Java之JVM监控工具分享

Posted 2021-02-14 loveincode

Java之JVM监控工具分享

JVM的基本知识常用的也就是类加载机制，内存区域、分配、OOM，GC，JVM参数调优

几个链接自己看：

• 内存区域&类加载机制
• 分配策略&垃圾回收算法、收集器

今天结合代码讲一讲常用的java自带工具讲解，这些命令一般都是jdk/lib/tools.jar中。用来监控诊断我们的Java环境。

官方说明： https://docs.oracle.com/en/java/javase/11/tools/

1. jps

显示当前用户的所有java进程的PID 以及主类名

jps              : 显示当前用户的所有java进程的PID 以及主类名
jps -v           : 打印传递给 Java 虚拟机的参数（如-XX:+UnlockExperimentalVMOptions -XX:+UseZGC）
jps -m           : 打印传递给主类的参数
jps -l           : 打印模块名以及包名

默认开启(UsePerfData)，若加上-XX:-UsePerfData 则无法找到进程。

2. jstack

功能 jstack不仅会打印线程的栈轨迹、线程状态（BLOCKED）、持有的锁（locked…）以及正在请求的锁（waiting to lock …），而且还会分析出具体的死锁。

jstack pid       : 查看线程情况
jstack -F pid    : 正常输出不被响应时，使用该指令
jstack -l pid    : 除堆栈外，显示关于锁的附件信息

3. jstat

功能 允许用户查看目标 Java 进程的类加载、即时编译以及垃圾回收相关的信息。它常用于检测垃圾回收GC问题以及内存泄漏问题。
显示进程中的类装载、内存、垃圾收集、JIT编译等运行数据。
常用指令

jstat -class pid              : 打印类装载、类卸载、总空间以及所消耗的时间
jstat -compiler pid           : 打印即时编译相关的数据
jstat -printcompilation pid   : 打印即时编译相关的数据
jstat -gc pid 1s 20           : 查询垃圾收集情况，每1秒查询一次，一共查询20次。
jstat -gccause pid            : 额外输出上次GC原因
...剩下的都是以-gc为前缀的子命令，它们将打印垃圾回收相关的数据。
加上 -t参数 每行数据之前打印目标 Java 进程的启动时间

我们可以看到，这两个 Survivor 区的容量相等，而且始终有一个 Survivor 区的内存使用量为 0。
在这种情况下，Java 虚拟机会将这块内存区域回收，并标记为可分配的状态。这样子做的结果是，堆中可能完全没有 Survivor 内存区域，因而相应的 S1C 和 S1U 将会是 0。

我们可以比较 Java 进程的启动时间以及总 GC 时间（GCT 列），或者两次测量的间隔时间以及总GC时间的增量，来得出 GC 时间占运行时间的比例。
如果该比例超过 20%，则说明目前堆的压力较大；如果该比例超过 90%，则说明堆里几乎没有可用空间，随时都可能抛出 OOM 异常。

jstat还可以用来判断是否出现内存泄漏。在长时间运行的 Java 程序中，我们可以运行jstat命令连续获取多行性能数据，并取这几行数据中 OU 列（即已占用的老年代内存）的最小值。
然后，我们每隔一段较长的时间重复一次上述操作，来获得多组 OU 最小值。如果这些值呈上涨趋势，则说明该 Java 程序的老年代内存已使用量在不断上涨，这意味着无法回收的对象在不断增加，因此很有可能存在内存泄漏。

CGC 和 CGCT，它们分别代表并发 GC Stop-The-World 的次数和时间。

S0C:年轻代中第一个survivor（幸存区）的容量 (kb)
S1C:年轻代中第二个survivor（幸存区）的容量 (kb)
S0U:年轻代中第一个survivor（幸存区）目前已使用空间 (kb)
S1U:年轻代中第二个survivor（幸存区）目前已使用空间 (kb)
EC:年轻代中Eden（伊甸园）的容量 (kb)
EU:年轻代中Eden（伊甸园）目前已使用空间 (kb)
OC:老年代的容量 (kb)
OU:老年代目前已使用空间 (kb)
MC:元空间的容量 (kb)
MU:元空间目前已使用空间 (kb)
CCSC:压缩类的容量 (kb)
CCSU:压缩类目前已使用空间 (kb)
YGC:年轻代垃圾回收次数
YGCT:年轻代垃圾回收消耗时间
FGC:老年代垃圾回收次数
FGCT:老年代垃圾回收消耗时间
GCT:垃圾回收消耗总时间

4. jmap

功能 生成堆转储快照（heapdump） 用户统计目标 Java 进程的堆中存放的 Java 对象，并将它们导出成二进制文件。查询Java堆和永久代的详细信息，使用率，使用大小，查询finalize执行队列的信息
常用指令

jmap -heap  pid                     : 打印jvm heap的情况  
jmap -histo pid                     : 打印jvm heap的直方图。其输出信息包括类名，对象数量，对象占用大小。 并按照内存使用量从多至少的顺序排列
jmap -histo:live pid                : JVM会先触发gc，然后再统计信息，只统计堆中的存活对象的情况  
jmap -dump:format=b,file=map.log pid: 将内存使用的详细情况输出到文件，之后一般使用其他工具进行分析。同样，-dump:live只保存堆中的存活对象。
jmap -clstats pid                   : 打印被加载类的信息
jmap -finalizerinfo pid             : 该子命令将打印所有待 finalize 的对象。
jmap -permstat pid                  : 打印permanent generation heap情况

我们通常会利用jmap -dump:live,format=b,file=filename.bin命令，将堆中所有存活对象导出至一个文件之中。
这里format=b将使jmap导出与hprof（在 Java 9 中已被移除）、-XX:+HeapDumpAfterFullGC、-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError格式一致的文件。这种格式的文件可以被其他 GUI 工具查看。

jmap（以及jinfo、jstack和jcmd）依赖于 Java 虚拟机的Attach API，因此只能监控本地 Java 进程。
一旦开启 Java 虚拟机参数DisableAttachMechanism（即使用参数-XX:+DisableAttachMechanism），基于 Attach API 的命令将无法执行。反过来说，如果你不想被其他进程监控，那么你需要开启该参数。

5. jhat

功能 一般与jmap搭配使用，用来分析jmap生成的堆转储文件。
由于有很多可视化工具（Eclipse Memory Analyzer 、IBM HeapAnalyzer）可以替代，所以很少用。不过在没有可视化工具的机器上也是可用的。
常用指令

jmap -dump:format=b,file=map.log pid   : 将内存使用的详细情况输出到文件
jhat map.log                           : 解析Java堆转储文件,并启动一个 web server

演示：https://www.cnblogs.com/baihuitestsoftware/articles/6406271.html

6. jinfo

功能 打印目标 Java 进程的配置参数
实时查看和调整虚拟机参数，可以显示未被显示指定的参数的默认值（jps -v 则不能）。

jinfo pid :可用来查看目标 Java 进程的参数，如传递给 Java 虚拟机的-X（即输出中的 jvm_args）、-XX参数（即输出中的 VM Flags），以及可在 Java 层面通过System.getProperty获取的-D参数（即输出中的 System Properties）。

7. jcmd

可以用来实现前面除了jstat之外所有命令的功能。
详见 :https://www.jianshu.com/p/388e35d8a09b

8. javap

javap 是一个能够将 class 文件反汇编成人类可读格式的工具。 ASM字节码操作：https://blog.csdn.net/ohcezzz/article/details/78416176

默认情况下 javap 会打印所有非私有的字段和方法，
-p 打印私有的字段和方法。
-v 打印所有信息。
-c 查阅方法对应的字节码

附：

一只懂JVM参数的狐狸

代码验证

@Slf4j
public class JvmTest {

    private byte[] memory;

    public JvmTest(byte[] memory) {
        this.memory = memory;
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

        GC测试();
        //死循环();
        //死锁();
    }

    public static void GC测试() throws InterruptedException {
        for (int i = 1; i < 5; i++) {
            byte[] b = new byte[50 * 1024 * 1024];
            log.info("分配了50M空间给数组");
            Thread.sleep(10000);
        }
        //方法区中常量引用对象 (虚拟机栈（栈帧中的局部变量）中引用的对象 - 方法区中的静态变量引用的对象 - 本地方法栈中JNI（即一般说的Native方法）中引用的对象)
        JvmTest jvmTest = new JvmTest(new byte[50 * 1024 * 1024]);
        log.info("分配了50M空间给对象");
        log.info("调用了System.gc()");
        System.gc();
        jvmTest = null;
        Thread.sleep(10000);
        log.info("调用了System.gc()");
        System.gc();
        Thread.sleep(3000000);
    }

    public static void 死循环() {
        while (true) {
        }
    }

    public static void 死锁() {
        String obj1 = "obj1";
        String obj2 = "obj2";
        Runnable r1 = () -> {
            log.info("r1 running");
            while (true) {
                synchronized (obj1) {
                    log.info("r1 lock obj1");
                    try {
                        //获取obj1后先等一会儿，让Lock2有足够的时间锁住obj2
                        Thread.sleep(3000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    synchronized (obj2) {
                        log.info("r1 lock obj2");
                    }
                }
            }
        };
        Runnable r2 = () -> {
            log.info("r2 running");
            while (true) {
                synchronized (obj2) {
                    log.info("r2 lock obj2");
                    try {
                        Thread.sleep(3000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    synchronized (obj1) {
                        log.info("r2 lock obj1");
                    }
                }
            }
        };
        Thread a = new Thread(r1);
        Thread b = new Thread(r2);
        a.start();
        b.start();
    }
}