Java 虚拟机 8 :虚拟机性能监控与故障处理工具

前言

定位系统问题的时候,知识、经验是基础,数据是依据,工具是运用知识处理数据的手段。这里说的数据包括:运行日志、异常堆栈、GC日志、线程快照、堆转储快照等。经常使用适当的虚拟机监控和分析的工具可以加快分析数据、定位解决问题的速度。

jps:虚拟机进程状况工具

首先约定一下运行的代码都是以下这段

public class TestMain
{
    public static void main(String[] args)
    {
        while (true)
        {
            
        }
    }
}

JDK的很多小工具的名字都参考了UNIX命令的命名方式,jps(JVM Process Status)是其中的典型。除了名字像UNIX的ps命令外,它的功能也和ps命令类似:可以列出正在运行的虚拟机进程,并显示虚拟机执行主类名称以及这些进程的本地虚拟机唯一ID(Local Virtual Machine Identifier,LVMID)。虽然功能比较单一,但它是使用最高的JDK命令行工具,因为其他的JDK工具大多需要输入它查询到的LVMID来确定要监控的是哪一个虚拟机进程。

jps命令格式:

jps [ options ] [ hostid ]

jps工具主要选项

选    项 作            用
-q 只输出LVMID,省略主类的名称
-m 输出虚拟机进程启动时传递给主类main()函数的参数
    -l 输出主类的全名,如果进程执行的是jar包,输出jar包路径
-v 输出虚拟机进程启动时的JVM参数

jps执行样例

某个虚拟机进程执行TestMain这个类的main方法,看到10492就是该虚拟机进程的ID 

jstat:虚拟机统计信息监控工具

jstat(JVM Statistics Monitoring Tool)使用于监视虚拟机各种运行状态信息的命令行工具。它可以显示本地或者远程(需要远程主机提供RMI支持)虚拟机进程中的类信息、内存、垃圾收集、JIT编译等运行数据,在没有GUI,只提供了纯文本控制台环境的服务器上,它将是运行期间定位虚拟机性能问题的首选工具。

jstat命令格式

jstat [ option vmid [ interval [ s | ms ] [ count ] ] ]

这个VMID,对于本地虚拟机进程而言,VMID和LVMID是一致的。参数interval和count分别表示查询间隔和次数,如果省略这两个参数,说明只查询一次,假设需要每250毫秒查询一次进程2764的垃圾收集情况,一共查询20次,那命令应当是:

jstat -gc 2764 250 20

jstat主要工具选项

选       项 作              用
-class 监视类装载、卸载数量、总空间以及类装载所耗费的时间
-gc 监视Java堆状况,包括Eden区、两个Survivor区、、老年代、永久带等的容量、已用空间、GC时间合计等信息
-gccapacity 监视内容基本与-gc相同,但输出主要关注Java堆各个区域使用到的最大、最小空间
-gcutil 监视内容基本与-gc相同,但输出主要关注已使用的空间占总空间的百分比
-gccause 与-gcutil功能一样,但是会额外输出导致上一次GC产生的原因
-gcnew 监视新生代GC状况
-gcnewcapacity 监视内容基本与-gcnew相同,但输出主要关注使用到的最大、最小空间
-gcold 监视老年代GC状况
-gcoldcapacity 监视内容基本与-gcold相同,但输出主要关注使用到的最大、最小空间
-gcpermcapacity 输出永久代使用到的最大、最小空间
-compiler 输出JIT编译器编译过的方法、耗时等信息
-printcompilation 输出已经被JIT编译的方法

jstat执行样例

jstat监视选项众多,举一个例子来查看一下该命令如何查看监视结果

查询结果表明,新生代Eden区(E,表示Eden)使用了2%的空间,两个Survivor区(S0、S1,表示Survivor0、Survivor1)都是空的,老年代(O,表示Old)和永久带(P。表示Permanent)则分别使用了0%和13.84%的空间。程序运行以来共发生Minor GC(YGC,表示Young GC)0次,总共耗时0秒;发生Full GC(FGC,表示Full GC)3次,Full GC共耗时(FGCT,Full GC Time)为0秒,所有GC总耗时(GCT,表示GC Time)0秒。

jinfo:Java配置信息工具

jinfo(Configuration Info for Java)的作用是实时地查看和调整虚拟机各项参数。使用jps命令的-v可以查看虚拟机启动时显式指定的参数列表,但如果想知道未被显式指定的参数的系统默认值,可以使用jinfo的-flag选项进行查询,jinfo还可以使用-sysprops选项把虚拟机进程的System.getProperties()的内容打印出来。

jinfo命令格式

jinfo [ option ] pid

jinfo执行样例

jinfo这个命令对于Windows平台有较大限制,在Linux和Solaris系统才可以正常使用,所以这里就不演示了。

jmap:Java内存映像工具

jmap(Memory Map for Java)命令用于生成堆转储快照。如果不使用jmap命令,要想获取Java堆转储,可以使用“-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError”参数,可以让虚拟机在OOM异常出现之后自动生成dump文件,Linux命令下可以通过kill -3发送进程退出信号也能拿到dump文件。

jmap的作用并不仅仅是为了获取dump文件,它还可以查询finalize执行队列、Java堆和永久代的详细信息,如空间使用率、当前使用的是哪种收集器等。和jinfo一样,jmap有不少功能在Windows平台下也是受限制的,除了生成dump文件的-dump选项和用于查看每个类的实例、空间占用统计的-histo选项在所有操作系统都提供之外,其余选项都只能在Linux和Solaris系统下使用。

jmap命令格式

jmap [ option ] vmid

jmap工具主要选项

 

                     选             项                                          

作          用
-dump 生成Java堆转储快照。格式为-dump:[live, ]format=b,file=<filename>,其中live自参数说明是否只dump出存活的对象
-finalizerinfo 显示在F-Queue中等待Finalizer线程执行finalize方法的对象。只在Linux和Solaris系统下有效
-heap 显示Java堆详细信息,如使用哪种收集器、参数配置、分代状况等。只在Linux和Solaris系统下有效
-histo 显示堆中对象统计信息,包括类、实例数量、合计容量
-permstat 以ClassLoader为统计口径显示永久代内存状态。只在Linux和Solaris系统下有效
-F 当虚拟机进行对-dump选项没有响应时,可使用这个选项强制生成dump快照。只在Linux和Solaris系统下有效

jmap执行样例

同样,这个命令对Window环境限制也比较大,就不演示了。

jstack:Java堆栈跟踪工具

jstack(Stack Trace for Java)命令用于生成虚拟机当前时刻的线程快照。线程快照就是当前虚拟机内每一条线程正在执行的方法堆栈的集合,生成线程快照的目的主要是定位线程长时间出现停顿的原因,如线程间死锁、死循环、请求外部资源导致的长时间等待等都是导致线程长时间停顿的原因。线程出现停顿的时候通过jstack来查看各个线程的调用堆栈,就可以知道没有响应的线程到底在后台做些什么事情,或者在等待些什么资源。

jstack命令格式

jstack [ option ] vmid

jstack主要工具选项

选    项 作             用
-F 当正常输出的请求不被响应时,强制输出线程堆栈
-l 除堆栈外,显示关于锁的附加信息
-m 如果调用到本地方法的时候,可以显示C/C++的堆栈

jstack执行样例

只截取一部分,看到这就是10492这个虚拟机进程ID当前时刻的线程快照。线程处于RUNNABLE状态,执行到了TestMain函数的第7行,并且一直停留在第7行。 

其他

上面都是利用命令采集指定进程的虚拟机运行时的信息,实际上,还可以利用可视化工具对指定PID的虚拟机运行时信息进行监控,这里推荐两个:

1、JConsole

在Java_HOME/bin目录下,有一个jconsole.exe,双击运行一下就可以了。

2、Visual VM

这个是到目前为止随JDK发布的功能最为强大的运行监视和故障处理工具,除了最基本的运行监视、 故障处理外,还有性能分析的功能,且十分强大。Visual VM还有一个很大的优点,它对应用程序的实际性能影响很小,使得它可以直接应用在生产环境中。

至于具体如何使用,就不演示了,比较简单。除了上面两个工具,还可以使用JProfiler、YourKit等专业且收费的Profiling工具。



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