JVM虚拟机性能监控与故障处理工具

beifengtz

发布于 2019-06-03 17:11:10

9050

发布于 2019-06-03 17:11:10

文章被收录于专栏：北风IT之路

文章内容过长，请耐心阅读哦~

一、概述

二、命令行工具

1.JPS：JVM Process Status Tool

2.jstat：JVM Statistics Monitoring Tool

2.1 类加载

2.2 垃圾收集

2.3 编译

2.4 堆内存

2.5 新生代垃圾回收

2.6 新生代内存

2.7 老年代垃圾回收

2.8 老年代内存

2.9 元数据空间

2.10 垃圾回收统计

2.11 编译方法

3.jinfo：Configuration Info for Java

4.jmap：Memory Map for Java

5.jhat：JVM Heap Analysis Tool

6.jstack：Stack Trace for Java

三、可视化工具

1.JConsole

2.Visual VM

四、参考资料

一、概述

在平时开发时，往往会对程序进行测试，在定位问题时查看运行日志、查看GC日志、Debug、JVM监控等都是需要用到的，今天来介绍一些JDK自带的JVM性能监控与故障处理的工具。Sun公司在JDK中附赠了很多监控工具，每个工具的功能都很强大而且很实用，能在处理应用程序性能问题、定位故障时发挥很大的作用。

当然不同的jdk所提供的监控工具细节上有所差别，笔者所测试的系统是Windows 10，jdk环境是Oracle JDK 1.8，虚拟机是64位的HotSpot，。

二、命令行工具

在你所下载的jdk包下面的bin目录下，有非常多的exe文件，接下来要看的工具就在其中。

不难发现大部分exe文件都是在17KB左右，其实这并不是巧合，而是这些工具程序都是调用的jsk/lib/tools.jar类库下的函数，仅仅是对这个类库进行简单的封装，所以大小几乎都稳定在17KB左右。其实其他第三方监控工具也都是使用这个类库进行改造的，如果细细读其中的代码，你也可以自己写一个监控工具。

接下来的演示均是在本地演示，如果需要监控远程JVM的话，需要在启动时开启JMX管理功能（参数是：-Dcom.sun.management.jmxremote），当然还需要设置监控端口、用户名、密码、身份认证开关、SSL验证开关等，具体参数读者可自行百度或谷歌哦~

回答一个很多人都有的一个疑惑：系统只安装了一个jdk或jre，那么是多个程序共用一个虚拟机还是一个程序一个虚拟机？答案是一个程序一个jvm实例，你可以把它们的关系想象成类和对象的关系，jre就像是一个类，每运行一个程序时会实例化出一个jvm实例，同时根据参数为它分配内存空间。

1.JPS：JVM Process Status Tool

虚拟机进程状况工具，**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（LVMID）。**这个应用非常多，一般用于查看有哪些运行在虚拟机上的程序，比如后面要讲的JConsle.exe在选择监控程序时就是用的jps，当然追根揭底还是调用的tools.jar中的方法。

如果你配置了jdk/bin下的环境变量，可直接在cmd中输入jps命令进行使用，否则你需要进入这个目录才能使用该工具。

命令格式：

jps [ options ] [ hostid ]

说明：如果不指定hostid就默认为当前主机或服务器，参数可以联合使用，比如jps -lv。

-q 输出虚拟机唯一ID，不输出类名、Jar名和传入main方法的参数
-m 输出传入main方法的参数
-l 输出main类或Jar的全名
-v 输出虚拟机进程启动时JVM的参数

2.jstat：JVM Statistics Monitoring Tool

虚拟机统计信息监视工具，**用于监视虚拟机各种运行状态信息的命令行工具，可以显示本地或远程虚拟机进程的类装载、内存、垃圾收集、JIT编译等运行数据。**它是运行期定位虚拟机性能问题的首选工具。

命令格式：

jstat [ option vmid [interval [s | ms] [count] ] ] jstat [-命令选项] [vmid] [间隔时间/毫秒] [查询次数]

说明：如果是本地虚拟机进程，VMID和LVMID是一样的，如果是远程虚拟机进程，那VMID格式应该是：

[protocol:][ // ] lvmid [@hostname [:port] /servername ]

例如每250毫秒查询一次1200垃圾收集状况，一共查询20次，命令和结果如下：

jstat详细参数说明如下：

2.1 类加载

-class  监视类装载、卸载数量、总空间以及类装载所耗费的时间

每个字段说明：

Loaded: 加载class的数量
Bytes： 所占用空间大小
Unloaded： 未加载数量
Bytes: 未加载占用空间
Time： 时间

2.2 垃圾收集

-gc  监视Java堆状况，包括Eden区、两个Survivor区、老年代等容量、已用空间、GC时间合计等信息

每个字段说明：

S0C：第一个幸存区的大小
S1C：第二个幸存区的大小
S0U：第一个幸存区的使用大小
S1U：第二个幸存区的使用大小
EC：伊甸园区的大小
EU：伊甸园区的使用大小
OC：老年代大小
OU：老年代使用大小
MC：方法区大小
MU：方法区使用大小
CCSC:压缩类空间大小
CCSU:压缩类空间使用大小
YGC：年轻代垃圾回收次数
YGCT：年轻代垃圾回收消耗时间
FGC：老年代垃圾回收次数
FGCT：老年代垃圾回收消耗时间
GCT：垃圾回收消耗总时间

2.3 编译

-compiler  输出JIT编译器编译过的方法、耗时等信息

每个字段说明：

Compiled：编译数量。
Failed：失败数量
Invalid：不可用数量
Time：时间
FailedType：失败类型
FailedMethod：失败的方法

2.4 堆内存

-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

每个字段说明：

NGCMN：新生代最小容量
NGCMX：新生代最大容量
NGC：当前新生代容量
S0C：第一个幸存区大小
S1C：第二个幸存区的大小
EC：伊甸园区的大小
OGCMN：老年代最小容量
OGCMX：老年代最大容量
OGC：当前老年代大小
OC:当前老年代大小
MCMN:最小元数据容量
MCMX：最大元数据容量
MC：当前元数据空间大小
CCSMN：最小压缩类空间大小
CCSMX：最大压缩类空间大小
CCSC：当前压缩类空间大小
YGC：年轻代gc次数
FGC：老年代GC次数

2.5 新生代垃圾回收

-gcnew 监视新生代GC状况

每个字段说明：

S0C：第一个幸存区大小
S1C：第二个幸存区的大小
S0U：第一个幸存区的使用大小
S1U：第二个幸存区的使用大小
TT:对象在新生代存活的次数
MTT:对象在新生代存活的最大次数
DSS:期望的幸存区大小
EC：伊甸园区的大小
EU：伊甸园区的使用大小
YGC：年轻代垃圾回收次数
YGCT：年轻代垃圾回收消耗时间

2.6 新生代内存

-gcnewcapacity  监视内容与-gcnew基本相同，主要输出使用到的最大、最小空间

每个字段说明：

NGCMN：新生代最小容量
NGCMX：新生代最大容量
NGC：当前新生代容量
S0CMX：最大幸存1区大小
S0C：当前幸存1区大小
S1CMX：最大幸存2区大小
S1C：当前幸存2区大小
ECMX：最大伊甸园区大小
EC：当前伊甸园区大小
YGC：年轻代垃圾回收次数
FGC：老年代回收次数

2.7 老年代垃圾回收

-gcold 监视老年代GC状况

每个字段说明：

MC：方法区大小
MU：方法区使用大小
CCSC:压缩类空间大小
CCSU:压缩类空间使用大小
OC：老年代大小
OU：老年代使用大小
YGC：年轻代垃圾回收次数
FGC：老年代垃圾回收次数
FGCT：老年代垃圾回收消耗时间
GCT：垃圾回收消耗总时间

2.8 老年代内存

-gcoldcapacity 监视内容与-gcold基本相同，主要输出使用到的最大、最小空间

每个字段说明：

OGCMN：老年代最小容量
OGCMX：老年代最大容量
OGC：当前老年代大小
OC：老年代大小
YGC：年轻代垃圾回收次数
FGC：老年代垃圾回收次数
FGCT：老年代垃圾回收消耗时间
GCT：垃圾回收消耗总时间

2.9 元数据空间

-gcmetacapacity  监视元数据空间内存情况（jdk1.8之后）

每个字段说明：

MCMN:最小元数据容量
MCMX：最大元数据容量
MC：当前元数据空间大小
CCSMN：最小压缩类空间大小
CCSMX：最大压缩类空间大小
CCSC：当前压缩类空间大小
YGC：年轻代垃圾回收次数
FGC：老年代垃圾回收次数
FGCT：老年代垃圾回收消耗时间
GCT：垃圾回收消耗总时间

2.10 垃圾回收统计

-gcutil 统计所有垃圾回收的数据

每个字段说明：

S0：幸存1区当前使用比例
S1：幸存2区当前使用比例
E：伊甸园区使用比例
O：老年代使用比例
M：元数据区使用比例
CCS：压缩使用比例
YGC：年轻代垃圾回收次数
FGC：老年代垃圾回收次数
FGCT：老年代垃圾回收消耗时间
GCT：垃圾回收消耗总时间

2.11 编译方法

-printcompilation  输出已经被JIT编译的方法

每个字段说明：

Compiled：最近编译方法的数量
Size：最近编译方法的字节码数量
Type：最近编译方法的编译类型。
Method：方法名标识。

3.jinfo：Configuration Info for Java

Java配置信息工具，能实时地查看和调整虚拟机各项参数。

命令格式：

jinfo [option] pid

说明：如果不传入参数，则输出该进程的所有配置信息

4.jmap：Memory Map for Java

Java内存映像工具，**用于生成堆存储快照（一般称为heapdump或dump文件），还可以查询finalize执行队列、Java堆的详细信息，如空间使用率、当前用的是哪种收集器等。**如果不适用jmap命令，可以使用-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError参数，当虚拟机发生内存溢出的时候可以产生快照。或者使用kill -3 pid也可以产生

jmap命令格式：

jmap [option] vmid

参数说明：

-dump:[live,]format=b,file=<filename> 使用hprof二进制形式,输出jvm的heap内容到文件=. live子选项是可选的，假如指定live选项,那么只输出活的对象到文件.
-finalizerinfo 打印正等候回收的对象的信息.
-heap 打印heap的概要信息，GC使用的算法，heap的配置及wise heap的使用情况.
-histo[:live] 打印每个class的实例数目,内存占用,类全名信息. VM的内部类名字开头会加上前缀”*”. 如果live子参数加上后,只统计活的对象数量.
-permstat 打印classload和jvm heap长久层的信息. 包含每个classloader的名字,活泼性,地址,父classloader和加载的class数量. 另外,内部String的数量和占用内存数也会打印出来.
-F 强迫.在pid没有相应的时候使用-dump或者-histo参数. 在这个模式下,live子参数无效.
-h | -help 打印辅助信息
-J 传递参数给jmap启动的jvm.

5.jhat：JVM Heap Analysis Tool

虚拟机堆转储快照分析工具，可与jmap配合使用，**这个工具是用来分析jmap dump出来的文件。**由于这个工具功能比较简陋，运行起来也比较耗时，所以这个工具不推荐使用，推荐使用MAT或Visual VM。

例如我要解析上面生成的dump文件可以用命令：

jhat vote.dump

6.jstack：Stack Trace for Java

Java堆栈跟踪工具，**用于生成虚拟机当前时刻的线程快照（一般称为threaddump或者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的集合，生成线程快照的主要目的是定位线程出现长时间停顿的原因，比如线程间死锁、死循环、请求外部资源导致的长时间等待等都是其常见原因。

jstack命令格式：

jstack [option] vmid

参数含义：

-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话，可以显示C/C++的堆栈

三、可视化工具

JDK除了提供上面所讲的几个强大命令行工具外，还提供了一些可视化工具，可以方便的实时监控正在运行的Java程序。主要是两个：JConsole和VisualVM

1.JConsole

点击bin目录下的jconsole.exe即可运行工具，可选两种监控对象，一个是本地程序一个是远程程序，如果要监控远程程序需要开启JMX管理，详细步骤因为篇幅原因就不说了，可以自行百度或谷歌。该程序因为是可视化工具，内容比较简洁直观，而且功能和上面的工具基本相同，只是把数据编程图标展示了，所以这里就不赘述，放截图就好啦。