JVM——JDK 監控和故障處理工具總結

文章目錄

- JDK 命令行工具
- - `jps`:查看所有 Java 進程
  - `jstat`: 監視虛擬機各種運行狀態信息
  - ` jinfo`: 實時地查看和調整虛擬機各項參數
  - `jmap`:生成堆轉儲快照
  - **`jhat`**: 分析 heapdump 文件
  - **`jstack`** :生成虛擬機當前時刻的線程快照
- JDK 可視化分析工具
- - JConsole:Java 監視與管理控制臺
  - - 連接 Jconsole
    - 查看 Java 程序概況
    - 內存監控
    - 線程監控
  - Visual VM:多合一故障處理工具

JDK 命令行工具

這些命令在 JDK 安裝目錄下的 bin 目錄下：

jps (JVM Process Status）: 類似 UNIX 的 ps 命令。用戶查看所有 Java 進程的啟動類、傳入參數和 Java 虛擬機參數等信息；
jstat（ JVM Statistics Monitoring Tool）: 用于收集 HotSpot 虛擬機各方面的運行數據;
jinfo (Configuration Info for Java) : Configuration Info forJava,顯示虛擬機配置信息;
jmap (Memory Map for Java) :生成堆轉儲快照;
jhat (JVM Heap Dump Browser ) : 用于分析 heapdump 文件，它會建立一個 HTTP/HTML 服務器，讓用戶可以在瀏覽器上查看分析結果;
jstack (Stack Trace for Java):生成虛擬機當前時刻的線程快照，線程快照就是當前虛擬機內每一條線程正在執行的方法堆棧的集合。

`jps`:查看所有 Java 進程

jps(JVM Process Status) 命令類似 UNIX 的 ps 命令。

jps：顯示虛擬機執行主類名稱以及這些進程的本地虛擬機唯一 ID（Local Virtual Machine Identifier,LVMID）。jps -q ：只輸出進程的本地虛擬機唯一 ID。

C:\Users\SnailClimb>jps
7360 NettyClient2
17396
7972 Launcher
16504 Jps
17340 NettyServer

jps -l:輸出主類的全名，如果進程執行的是 Jar 包，輸出 Jar 路徑。

C:\Users\SnailClimb>jps -l
7360 firstNettyDemo.NettyClient2
17396
7972 org.jetbrains.jps.cmdline.Launcher
16492 sun.tools.jps.Jps
17340 firstNettyDemo.NettyServer

jps -v：輸出虛擬機進程啟動時 JVM 參數。

jps -m：輸出傳遞給 Java 進程 main() 函數的參數。

`jstat`: 監視虛擬機各種運行狀態信息

jstat（JVM Statistics Monitoring Tool）使用于監視虛擬機各種運行狀態信息的命令行工具。它可以顯示本地或者遠程（需要遠程主機提供 RMI 支持）虛擬機進程中的類信息、內存、垃圾收集、JIT 編譯等運行數據，在沒有 GUI，只提供了純文本控制臺環境的服務器上，它將是運行期間定位虛擬機性能問題的首選工具。

jstat 命令使用格式：

jstat -<option> [-t] [-h<lines>] <vmid> [<interval> [<count>]]

比如 jstat -gc -h3 31736 1000 10表示分析進程 id 為 31736 的 gc 情況，每隔 1000ms 打印一次記錄，打印 10 次停止，每 3 行后打印指標頭部。

常見的 option 如下：

jstat -class vmid ：顯示 ClassLoader 的相關信息；
jstat -compiler vmid ：顯示 JIT 編譯的相關信息；
jstat -gc vmid ：顯示與 GC 相關的堆信息；
jstat -gccapacity vmid ：顯示各個代的容量及使用情況；
jstat -gcnew vmid ：顯示新生代信息；
jstat -gcnewcapcacity vmid ：顯示新生代大小與使用情況；
jstat -gcold vmid ：顯示老年代和永久代的行為統計，從jdk1.8開始,該選項僅表示老年代，因為永久代被移除了；
jstat -gcoldcapacity vmid ：顯示老年代的大小；
jstat -gcpermcapacity vmid ：顯示永久代大小，從jdk1.8開始,該選項不存在了，因為永久代被移除了；
jstat -gcutil vmid ：顯示垃圾收集信息；

另外，加上 -t參數可以在輸出信息上加一個 Timestamp 列，顯示程序的運行時間。

`jinfo`: 實時地查看和調整虛擬機各項參數

jinfo vmid :輸出當前 jvm 進程的全部參數和系統屬性 (第一部分是系統的屬性，第二部分是 JVM 的參數)。

jinfo -flag name vmid :輸出對應名稱的參數的具體值。比如輸出 MaxHeapSize、查看當前 jvm 進程是否開啟打印 GC 日志 ( -XX:PrintGCDetails :詳細 GC 日志模式，這兩個都是默認關閉的)。

C:\Users\SnailClimb>jinfo  -flag MaxHeapSize 17340
-XX:MaxHeapSize=2124414976
C:\Users\SnailClimb>jinfo  -flag PrintGC 17340
-XX:-PrintGC

使用 jinfo 可以在不重啟虛擬機的情況下，可以動態的修改 jvm 的參數。尤其在線上的環境特別有用,請看下面的例子：

jinfo -flag [+|-]name vmid 開啟或者關閉對應名稱的參數。

C:\Users\SnailClimb>jinfo  -flag  PrintGC 17340
-XX:-PrintGCC:\Users\SnailClimb>jinfo  -flag  +PrintGC 17340C:\Users\SnailClimb>jinfo  -flag  PrintGC 17340
-XX:+PrintGC

`jmap`:生成堆轉儲快照

jmap（Memory Map for Java）命令用于生成堆轉儲快照。如果不使用 jmap 命令，要想獲取 Java 堆轉儲，可以使用 “-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError” 參數，可以讓虛擬機在 OOM 異常出現之后自動生成 dump 文件，Linux 命令下可以通過 kill -3 發送進程退出信號也能拿到 dump 文件。

jmap 的作用并不僅僅是為了獲取 dump 文件，它還可以查詢 finalizer 執行隊列、Java 堆和永久代的詳細信息，如空間使用率、當前使用的是哪種收集器等。和jinfo一樣，jmap有不少功能在 Windows 平臺下也是受限制的。

示例：將指定應用程序的堆快照輸出到桌面。后面，可以通過 jhat、Visual VM 等工具分析該堆文件。

C:\Users\SnailClimb>jmap -dump:format=b,file=C:\Users\SnailClimb\Desktop\heap.hprof 17340
Dumping heap to C:\Users\SnailClimb\Desktop\heap.hprof ...
Heap dump file created

`jhat`: 分析 heapdump 文件

jhat 用于分析 heapdump 文件，它會建立一個 HTTP/HTML 服務器，讓用戶可以在瀏覽器上查看分析結果。

C:\Users\SnailClimb>jhat C:\Users\SnailClimb\Desktop\heap.hprof
Reading from C:\Users\SnailClimb\Desktop\heap.hprof...
Dump file created Sat May 04 12:30:31 CST 2019
Snapshot read, resolving...
Resolving 131419 objects...
Chasing references, expect 26 dots..........................
Eliminating duplicate references..........................
Snapshot resolved.
Started HTTP server on port 7000
Server is ready.

訪問 http://localhost:7000/

`jstack` :生成虛擬機當前時刻的線程快照

jstack（Stack Trace for Java）命令用于生成虛擬機當前時刻的線程快照。線程快照就是當前虛擬機內每一條線程正在執行的方法堆棧的集合.

生成線程快照的目的主要是定位線程長時間出現停頓的原因，如線程間死鎖、死循環、請求外部資源導致的長時間等待等都是導致線程長時間停頓的原因。線程出現停頓的時候通過jstack來查看各個線程的調用堆棧，就可以知道沒有響應的線程到底在后臺做些什么事情，或者在等待些什么資源。

下面是一個線程死鎖的代碼。我們下面會通過 jstack 命令進行死鎖檢查，輸出死鎖信息，找到發生死鎖的線程。

public class DeadLockDemo {private static Object resource1 = new Object();//資源 1private static Object resource2 = new Object();//資源 2public static void main(String[] args) {new Thread(() -> {synchronized (resource1) {System.out.println(Thread.currentThread() + "get resource1");try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println(Thread.currentThread() + "waiting get resource2");synchronized (resource2) {System.out.println(Thread.currentThread() + "get resource2");}}}, "線程 1").start();new Thread(() -> {synchronized (resource2) {System.out.println(Thread.currentThread() + "get resource2");try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println(Thread.currentThread() + "waiting get resource1");synchronized (resource1) {System.out.println(Thread.currentThread() + "get resource1");}}}, "線程 2").start();}
}

Output

Thread[線程 1,5,main]get resource1
Thread[線程 2,5,main]get resource2
Thread[線程 1,5,main]waiting get resource2
Thread[線程 2,5,main]waiting get resource1

線程 A 通過 synchronized (resource1) 獲得 resource1 的監視器鎖，然后通過 Thread.sleep(1000);讓線程 A 休眠 1s 為的是讓線程 B 得到執行然后獲取到 resource2 的監視器鎖。線程 A 和線程 B 休眠結束了都開始企圖請求獲取對方的資源，然后這兩個線程就會陷入互相等待的狀態，這也就產生了死鎖。

通過 jstack 命令分析：

C:\Users\SnailClimb>jps
13792 KotlinCompileDaemon
7360 NettyClient2
17396
7972 Launcher
8932 Launcher
9256 DeadLockDemo
10764 Jps
17340 NettyServerC:\Users\SnailClimb>jstack 9256

輸出的部分內容如下：

Found one Java-level deadlock:
=============================
"線程 2":waiting to lock monitor 0x000000000333e668 (object 0x00000000d5efe1c0, a java.lang.Object),which is held by "線程 1"
"線程 1":waiting to lock monitor 0x000000000333be88 (object 0x00000000d5efe1d0, a java.lang.Object),which is held by "線程 2"Java stack information for the threads listed above:
===================================================
"線程 2":at DeadLockDemo.lambda$main$1(DeadLockDemo.java:31)- waiting to lock <0x00000000d5efe1c0> (a java.lang.Object)- locked <0x00000000d5efe1d0> (a java.lang.Object)at DeadLockDemo$$Lambda$2/1078694789.run(Unknown Source)at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)
"線程 1":at DeadLockDemo.lambda$main$0(DeadLockDemo.java:16)- waiting to lock <0x00000000d5efe1d0> (a java.lang.Object)- locked <0x00000000d5efe1c0> (a java.lang.Object)at DeadLockDemo$$Lambda$1/1324119927.run(Unknown Source)at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)Found 1 deadlock.

可以看到 jstack 命令已經幫我們找到發生死鎖的線程的具體信息。

JDK 可視化分析工具

JConsole:Java 監視與管理控制臺

JConsole 是基于 JMX 的可視化監視、管理工具。可以很方便的監視本地及遠程服務器的 java 進程的內存使用情況。你可以在控制臺輸出console命令啟動或者在 JDK 目錄下的 bin 目錄找到jconsole.exe然后雙擊啟動。

連接 Jconsole

在這里插入圖片描述

如果需要使用 JConsole 連接遠程進程，可以在遠程 Java 程序啟動時加上下面這些參數:

-Djava.rmi.server.hostname=外網訪問 ip 地址 
-Dcom.sun.management.jmxremote.port=60001   //監控的端口號
-Dcom.sun.management.jmxremote.authenticate=false   //關閉認證
-Dcom.sun.management.jmxremote.ssl=false

在使用 JConsole 連接時，遠程進程地址如下：

外網訪問 ip 地址:60001

查看 Java 程序概況

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內存監控

JConsole 可以顯示當前內存的詳細信息。不僅包括堆內存/非堆內存的整體信息，還可以細化到 eden 區、survivor 區等的使用情況，如下圖所示。

點擊右邊的“執行 GC(G)”按鈕可以強制應用程序執行一個 Full GC。

新生代 GC（Minor GC）:指發生新生代的的垃圾收集動作，Minor GC 非常頻繁，回收速度一般也比較快。
老年代 GC（Major GC/Full GC）:指發生在老年代的 GC，出現了 Major GC 經常會伴隨至少一次的 Minor GC（并非絕對），Major GC 的速度一般會比 Minor GC 的慢 10 倍以上。

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線程監控

類似我們前面講的 jstack 命令，不過這個是可視化的。

最下面有一個"檢測死鎖 (D)"按鈕，點擊這個按鈕可以自動為你找到發生死鎖的線程以及它們的詳細信息。

在這里插入圖片描述

Visual VM:多合一故障處理工具

VisualVM 提供在 Java 虛擬機 (Java Virutal Machine, JVM) 上運行的 Java 應用程序的詳細信息。在 VisualVM 的圖形用戶界面中，您可以方便、快捷地查看多個 Java 應用程序的相關信息。Visual VM 官網：https://visualvm.github.io/ 。Visual VM 中文文檔:https://visualvm.github.io/documentation.html。

下面這段話摘自《深入理解 Java 虛擬機》。

VisualVM（All-in-One Java Troubleshooting Tool）是到目前為止隨 JDK 發布的功能最強大的運行監視和故障處理程序，官方在 VisualVM 的軟件說明中寫上了“All-in-One”的描述字樣，預示著他除了運行監視、故障處理外，還提供了很多其他方面的功能，如性能分析（Profiling）。VisualVM 的性能分析功能甚至比起 JProfiler、YourKit 等專業且收費的 Profiling 工具都不會遜色多少，而且 VisualVM 還有一個很大的優點：不需要被監視的程序基于特殊 Agent 運行，因此他對應用程序的實際性能的影響很小，使得他可以直接應用在生產環境中。這個優點是 JProfiler、YourKit 等工具無法與之媲美的。

VisualVM 基于 NetBeans 平臺開發，因此他一開始就具備了插件擴展功能的特性，通過插件擴展支持，VisualVM 可以做到：