深入理解JVM虛擬機9：JVM監(jiān)控工具與診斷實踐-創(chuàng)新互聯(lián)

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該系列博文會告訴你如何從入門到進階，一步步地學(xué)習(xí)JVM基礎(chǔ)知識，并上手進行JVM調(diào)優(yōu)實戰(zhàn)，JVM是每一個Java工程師必須要學(xué)習(xí)和理解的知識點，你必須要掌握其實現(xiàn)原理，才能更完整地了解整個Java技術(shù)體系，形成自己的知識框架。

為了更好地總結(jié)和檢驗?zāi)愕膶W(xué)習(xí)成果，本系列文章也會提供每個知識點對應(yīng)的面試題以及參考答案。

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在常見的線上問題時候，我們多數(shù)會遇到以下問題：

• 內(nèi)存泄露
• 某個進程突然cpu飆升
• 線程死鎖
• 響應(yīng)變慢…等等其他問題。

如果遇到了以上這種問題，在線下可以有各種本地工具支持查看，但到線上了，就沒有這么多的本地調(diào)試工具支持，我們該如何基于監(jiān)控工具來進行定位問題?

我們一般會基于數(shù)據(jù)收集來定位，而數(shù)據(jù)的收集離不開監(jiān)控工具的處理，比如：運行日志、異常堆棧、GC日志、線程快照、堆快照等。經(jīng)常使用恰當(dāng)?shù)姆治龊捅O(jiān)控工具可以加快我們的分析數(shù)據(jù)、定位解決問題的速度。以下我們將會詳細介紹。

一、jvm常見監(jiān)控工具&指令

1、 jps:jvm進程狀況工具

jps [options] [hostid]復(fù)制代碼

如果不指定hostid就默認為當(dāng)前主機或服務(wù)器。

命令行參數(shù)選項說明如下：

-q 不輸出類名、Jar名和傳入main方法的參數(shù)
- l 輸出main類或Jar的全限名
-m 輸出傳入main方法的參數(shù)
- v 輸出傳入JVM的參數(shù)復(fù)制代碼

2、jstat: jvm統(tǒng)計信息監(jiān)控工具

jstat 是用于見識虛擬機各種運行狀態(tài)信息的命令行工具。它可以顯示本地或者遠程虛擬機進程中的類裝載、內(nèi)存、垃圾收集、jit編譯等運行數(shù)據(jù)，它是線上定位jvm性能的選工具。

命令格式:

jstat [ generalOption | outputOptions vmid [interval[s|ms] [count]] ]
generalOption - 單個的常用的命令行選項，如-help, -options, 或 -version。
outputOptions -一個或多個輸出選項，由單個的statOption選項組成，可以和-t, -h, and -J等選項配合使用。復(fù)制代碼

參數(shù)選項：

Option	Displays	Ex
class	用于查看類加載情況的統(tǒng)計	jstat -class pid:顯示加載class的數(shù)量，及所占空間等信息。
compiler	查看HotSpot中即時編譯器編譯情況的統(tǒng)計	jstat -compiler pid:顯示VM實時編譯的數(shù)量等信息。
gc	查看JVM中堆的垃圾收集情況的統(tǒng)計	jstat -gc pid:可以顯示gc的信息，查看gc的次數(shù)，及時間。其中最后五項，分別是young gc的次數(shù)，young gc的時間，full gc的次數(shù)，full gc的時間，gc的總時間。
gccapacity	查看新生代、老生代及持久代的存儲容量情況	jstat -gccapacity:可以顯示，VM內(nèi)存中三代（young,old,perm）對象的使用和占用大小
gccause	查看垃圾收集的統(tǒng)計情況（這個和-gcutil選項一樣），如果有發(fā)生垃圾收集，它還會顯示最后一次及當(dāng)前正在發(fā)生垃圾收集的原因。	jstat -gccause:顯示gc原因
gcnew	查看新生代垃圾收集的情況	jstat -gcnew pid:new對象的信息
gcnewcapacity	用于查看新生代的存儲容量情況	jstat -gcnewcapacity pid:new對象的信息及其占用量
gcold	用于查看老生代及持久代發(fā)生GC的情況	jstat -gcold pid:old對象的信息
gcoldcapacity	用于查看老生代的容量	jstat -gcoldcapacity pid:old對象的信息及其占用量
gcpermcapacity	用于查看持久代的容量	jstat -gcpermcapacity pid: perm對象的信息及其占用量
gcutil	查看新生代、老生代及持代垃圾收集的情況	jstat -util pid:統(tǒng)計gc信息統(tǒng)計
printcompilation	HotSpot編譯方法的統(tǒng)計	jstat -printcompilation pid:當(dāng)前VM執(zhí)行的信息

例如:

查看gc 情況執(zhí)行:jstat-gcutil 27777

3、jinfo： java配置信息

命令格式:

jinfo[option] pid復(fù)制代碼

比如:獲取一些當(dāng)前進程的jvm運行和啟動信息。

4、jmap: java 內(nèi)存映射工具

jmap命令用于生產(chǎn)堆轉(zhuǎn)存快照。打印出某個java進程（使用pid）內(nèi)存內(nèi)的，所有‘對象’的情況（如：產(chǎn)生那些對象，及其數(shù)量）。

命令格式：

jmap [ option ] pid
jmap [ option ] executable core
jmap [ option ] [server-id@]remote-hostname-or-IP復(fù)制代碼

參數(shù)選項：

-dump:[live,]format=b,file=<filename> 使用hprof二進制形式,輸出jvm的heap內(nèi)容到文件=. live子選項是可選的，假如指定live選項,那么只輸出活的對象到文件. 
-finalizerinfo 打印正等候回收的對象的信息.
-heap 打印heap的概要信息，GC使用的算法，heap的配置及wise heap的使用情況.
-histo[:live] 打印每個class的實例數(shù)目,內(nèi)存占用,類全名信息. VM的內(nèi)部類名字開頭會加上前綴”*”. 如果live子參數(shù)加上后,只統(tǒng)計活的對象數(shù)量. 
-permstat 打印classload和jvm heap長久層的信息. 包含每個classloader的名字,活潑性,地址,父classloader和加載的class數(shù)量. 另外,內(nèi)部String的數(shù)量和占用內(nèi)存數(shù)也會打印出來. 
-F 強迫.在pid沒有相應(yīng)的時候使用-dump或者-histo參數(shù). 在這個模式下,live子參數(shù)無效. 
-h | -help 打印輔助信息 
-J 傳遞參數(shù)給jmap啟動的jvm. 復(fù)制代碼

5、jhat:jvm堆快照分析工具

jhat 命令與jamp搭配使用，用來分析map生產(chǎn)的堆快存儲快照。jhat內(nèi)置了一個微型http/Html服務(wù)器，可以在瀏覽器找那個查看。不過建議盡量不用，既然有dumpt文件，可以從生產(chǎn)環(huán)境拉取下來，然后通過本地可視化工具來分析，這樣既減輕了線上服務(wù)器壓力，有可以分析的足夠詳盡(比如 MAT/jprofile/visualVm)等。

6、jstack:java堆棧跟蹤工具

jstack用于生成java虛擬機當(dāng)前時刻的線程快照。線程快照是當(dāng)前java虛擬機內(nèi)每一條線程正在執(zhí)行的方法堆棧的集合，生成線程快照的主要目的是定位線程出現(xiàn)長時間停頓的原因，如線程間死鎖、死循環(huán)、請求外部資源導(dǎo)致的長時間等待等。

命令格式：

jstack [ option ] pid
jstack [ option ] executable core
jstack [ option ] [server-id@]remote-hostname-or-IP復(fù)制代碼

參數(shù)：

-F當(dāng)’jstack [-l] pid’沒有相應(yīng)的時候強制打印棧信息
-l長列表. 打印關(guān)于鎖的附加信息,例如屬于java.util.concurrent的ownable synchronizers列表.
-m打印java和native c/c++框架的所有棧信息.
-h | -help打印幫助信息
pid 需要被打印配置信息的java進程id,可以用jps查詢.復(fù)制代碼

后續(xù)的查找耗費最高cpu例子會用到。

二、可視化工具

對jvm監(jiān)控的常見可視化工具，除了jdk本身提供的Jconsole和visualVm以外，還有第三方提供的jprofilter，perfino,Yourkit，Perf4j，JProbe，MAT等。這些工具都極大的豐富了我們定位以及優(yōu)化jvm方式。

這些工具的使用，網(wǎng)上有很多教程提供，這里就不再過多介紹了。對于VisualVm來說，比較推薦使用，它除了對jvm的侵入性比較低以外，還是jdk團隊自己開發(fā)的，相信以后功能會更加豐富和完善。jprofilter對于第三方監(jiān)控工具，提供的功能和可視化最為完善，目前多數(shù)ide都支持其插件，對于上線前的調(diào)試以及性能調(diào)優(yōu)可以配合使用。

另外對于線上dump的heap信息，應(yīng)該盡量拉去到線下用于可視化工具來分析，這樣分析更詳細。如果對于一些緊急的問題，必須需要通過線上監(jiān)控，可以采用 VisualVm的遠程功能來進行，這需要使用tool.jar下的MAT功能。

三、應(yīng)用

1、cpu飆升

在線上有時候某個時刻，可能會出現(xiàn)應(yīng)用某個時刻突然cpu飆升的問題。對此我們應(yīng)該熟悉一些指令，快速排查對應(yīng)代碼。

1.找到最耗CPU的進程

指令:top復(fù)制代碼

2.找到該進程下最耗費cpu的線程

指令:top -Hp pid復(fù)制代碼

3.轉(zhuǎn)換進制

printf “%x\n” 15332 // 轉(zhuǎn)換16進制（轉(zhuǎn)換后為0x3be4） 復(fù)制代碼

4.過濾指定線程，打印堆棧信息

指令:
jstack pid |grep 'threadPid'  -C5 --color 
jstack 13525 |grep '0x3be4'  -C5 --color  //  打印進程堆棧 并通過線程id，過濾得到線程堆棧信息。復(fù)制代碼

可以看到是一個上報程序，占用過多cpu了（以上例子只為示例，本身耗費cpu并不高）

2、線程死鎖

有時候部署場景會有線程死鎖的問題發(fā)生，但又不常見。此時我們采用jstack查看下一下。比如說我們現(xiàn)在已經(jīng)有一個線程死鎖的程序，導(dǎo)致某些操作waiting中。

1.查找java進程id

指令:top 或者 jps 復(fù)制代碼

2.查看java進程的線程快照信息

指令：jstack -l pid復(fù)制代碼

從輸出信息可以看到，有一個線程死鎖發(fā)生，并且指出了那行代碼出現(xiàn)的。如此可以快速排查問題。

3、OOM內(nèi)存泄露

java堆內(nèi)的OOM異常是實際應(yīng)用中常見的內(nèi)存溢出異常。一般我們都是先通過內(nèi)存映射分析工具（比如MAT）對dump出來的堆轉(zhuǎn)存快照進行分析，確認內(nèi)存中對象是否出現(xiàn)問題。

當(dāng)然了出現(xiàn)OOM的原因有很多，并非是堆中申請資源不足一種情況。還有可能是申請?zhí)噘Y源沒有釋放，或者是頻繁頻繁申請，系統(tǒng)資源耗盡。針對這三種情況我需要一一排查。

OOM的三種情況:

1.申請資源（內(nèi)存）過小，不夠用。

2.申請資源太多，沒有釋放。

3.申請資源過多，資源耗盡。比如：線程過多，線程內(nèi)存過大等。

1.排查申請申請資源問題。

指令:jmap -heap 11869 復(fù)制代碼

查看新生代，老生代堆內(nèi)存的分配大小以及使用情況，看是否本身分配過小。

從上述排查，發(fā)現(xiàn)程序申請的內(nèi)存沒有問題。

2.排查gc

特別是fgc情況下，各個分代內(nèi)存情況。

指令:jstat -gcutil 11938 1000 每秒輸出一次gc的分代內(nèi)存分配情況，以及gc時間復(fù)制代碼

3.查找最費內(nèi)存的對象

指令: jmap -histo:live 11869 | more復(fù)制代碼

上述輸出信息中，大內(nèi)存對象才161kb,屬于正常范圍。如果某個對象占用空間很大，比如超過了100Mb，應(yīng)該著重分析，為何沒有釋放。

注意，上述指令:

jmap -histo:live 11869 | more
執(zhí)行之后，會造成jvm強制執(zhí)行一次fgc，在線上不推薦使用，可以采取dump內(nèi)存快照，線下采用可視化工具進行分析，更加詳盡。
jmap -dump:format=b,file=/tmp/dump.dat 11869 
或者采用線上運維工具，自動化處理，方便快速定位，遺失出錯時間。復(fù)制代碼

4.確認資源是否耗盡

• pstree 查看進程線程數(shù)量
• netstat 查看網(wǎng)絡(luò)連接數(shù)量

或者采用:

• ll /proc/${PID}/fd | wc -l // 打開的句柄數(shù)
• ll /proc/${PID}/task | wc -l （效果等同pstree -p | wc -l） //打開的線程數(shù)

以上就是一些常見的jvm命令應(yīng)用。

一種工具的應(yīng)用并非是萬能，包治百病，問題的解決往往是需要多種工具的結(jié)合才能更好的定位問題，無論使用何種分析工具，最重要的是熟悉每種工具的優(yōu)勢和劣勢。這樣才能取長補短，配合使用。

參考文章

https://segmentfault.com/a/1190000009707894

https://www.cnblogs.com/hysum/p/7100874.html

http://c.biancheng.net/view/939.html

https://www.runoob.com/

https://blog.csdn.net/android_hl/article/details/53228348

新聞名稱：深入理解JVM虛擬機9：JVM監(jiān)控工具與診斷實踐-創(chuàng)新互聯(lián)
網(wǎng)頁鏈接：http://muchs.cn/article20/djgpjo.html

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