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JVM性能调优监控工具如何使用

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这篇文章主要讲解了“JVM性能调优监控工具如何使用”,文中的讲解内容简单清晰,易于学习与理解,下面请大家跟着小编的思路慢慢深入,一起来研究和学习“JVM性能调优监控工具如何使用”吧!
  现实企业级Java应用开发、维护中,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、维护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。
  而且这些监控、调优工具的使用,无论你是运维、开发、测试,都是必须掌握的。
  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:
  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 “%xn” 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:
  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———————————————-
  1: 38445 5597736
  2: 38445 5237288
  3: 3500 3749504
  4: 60858 3242600
  5: 3500 2715264
  6: 2796 2131424
  7: 5543 1317400 [I
  8: 13714 1010768 [C
  9: 4752 1003344 [B
  10: 1225 639656
  11: 14194 454208 java.lang.String
  12: 3809 396136 java.lang.Class
  13: 4979 311952 [S
  14: 5598 287064 [[I
  15: 3028 266464 java.lang.reflect.Method
  16: 280 163520
  17: 4355 139360 java.util.HashMap$Entry
  18: 1869 138568 [Ljava.util.HashMap$Entry;
  19: 2443 97720 java.util.LinkedHashMap$Entry
  20: 2072 82880 java.lang.ref.SoftReference
  21: 1807 71528 [Ljava.lang.Object;
  22: 2206 70592 java.lang.ref.WeakReference
  23: 934 52304 java.util.LinkedHashMap
  24: 871 48776 java.beans.MethodDescriptor
  25: 1442 46144 java.util.concurrent.ConcurrentHashMap$HashEntry
  26: 804 38592 java.util.HashMap
  27: 948 37920 java.util.concurrent.ConcurrentHashMap$Segment
  28: 1621 35696 [Ljava.lang.Class;
  29: 1313 34880 [Ljava.lang.String;
  30: 1396 33504 java.util.LinkedList$Entry
  31: 462 33264 java.lang.reflect.Field
  32: 1024 32768 java.util.Hashtable$Entry
  33: 948 31440 [Ljava.util.concurrent.ConcurrentHashMap$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 pid
  我一样地对上面进程ID为21711进行Dump:
  root@ubuntu:/# jmap -dump:format=b,file=/tmp/dump.dat 21711
  Dumping hea免费云主机、域名p to /tmp/dump.dat …
  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 2014Snapshot read, resolving…
  Resolving 132207 objects…
  Chasing references, expect 26 dots……
  Eliminating duplicate references……
  Snapshot resolved.
  Started HTTP server on port 9998Server is ready.
  注意如果Dump文件太大,可能需要加上-J-Xmx512m这种参数指定最大堆内存,即jhat -J-Xmx512m -port 9998 /tmp/dump.dat。然后就可以在浏览器中输入主机地址:9998查看了:
  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)
  语法格式如下:
  jstat [ generalOption | outputOptions vmid [interval[s|ms] [count]] ]
  vmid是Java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:
  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
  E、hprof(Heap/CPU Profiling Tool)
  hprof能够展现CPU使用率,统计堆内存使用情况。
  语法格式如下:
  java -agentlib:hprof[=options] ToBeProfiledClass
  java -Xrunprof[:options] ToBeProfiledClass
  javac -J-agentlib:hprof[=options] ToBeProfiledClass
  完整的命令选项如下:
  Option Name and Value Description Default
  ——————— ———– ——-
  heap=dump|sites|all heap profiling all
  cpu=samples|times|old CPU usage off
  monitor=y|n monitor contention n
  format=a|b text(txt) or binary output a
  file= write data to file java.hprof[.txt]
  net=: send data over a socket off
  depth= stack trace depth 4
  interval= sample interval in ms 10
  cutoff= output cutoff point 0.0001
  lineno=y|n line number in traces? y
  thread=y|n thread in traces? n
  doe=y|n dump on exit? y
  msa=y|n Solaris micro state accounting n
  force=y|n force output to y
  verbose=y|n print messages about dumps y
  来几个官方指南上的实例。
  CPU Usage Sampling Profiling(cpu=samples)的例子:
  java -agentlib:hprof=cpu=samples,interval=20,depth=3 Hello
  上面每隔20毫秒采样CPU消耗信息,堆栈深度为3,生成的profile文件名称是java.hprof.txt,在当前目录。
  CPU Usage Times Profiling(cpu=times)的例子,它相对于CPU Usage Sampling Profile能够获得更加细粒度的CPU消耗信息,能够细到每个方法调用的开始和结束,它的实现使用了字节码注入技术(BCI):
  javac -J-agentlib:hprof=cpu=times Hello.java
  Heap Allocation Profiling(heap=sites)的例子:
  javac -J-agentlib:hprof=heap=sites Hello.java
  Heap Dump(heap=dump)的例子,它比上面的Heap Allocation Profiling能生成更详细的Heap Dump信息:
  javac -J-agentlib:hprof=heap=dump Hello.java
  虽然在JVM启动参数中加入-Xrunprof:heap=sites参数可以生成CPU/Heap Profile文件,但对JVM性能影响非常大,不建议在线上服务器环境使用。感谢各位的阅读,以上就是“JVM性能调优监控工具如何使用”的内容了,经过本文的学习后,相信大家对JVM性能调优监控工具如何使用这一问题有了更深刻的体会,具体使用情况还需要大家实践验证。这里是云技术,小编将为大家推送更多相关知识点的文章,欢迎关注!

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