JVM虚拟机专题之图形化监控工具-VisualVM

Posted 2022-05-10 敲代码的程序狗

VisualVM（All-in-One Java Troubleshooting Tool）是功能最强大的运行监视和故障处理程序之一，它集成了多种性能统计工具的功能，可以替代jstat，jmap，jstack，也可以替代JConsole的使用。VisualVM有一个很大的优点：不需要被监视的程序基于特殊的Agent去运行，因此它的通用性很强，对应用程序实际性能的影响也较小，使得它可以直接应用在生产环境中。

还有一大特点就是支持插件扩展，有了插件的扩展能力，就可以支持更多的功能，例如

• 显示虚拟机进程以及进程的配置、环境信息（jps、jinfo）。
• 监视应用程序的处理器、垃圾收集、堆、方法区以及线程的信息（jstat、jstack）。
• dump以及分析堆转储快照（jmap、jhat）。
• 方法级的程序运行性能分析，找出被调用最多、运行时间最长的方法。
• 离线程序快照：收集程序的运行时配置、线程dump、内存dump等信息建立一个快照，可以将快照发送开发者处进行Bug反馈。

打开并连接

程序是在%JAVA_HOME%/bin的目录下，直接双击即可启动客户端，如下图

此监控工具默认的功能较少，我们首先要安装一些插件，方便我们监控使用，点击工具->插件打开插件的安装页面，并选择自己需要的插件下载即可，如下

如果下载不了，请重新设置插件中心配置

根据自己的jdk版本在插件中心页面找到对应版本的地址，然后点击进入，最上面的Catalog URL就是需要的配置中心地址：visualvm.github.io/pluginscent…

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和Jconsole一样，有两种连接方式，一个是本地连接，另一个是远程连接

本地连接：在控制台可以看到本地出现的Java程序，直接双击或者右键打开 即可

远程连接：右键选择JMX连接，输入连接信息IP:端口 点击确定即可(本地节点会下出现一个jmx的图标)前提是Java程序已经添加以下参数启动

-Djava.rmi.server.hostname=127.0.0.1   //远程服务器的IP(本地可访问)
-Dcom.sun.management.imxremote      
-Dcom.sun.management.jmxremote.port=5555  // 远程服务器的端口(随便定一个，用于JMX管理该进程)
-Dcom.sun.management.jmxremote.authenticate=false  // 是否验证(true的话需要配置密码，自行百度吧)
-Dcom.sun.management.jmxremote.ssl=false   //ssl控制

如下两个相同的应用，一个是远程的连接，一个是本地的连接

应用概述

这个概述tab可以查看应用的基本信息，例如java版本，主类，jvm参数(启动参数)，系统属性等

监控信息

切换到监控tab 可以看到应用的CPU，堆，元空间，类加载以及线程数的总体变化情况。页面上还有两个按钮执行垃圾回收和堆dump，操作按钮可以立即执行full gc(下图堆大小减少)和生存堆快照。

线程分析

切换到线程tab可以看到应用中线程的信息，展现了线程的数量，右上角有个线程Dump的按钮，可以下载当前所有现场的堆栈信息(相当于jstack)。最下面还可以点击每个线程，展示每个线程的信息，如果存在死锁，会以红色字体给出提示，如下图

点击线程Dump按钮，获取的堆栈信息，例如其中的死锁信息，可以直接看到发生死锁的具体位置

性能分析

切换到抽样器tab 可以看到共有CPU和内存两个性能采样器，可以实时的监控对应应用的CPU和内存变化。CPU采样器可以将CPU占用时间定位到具体方法，而内存采样器可以查看当前应用的堆信息，根据页面CPU和内存的按钮选择。

CPU采样

下面这个例子让程序占用CPU，看看监控上是什么样子

public class Test2 
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException 
        fullCpu();
    
    private static void fullCpu() throws InterruptedException 
        long startTime = 0;
        while (true) 
            startTime = System.currentTimeMillis();
            while (System.currentTimeMillis() - startTime < 8) 
            
            Thread.sleep(2);
        
    

如下图Test2.fullCpu()方法占用了大量的CPU时间，而其他方法就比较空闲。通过这个tab，我们可以很快速方便的定位到应用中最耗资源的方法并解决。（而线程CPU时间，可以看到是根据CPU资源消耗大小对线程的排序）

内存采样

通过内存采样可以实时查看每个类内存占用情况，在应用运行的过程中，visual VM实时更新数据，动态的显示各个class内存占用的大小，同时还可以查看每个线程分配的内存大小。如下图

GC信息

切换到Visual GC的tab，可以看到堆的信息变化的图表，包括Metaspace，老年代，新生代的伊甸区，S0区和S1区的实时动态数据。

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-bAxC8ied-1651827587196)(https://upload-images.jianshu.io/upload_images/27937678-68e0fd6620c61533.png?imageMogr2/auto-orient/strip%7CimageView2/2/w/1240)]

Btrace动态跟踪

Btrace的作用是使在不停机的情况下，通过Hotspot虚拟机的Instrument功能动态的加入调试代码。可以跟踪指定的方法调用，构造函数以及系统内存等信息，我感觉主要的意义在于当程序出现问题时，排查错误的一些必要信息时 (譬如方法参数、返回值等)，在开发时并没有打印到日志之中以至于不得不停掉服务时，都可以通过调试增量来加入日志代码以解决问题。

可以说Btrace是检查和解决线上问题的大招，不用重启服务，通过脚本命令执行。

安装Btrace插件之后在对应的应用右键选择 Trace Application 就会进入对应的操作面板，一个代码输入的控制页面。

这个举个例子：已经上线的代码出现空指针，但是对应直接看不出具体原因，需要输出一些额外信息辅助判断，或者需要在日志中输出一些额外信息。

线上代码如下

public class Test2 
    public static int add(int a, int b) 
        return a + b;
    
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException 
        while (true)
            int a = (int) Math.round(Math.random() * 100);
            int b = (int) Math.round(Math.random() * 100);
            add(a,b);
            Thread.sleep(2000);
        
    

现在上面的代码已经在线上运行了，但是我现在需要知道a,b两个随机参数的具体值是什么，可以打开Btrace的代码界面，然后填充TracingScript即可，代码如下

/* BTrace Script Template */
import com.sun.btrace.annotations.*;
import static com.sun.btrace.BTraceUtils.*;
​
@BTrace
public class TracingScript 
  /* put your code here */
@OnMethod(clazz="/.*Test2", // 监控以Test2结尾的类
           method="add",
           location=@Location(Kind.RETURN))
 public static void func(int a,int b, @Return int result)
   println("开始===============");
   jstack();
   println(strcat("方法参数A:",str(a)));
   println(strcat("方法参数B:",str(b)));
   println(strcat("方法结果:",str(result)));
  

@OnMethod中参数的clazz需要控制的类，method是类中的方法，location中的Kind.RETURN是指方法结束后输出信息以及堆栈信息。想深入了解这三种参数的具体使用方法请自行百度：“Btrace Java”

然后点击Start按钮就会开始执行，看到控制台输出的信息，如图

BTrace的用途很广泛，打印调用堆栈、参数、返回值只是它最基础的使用形式。还可以实现的功能包括监控指定函数的耗时，获取任意行代码信息，脚本定时，获取类的属性等。

在官网上有使用BTrace进行性能监视、定位连接泄漏、内存泄漏、解决多线程竞争问题等的使用案例，有兴趣的读者可以去网上了解相关信息。

官网在此：github.com/btraceio/bt…

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