Java 自带性能监控工具：监视和管理控制台 jconsole 的使用

Posted 2022-11-24 yuming1983

1. 前言
想验证你对 jvm 配的一些调优参数(比如 Xms、Xmx 等)有没有起作用吗？
想不想实时监控你自定义的线程池的在实际运行时的线程个数、有没有死锁？
应用出现 java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space，你知道需要去调整 Xms、Xmx。想不想实时监控你的 Java 应用的堆内存使用情况，并根据峰值等数据设置最适合你的 Xms、Xmx 等参数？
应用出现 java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space，你知道需要去调整 XX:PermSize、XX:MaxPermSize。想不想找到你的应用的永久区 PermGen 的使用峰值，并根据其去设置合理的 XX:PermSize、XX:MaxPermSize 等参数？
我们都知道，JVM 堆内存划分为年轻代和年老代。JVM 默认下的年老代与年轻代的比例(即 XX:NewRatio，这个名字容易让人产生混淆，即认为是年轻代比年老代)为 2(即把 JVM 堆内存平均分成了三份，年老大占用了两份，而年轻代占用一份。参考资料 Sun Java System Application Server Enterprise Edition 8.2 Performance Tuning Guide)，这个比例并不适合所有情况，特别是当你的应用里局部变量远远大于全局变量，而且大量局部变量生命周期都很短的时候。如何根据应用实时的运行运行情况合理配置年轻代(Young Generation，即 Eden 区和两个 Survivor 区之和)和年老代(Old Generation，即 Tenured 区)的比例 XX:NewRatio 值？
Java 自带性能监控工具：监视和管理控制台 jconsole，它可以提供 Java 某个进程的内存、线程、类加载、jvm 概要以及 MBean 等的实时信息，也许能够对以上问题提供参考。

 

2. JVM 一些参数
在启动 jconsole 之前我们先来回顾一下 JVM 的一些主要参数：
-Xms 初始/最小堆内存大小
-Xmx 最大堆内存大小
-Xmn 年轻代大小
-XX:NewSize 年轻代大小
-XX:MaxNewSize 年轻代最大值
-XX:NewRatio 年老代与年轻代比值
-XX:MaxPermSize 持久代最大值
-XX:PermSize 持久代初始值
有些资料说，Xms、Xmx 设置的是 JVM 内存大小，是不对的，JVM 除了留给开发人员使用的堆内存之外还有非堆内存。
读者可能发现，有三种方式可以划分年轻代大小：-Xmn 方式、-XX:NewSize + -XX:MaxNewSize 方式、-XX:NewRatio 方式。三种都可以，优先级从高到低依次是 -XX:NewSize + -XX:MaxNewSize 方式、-Xmn 方式、-XX:NewRatio 方式，也就是说配置了前面优先级高的后面的优先级低的就被覆盖掉了。

 

3. 本机启用 jconsole 以监控 Java 进程
CMD 切换到 %JAVA_HOME%/bin 目录，直接执行 jconsole

即可打开 Java 监视和管理控制台：

 

 

 本地进程列表里显示了所有本地执行中的 Java 进程，双击你感兴趣的那个进程(比如 PID 为 8504 那个)，即可对该进程进行监控了：

 

 

 

 

 

4. 远程监控 Java 进程

要对 Java 进程进行远程监控，在启动它的时候需要启用 JMX。
以远程主机上的 tomcat 为例，先为 jmx 找一个可用的远程端口，比如 9999：

 

 

 No news is good news~在 %TOMCAT_HOME%/bin/catalina.sh 文件的前面加上以下配置：

JAVA_OPTS="-Xms1024m -Xmx2048m -XX:MaxPermSize=128m -Dcom.sun.management.jmxremote.port=9999 -Dcom.sun.management.jmxremote.ssl=false -Dcom.sun.management.jmxremote.authenticate=false"

如图

这样写在 tomcat 关闭的时候(执行 %tomcat%/bin/shutdown.sh)会报端口已使用异常：

错误: 代理抛出异常错误: java.rmi.server.ExportException: Port already in use: 9999; nested exception is: 
        java.net.BindException: 地址已在使用

这是因为 tomcat 在启动、停止的时候都会执行 JAVA_OPTS 配置。这样就只能使用 kill -9 来关闭 tomcat 了...

解决办法是把监控配置写在 CATALINA_OPTS 里：

JAVA_OPTS="-Xms1024m -Xmx2048m -XX:MaxPermSize=128m"
CATALINA_OPTS="-Dcom.sun.management.jmxremote.port=9999 -Dcom.sun.management.jmxremote.ssl=false -Dcom.sun.management.jmxremote.authenticate=false"

就可以了。CATALINA_OPTS 配置只是在 tomcat 启动的时候执行。参考资料：https://bowerstudios.com/node/636。

然后重启 tomcat，在本机打开 Java 监视和管理控制台，"远程进程" 输入远程主机名和 jmx 端口号：

 

 点击 "连接" 按钮，即可对远程主机上的 tomcat 进行实时监控了：

 

 

5. jconsole 提供的一些有用信息

接着第 4 步的案例往下看。

5.1. JVM 设定信息是否起作用检查

点击 "VM 概要" 可以查看到刚才我们设定的 JAVA_OPTS 的一些参数已经奏效了：

 

 

5.2. tomcat 线程池、自定义线程池数量情况实时监控

还在为 tomcat 线程池的神秘面纱而头疼？还在为自己定义的线程池 "黑盒" 一般而苦恼？看看下图：

 

 我们的 tomcat 刚启动，从上图可以看出只有一个 http-8080-Acceptor-0 线程，我们去访问一下我们的项目，然后再回来看看：

 

 http-8080 线程一下子增长到了 8 个。是不是一切一目了然，尽在掌握之中？

5.3. 内存使用实际消耗

点击 Java 监视和管理控制台 "内存" 叶项，可以看到 tomcat 堆内存的使用情况：

 

 图表里有很多选项：

 

 我们看一下 Eden 区：

 

 

 

 Eden 区基本和整个堆内存的走势差不多。再看 Survivor 区：

 

 

 

 Survivor 区在较短时间内的走势相对平稳。再看 Old Gen 区：

 

 

这个走势更加平稳，而且对比 Survivor 区、Old Gen 区两张图，可以很明显地看出，在大约 19:58 那个时刻有将一批对象从 Survivor 区移到 Old Gen 区。最后看 Perm Gen 区。
这个走势最平稳了。可以明显看出，在大约 19:58，在我们访问一下我们的项目的时候，一些新的 class 等静态资源加载到了 JVM 中。5.4 的加载类数的图也证实了这一点。

5.4. tomcat 加载类的情况

 

 

6. 配合 jmap 的使用

 

 先找到我们 tomcat 进程的 PID 是 13863，然后执行 jmap -heap 13863：

 

 Heap Configuration 里列的基本就是我们刚才配的那些，比如 MaxHeapSize 是 2048 MB，MaxPermSize 是 128 MB。这个和 5.1 里的是一样的。