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

 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：

 

 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：

   比如下面：

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：

 

    命令行参数选项说明如下：

 

 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：

 

  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

 

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：

 

  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：

 

    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：

 

 如果运行在64位JVM上，可能需要指定-J-d64命令选项参数。

 

 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：

 

 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：

 

 class name是对象类型，说明如下：

 

  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：

 

    我一样地对上面进程ID为21711进行Dump：

 

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

 

     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：

    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：

 

 要明白上面各列的意义，先看JVM堆内存布局：

    可以看出：

 

 现在来解释各列含义：

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：

 完整的命令选项如下：

 来几个官方指南上的实例。

    CPU Usage Sampling Profiling(cpu=samples)的例子：

  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）：

 Heap Allocation Profiling(heap=sites)的例子：

  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：

 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。

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