JVM性能调优监控工具jps、jstack、jmap、jhat、jstat、jinfo、jconsole使用详解-白红宇

JVM性能调优监控工具jps、jstack、jmap、jhat、jstat、jinfo、jconsole使用详解

阅读量：6880 次

发布时间：2019-06-27

本文共 8576 字，大约阅读时间需要 28 分钟。

JDK本身提供了很多方便的JVM性能调优监控工具，除了集成式的VisualVM和jConsole外，还有jps、jstack、jmap、jhat、jstat等小巧的工具，本博客希望能起抛砖引玉之用，让大家能开始对JVM性能调优的常用工具有所了解。

现实企业级Java开发中，有时候我们会碰到下面这些问题：

OutOfMemoryError，内存不足

内存泄露

线程死锁

锁争用（Lock Contention）

Java进程消耗CPU过高

......

这些问题在日常开发中可能被很多人忽视（比如有的人遇到上面的问题只是重启服务器或者调大内存，而不会深究问题根源），但能够理解并解决这些问题是Java程序员进阶的必备要求。本文将对一些常用的JVM性能调优监控工具进行介绍，希望能起抛砖引玉之用。本文参考了网上很多资料，难以一一列举，在此对这些资料的作者表示感谢！关于JVM性能调优相关的资料，请参考文末。

A、 jps(Java Virtual Machine Process Status Tool)

jps主要用来输出JVM中运行的进程状态信息。语法格式如下：

                         
jps [options] [hostid]

如果不指定hostid就默认为当前主机或服务器。

命令行参数选项说明如下：

                         
-q 不输出类名、Jar名和传入main方法的参数
-m 输出传入main方法的参数
-l 输出main类或Jar的全限名
-
v
输出传入JVM的参数
        
      

比如下面：

                         
root@ubuntu:/
# jps -m -l
2458 org.artifactory.standalone.main.Main 
/usr/local/artifactory-2
.2.5
/etc/jetty
.xml
29920 com.sun.tools.hat.Main -port 9998 
/tmp/dump
.dat
3149 org.apache.catalina.startup.Bootstrap start
30972 sun.tools.jps.Jps -m -l
8247 org.apache.catalina.startup.Bootstrap start
25687 com.sun.tools.hat.Main -port 9999 dump.dat
21711 mrf-center.jar
        
      

B、 jstack

jstack主要用来查看某个Java进程内的线程堆栈信息。语法格式如下：

                         
jstack [option] pid
jstack [option] executable core
jstack [option] [server-
id
@]remote-
hostname
-or-ip
        
      

命令行参数选项说明如下：

                         
-l long listings，会打印出额外的锁信息，在发生死锁时可以用jstack -l pid来观察锁持有情况
-m mixed mode，不仅会输出Java堆栈信息，还会输出C
/C
++堆栈信息（比如Native方法）

jstack可以定位到线程堆栈，根据堆栈信息我们可以定位到具体代码，所以它在JVM性能调优中使用得非常多。下面我们来一个实例找出某个Java进程中最耗费CPU的Java线程并定位堆栈信息，用到的命令有ps、top、printf、jstack、grep。

第一步先找出Java进程ID，我部署在服务器上的Java应用名称为mrf-center：

                         
root@ubuntu:/
# ps -ef | grep mrf-center | grep -v grep
root     21711     1  1 14:47 pts
/3
00:02:10 java -jar mrf-center.jar
        
      

得到进程ID为21711，第二步找出该进程内最耗费CPU的线程，可以使用ps -Lfp pid或者ps -mp pid -o THREAD, tid, time或者top -Hp pid，我这里用第三个，输出如下：

JVM性能调优监控工具jps、jstack、jmap、jhat、jstat使用详解

TIME列就是各个Java线程耗费的CPU时间，CPU时间最长的是线程ID为21742的线程，用

                         
printf
"%x\n"
21742

得到21742的十六进制值为54ee，下面会用到。

OK，下一步终于轮到jstack上场了，它用来输出进程21711的堆栈信息，然后根据线程ID的十六进制值grep，如下：

                         
root@ubuntu:/
# jstack 21711 | grep 54ee
"PollIntervalRetrySchedulerThread"
prio=10 tid=0x00007f950043e000 nid=0x54ee 
in
Object.wait() [0x00007f94c6eda000]
        
      

可以看到CPU消耗在PollIntervalRetrySchedulerThread这个类的Object.wait()，我找了下我的代码，定位到下面的代码：

                         
// Idle wait
getLog().info(
"Thread ["
+ getName() + 
"] is idle waiting..."
);
schedulerThreadState = PollTaskSchedulerThreadState.IdleWaiting;
long
now = System.currentTimeMillis();
long
waitTime = now + getIdleWaitTime();
long
timeUntilContinue = waitTime - now;
synchronized
(sigLock) { 
    
try
{ 
        
if
(!halted.get()) { 
            
sigLock.wait(timeUntilContinue);
        
}
    
} 
    
catch
(InterruptedException ignore) { 
    
}
}
        
      

它是轮询任务的空闲等待代码，上面的sigLock.wait(timeUntilContinue)就对应了前面的Object.wait()。

C、 jmap（Memory Map）和jhat（Java Heap Analysis Tool）

jmap用来查看堆内存使用状况，一般结合jhat使用。

jmap语法格式如下：

                         
jmap [option] pid
jmap [option] executable core
jmap [option] [server-
id
@]remote-
hostname
-or-ip
        
      

如果运行在64位JVM上，可能需要指定-J-d64命令选项参数。

                         
jmap -permstat pid

打印进程的类加载器和类加载器加载的持久代对象信息，输出：类加载器名称、对象是否存活（不可靠）、对象地址、父类加载器、已加载的类大小等信息，如下图：

JVM性能调优监控工具jps、jstack、jmap、jhat、jstat使用详解

使用jmap -heap pid查看进程堆内存使用情况，包括使用的GC算法、堆配置参数和各代中堆内存使用情况。比如下面的例子：

                         
root@ubuntu:/
# jmap -heap 21711
Attaching to process ID 21711, please wait...
Debugger attached successfully.
Server compiler detected.
JVM version is 20.10-b01
using thread-
local
object allocation.
Parallel GC with 4 thread(s)
Heap Configuration:
   
MinHeapFreeRatio = 40
   
MaxHeapFreeRatio = 70
   
MaxHeapSize      = 2067791872 (1972.0MB)
   
NewSize          = 1310720 (1.25MB)
   
MaxNewSize       = 17592186044415 MB
   
OldSize          = 5439488 (5.1875MB)
   
NewRatio         = 2
   
SurvivorRatio    = 8
   
PermSize         = 21757952 (20.75MB)
   
MaxPermSize      = 85983232 (82.0MB)
Heap Usage:
PS Young Generation
Eden Space:
   
capacity = 6422528 (6.125MB)
   
used     = 5445552 (5.1932830810546875MB)
   
free
= 976976 (0.9317169189453125MB)
   
84.78829520089286% used
From Space:
   
capacity = 131072 (0.125MB)
   
used     = 98304 (0.09375MB)
   
free
= 32768 (0.03125MB)
   
75.0% used
To Space:
   
capacity = 131072 (0.125MB)
   
used     = 0 (0.0MB)
   
free
= 131072 (0.125MB)
   
0.0% used
PS Old Generation
   
capacity = 35258368 (33.625MB)
   
used     = 4119544 (3.9287033081054688MB)
   
free
= 31138824 (29.69629669189453MB)
   
11.683876009235595% used
PS Perm Generation
   
capacity = 52428800 (50.0MB)
   
used     = 26075168 (24.867218017578125MB)
   
free
= 26353632 (25.132781982421875MB)
   
49.73443603515625% used
   
....
        
      

使用jmap -histo[:live] pid查看堆内存中的对象数目、大小统计直方图，如果带上live则只统计活对象，如下：

                         
root@ubuntu:/
# jmap -histo:live 21711 | more
 
num     
#instances         #bytes  class name
----------------------------------------------
   
         38445        5597736  <constMethodKlass>
   
         38445        5237288  <methodKlass>
   
          3500        3749504  <constantPoolKlass>
   
         60858        3242600  <symbolKlass>
   
          3500        2715264  <instanceKlassKlass>
   
          2796        2131424  <constantPoolCacheKlass>
   
          5543        1317400  [I
   
         13714        1010768  [C
   
          4752        1003344  [B
  
          1225         639656  <methodDataKlass>
  
         14194         454208  java.lang.String
  
          3809         396136  java.lang.Class
  
          4979         311952  [S
  
          5598         287064  [[I
  
          3028         266464  java.lang.reflect.Method
  
           280         163520  <objArrayKlassKlass>
  
          4355         139360  java.util.HashMap$Entry
  
          1869         138568  [Ljava.util.HashMap$Entry;
  
          2443          97720  java.util.LinkedHashMap$Entry
  
          2072          82880  java.lang.ref.SoftReference
  
          1807          71528  [Ljava.lang.Object;
  
          2206          70592  java.lang.ref.WeakReference
  
           934          52304  java.util.LinkedHashMap
  
           871          48776  java.beans.MethodDescriptor
  
          1442          46144  java.util.concurrent.ConcurrentHashMap$HashEntry
  
           804          38592  java.util.HashMap
  
           948          37920  java.util.concurrent.ConcurrentHashMap$Segment
  
          1621          35696  [Ljava.lang.Class;
  
          1313          34880  [Ljava.lang.String;
  
          1396          33504  java.util.LinkedList$Entry
  
           462          33264  java.lang.reflect.Field
  
          1024          32768  java.util.Hashtable$Entry
  
           948          31440  [Ljava.util.concurrent.ConcurrentHashMap$HashEntry;

class name是对象类型，说明如下：

                         
B  byte
C  char
D  double
F  float
I  int
J  long
Z  boolean
[  数组，如[I表示int[]
[L+类名 其他对象
        
      

还有一个很常用的情况是：用jmap把进程内存使用情况dump到文件中，再用jhat分析查看。jmap进行dump命令格式如下：

                         
jmap -dump:
format
=b,
file
=dumpFileName 进程号 (文件的后缀建议采用".hprof")
        
      

我一样地对上面进程ID为21711进行Dump：

                         
root@ubuntu:/
# jmap -dump:format=b,file=/tmp/dump.hprof 21711     
Dumping heap to 
/tmp/dump
.hprof ...
Heap dump 
file
created
        
      

dump出来的文件可以用MAT、VisualVM等工具查看，这里用jhat查看：

                         
root@ubuntu:/
# jhat -port 9998 /tmp/dump.dat
Reading from 
/tmp/dump
.dat...
Dump 
file
created Tue Jan 28 17:46:14 CST 2014
Snapshot 
read
, resolving...
Resolving 132207 objects...
Chasing references, expect 26 dots..........................
Eliminating duplicate references..........................
Snapshot resolved.
Started HTTP server on port 9998
Server is ready.
        
      

然后就可以在浏览器中输入主机地址:9998查看了：

JVM性能调优监控工具jps、jstack、jmap、jhat、jstat使用详解

上面红线框出来的部分大家可以自己去摸索下，最后一项支持OQL（对象查询语言）。

D、jstat（JVM统计监测工具）

　监控的内容有：类装载、内存、垃圾收集、jit编译的信息。

语法格式如下：

                         
jstat [ generalOption | outputOptions vmid [interval[s|ms] [count]] ]

vmid是虚拟机ID，在Linux/Unix系统上一般就是进程ID。interval是采样时间间隔。count是采样数目。比如下面输出的是GC信息，采样时间间隔为250ms，采样数为4：

                         
root@ubuntu:/
# jstat -gc 21711 250 4
 
S0C    S1C    S0U    S1U      EC       EU        OC         OU       PC     PU    YGC     YGCT    FGC    FGCT     GCT   
192.0  192.0   64.0   0.0    6144.0   1854.9   32000.0     4111.6   55296.0 25472.7    702    0.431   3      0.218    0.649
192.0  192.0   64.0   0.0    6144.0   1972.2   32000.0     4111.6   55296.0 25472.7    702    0.431   3      0.218    0.649
192.0  192.0   64.0   0.0    6144.0   1972.2   32000.0     4111.6   55296.0 25472.7    702    0.431   3      0.218    0.649
192.0  192.0   64.0   0.0    6144.0   2109.7   32000.0     4111.6   55296.0 25472.7    702    0.431   3      0.218    0.649
        
      

要明白上面各列的意义，先看JVM堆内存布局：

JVM性能调优监控工具jps、jstack、jmap、jhat、jstat使用详解

可以看出：

                         
堆内存 = 年轻代 + 年老代 + 永久代
年轻代 = Eden区 + 两个Survivor区（From和To）

现在来解释各列含义：

                         
S0C、S1C、S0U、S1U：Survivor 0
/1
区容量（Capacity）和使用量（Used）
EC、EU：Eden区容量和使用量
OC、OU：年老代容量和使用量
PC、PU：永久代容量和使用量
YGC、YGT：年轻代GC次数和GC耗时
FGC、FGCT：Full GC次数和Full GC耗时
GCT：GC总耗时
        
      