System.out.print("\t" + element + "\n");
    }
}

线程：Reference Handler
    java.lang.Object.wait(Native Method)
    java.lang.Object.wait(Object.java:502)
    java.lang.ref.Reference.tryHandlePending(Reference.java:191)
    java.lang.ref.Reference$ReferenceHandler.run(Reference.java:153)

线程：Signal Dispatcher

线程：Finalizer
    java.lang.Object.wait(Native Method)
    java.lang.ref.ReferenceQueue.remove(ReferenceQueue.java:143)
    java.lang.ref.ReferenceQueue.remove(ReferenceQueue.java:164)
    java.lang.ref.Finalizer$FinalizerThread.run(Finalizer.java:212)

线程：Monitor Ctrl-Break
    java.net.SocketInputStream.socketRead0(Native Method)
    java.net.SocketInputStream.socketRead(SocketInputStream.java:116)
    java.net.SocketInputStream.read(SocketInputStream.java:171)
    java.net.SocketInputStream.read(SocketInputStream.java:141)
    sun.nio.cs.StreamDecoder.readBytes(StreamDecoder.java:284)
    sun.nio.cs.StreamDecoder.implRead(StreamDecoder.java:326)
    sun.nio.cs.StreamDecoder.read(StreamDecoder.java:178)
    java.io.InputStreamReader.read(InputStreamReader.java:184)
    java.io.BufferedReader.fill(BufferedReader.java:161)
    java.io.BufferedReader.readLine(BufferedReader.java:324)
    java.io.BufferedReader.readLine(BufferedReader.java:389)
    com.intellij.rt.execution.application.AppMainV2$1.run(AppMainV2.java:64)

线程：Attach Listener

4.3 JDK的可视化工具

JDK中除了提供大量的命令行工具外，还有两个功能强大的可视化工具：JConsole和VisualVM，这两个工具是JDK的正式成员，没有被贴上“unsupported and experimental”的标签。

4.3.1 JConsole：Java监视与管理控制台

JConsole

4.3.2 VisualVM：多合一故障处理工具

VisualVM（All-in-One Java Troubleshooting Tool）是到目前为止随JDK发布的功能最强大的运行监视和故障处理程序，并且可以预见在未来一段时间内都是官方主力发展的虚拟机故障处理工具。

VisualVM

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