JVM学习总结,虚拟机性能监控、故障处理工具:jps、jstat、jinfo、jmap、Visual VM、jstack等

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上篇:

JVM学习总结,全面介绍运行时数据区域、各类垃圾收集器的原理使用、内存分配回收策略


参考资料:《深入理解Java虚拟机》第三版



常用工具一图流:

在这里插入图片描述



三,虚拟机性能监控、故障处理工具

给一个系统定位问题的时候,知识、经验是关键基础,数据是依赖,工具则是运用知识处理数据的手段。这里说的数据包括但不限于异常堆栈、虚拟机运行日志、垃圾收集器日志、线程快照(threaddump/javacore文件)、堆转储快照(heapdump/hprof文件)等。恰当地使用虚拟机故障处理、分析的工具可以提升我们分析数据、定位并解决问题的效率,但我们在学习工具之前,也应该意识到

工具永远都是知识技能的一层包装

总所周知JDK的bin目录中有

java.exe



javac.exe

这两个命令行工具,随着JDK的版本迭代,这些小工具的数量与功能也在不断的增强中。除了编译与运行Java程序外,打包、部署、签名、调试、监控、运维等各种场景都有可能会遇到它们(展示的是jdk17):

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1)jps:虚拟机进程状况工具

JDK很多小工具的命名都参考了UNIX命令的命名方式,

jps(JVM Process Status Tool)

则是其中的典型,除了命令像UNIX的ps命令之外,它的功能也与之类似:

可以列出正在运行的虚拟机进程,并显示虚拟机执行主类(main函数所在的类)名称以及这些进程的本地虚拟机唯一ID(LVMID,Local Virtual Machine Identifier)

虽然jps的功能比较单一,但其绝对是使用得最多的命令行工具之一,对于本地虚拟机进程来说LVMID与操作系统的进程ID(PID,Process Identifier)是一致的,使用windows的任务管理器或者UNIX的

ps -ef|grep、losf -i:[host port]

命令也可以查询到虚拟机进程的LVMID,但如果同时启动了多个虚拟机进程,无法根据进程名称来进行定位时,那就必须依赖jps命令显示主类的功能才能去区分了。

# 通过此命令可以查看虚拟机上所有运行的Java进程,有时候我们不知道端口或者应用名称,就可以使用这个命令查看Java进程的PID
jps [options] [hostid]
	# 参数options
	-q # 只输出LVMID
	-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,则输出jar的路径
	-v # 输出虚拟机进程启动时的JVM参数
	-V # 输出仅包含本地JVM标识符的列表

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jps -v|grep 2485

查看某个Java进程的启动JVM参数:

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2)jstat:虚拟机统计信息监视工具


jstat(JVM Statistics Monitoring Tool)

是用于监视虚拟机的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虚拟机进程中的类加载、内存、垃圾收集、即时编译等运行时数据

,在没有GUI图形页面、只提供纯文本控制台环境的服务器上,它是运行期定位虚拟机性能问题的常用工具。

# 注意s|ms中的|不是L
jstat [option vmid [interval[s|ms] [count]]]
# 如果是本地的虚拟机进程,那么VMID与LVMID是一致的,但如果是远程的虚拟机进程的话,那VMID的格式应该改变:
[protocol:][//]lvmid[@hostname[:port]/servername]
	# 参数解释
	interval # 查询间隔,表示多久执行一次查询
	count # 查询次数,如果省略这个和上面的参数则代表只查询一次
	# 假设需要每隔250ms查询一次垃圾收集情况,共查询20次:
	jstat -gc [vmid] 250 20
	# 参数枚举option,代表用户希望查询的虚拟机信息,主要分为三类:类加载、垃圾收集、运行期编译状况,详细参数如下:
参数 jstat [option] vmid 中option参数作用
-class 监视类加载、卸载数量、总空间以及类装载

所耗费的时间
-gc
监视Java堆情况

,包括Eden、Survivor、老年代、永久代等的容量,已用空间,垃圾收集时间合计等信息
-gccapacity 监视内容与-gc基本相同,但输出主要关注Java堆

各个区域使用到的最大、最小空间
-gcutil 监视内容与-gc基本相同,

但输出主要关注已使用空间占总空间的百分比
-gccause 与-gcutil功能一致,但是会多

输出导致上一次垃圾收集产生的原因
-gcnew 监视新生代的垃圾收集情况
-gcnewcapacity 监视内容与-gcnew基本相同,输出主要关注使用到的最大、最小空间
-gcold 监视老年代垃圾收集情况
-gcoldcapacity 监视内容与-gcold基本相同,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 输出即时编译器编译过的方法、耗时等信息
-printcompilation 输出已经被即时编译的方法

举例查询说明

jstat -gcutil 2485 1000 5

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查询结果表明:这台机器上的2485进程(一个Java项目)

  1. E:新生代Eden(E表示Eden)使用了35.29%的空间;
  2. S0、S1:一个Survivor区使用了96.99%一个未使用(S0与S1表示Survivor0与Survivor1);
  3. O、M:老年代(O表示Old)使用了54.63%,而元空间区(M表示Metaspace)使用了99.3%;
  4. CCS:当前压缩类空间的容量(CCS)使用了97.33%;
  5. YGC、YGCT:程序自运行以来执行了12次Minor GC(YGC表示Young GC),总耗时0.032秒(TGCT表示YGC Time耗时时间);
  6. FGC、FGCT:程序自运行以来执行了0次Full GC(FGC表示Full GC),总耗时0秒(FGCT表示FGC Time耗时时间);
  7. CGC、CGCT:并发GC的数量(CGC表示Concurrent GC)为8,总耗时0.005秒;
  8. GCT:程序自运行以来所有GC的总耗时为0.037秒(GCT表示GC Time)。



3)jinfo:Java配置信息工具


jinfo(Configuration Info for Java)

的作用是

实时查看和调整虚拟机的各项参数

。使用

jps -v

参数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,除了去找资料外,就只能使用

jinfo -flag 或者 java -XX:PrintFlagsFinal

。jinfo还可以使用

-sysprops

选项把虚拟机进程的

System.getProperties()

内容打印出来。

# 查询指定参数值
jinfo [option] [vmid]
	# 查询G1的Region设置大小值(我使用的是Jdk17)
	jinfo -flag G1HeapRegionSize 2485

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4)jmap:Java内存映像工具


jmap(Memory Map for Java)

命令用于

生成堆转储快照

(一般称之为heapdump或dump文件)。之前说过还可以通过

-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError

参数来让在JVM发生内存溢出异常时自动生成堆转储快照文件,还可以通过

-XX:+HeapDumpOnCtrlBreak

参数则可以使用[Ctrl]+[Break]键让虚拟机生成堆转储快照文件,又或者在Linux系统下通过

kill -3

命令发送进程退出信号,也能拿到dump文件。

jmap的作用不仅仅是为了获取堆转储快照文件,它还可以查询finalize执行队列,Java堆和方法区的详细信息,如空间使用率、当前使用的是哪种收集器等。

# jmap命令格式:
jmap [option] vmid
	# 生成一个dump快照,生成的文件会直接保存在当前目录下
	jmap -dump:format=b,file=myboot.bin 2485
参数 jmap [option] vmid 中option参数作用
-dump 生成Java堆转储快照,格式为

-dump:[live,]format=b,file=<filename>

,其中live子参数说明是否只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
-heap 显示Java堆详细信息,如使用哪种回收器、参数配置、分代状况(已弃用)
-histo 显示堆中对象的统计信息,包括类、实例数量、合计容量
-permstat 以ClassLoader为统计口径显示永久代的内存状态
-F 当虚拟机对-dump参数无响应时,可使用这个参数强制生成dump快照

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5)jhat:虚拟机堆转储快照分析工具

上面我们已经使用jmap命令来获取堆存储快照了,接下来我们就需要对该文件进行分析,JDK提供了jhat(JVM Heap Analysis Tool)命令与jmap搭配使用,来

分析dump文件

,但是在JDK9时该命令就被删除了。

jhat使用可查看这篇文章

# JDK9之后官方建议用VisualVM代替,在JDK8环境中还是可以使用的
jhat myboot.bin


VisualVM下载地址,Java的VM监控工具

,jconsole的增强版,拥有非常强大的功能~

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6)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(一般称为threaddump或javacore文件)

。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集合,

生成线程快照的目的通常是为了定位线程出现长时间停顿的原因

,如线程间死锁问题、死循环、请求外部资源而导致的长时间挂起等,都是导致线程长时间停顿的常见原因。线程出现停顿时可通过jstack来查看各个线程的调用堆栈,就可以获知没有响应的线程到底在后台做什么,或者等待什么资源。

# jstack命令格式
jstack [option] vmid
	# 参数option
	-l # 除堆栈外,显示关于锁的附加信息
	-F # 当正常输出的请求不被响应时,强制输出线程堆栈(已弃用)

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从JDK5开始,java.lang,Thread类新增了一个方法getAllStackTraces()方法用于获取虚拟机中所有线程的StackTraceElement对象。使用这个方法就可以通过几行代码完成jstack的大部分功能。



7)其他命令

前面介绍了几个常用的命令,还有很多其他强大的命令就不一一介绍了,

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