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JVM 监控,调优,调试

JVM监控工具

Java的安装包自带了很多优秀的工具,善用这些工具对于监控和调试Java程序非常有帮助。常用工具如下:

jps


用途:jps用来查看JVM里面所有进程的具体状态, 包括进程ID,进程启动的路径等等。

常用参数:

-l: 输出完成的包名称;

-m: 输出程序的命令行输入参数;

-v: 输出完整的JVM参数。

jstack


用途:1)查看java程序崩溃生成core文件,获得core文件的java stack和native stack的信息;

2)查看正在运行的java程序的java stack和native stack的信息:a) 查看运行的java程序呈现hung的状态;b) 跟踪Java的调用栈,剖析程序。

jinfo


用途:jinfo可观察运行中的java程序的运行环境参数:参数包括Java System属性和JVM命令行参数;也可从core文件里面知道崩溃的Java应用程序的配置信息。

jstat


用途:jstat利用了JVM内建的指令对Java应用程序的资源和性能进行实时的命令行的监控,包括了对Heap size和垃圾回收状况的监控等等。

语法结构:

Usage: jstat -help|-options

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

参数解释:

Options — 选项,我们一般使用 -gcutil 查看gc情况

vmid — VM的进程号,即当前运行的java进程号

interval– 间隔时间,单位为秒或者毫秒

count — 打印次数,如果缺省则打印无数次

具体option参数如下:

-class:统计class loader行为信息

-compile:统计编译行为信息

-gc:统计jdk gc时heap信息

-gccapacity:统计不同的generations(不知道怎么翻译好,包括新生区,老年区,permanent区)相应的heap容量情况

-gccause:统计gc的情况,(同-gcutil)和引起gc的事件

-gcnew:统计gc时,新生代的情况

-gcnewcapacity:统计gc时,新生代heap容量

-gcold:统计gc时,老年区的情况

-gcoldcapacity:统计gc时,老年区heap容量

-gcpermcapacity:统计gc时,permanent区heap容量

-gcutil:统计gc时,heap情况

输出内容含义如下:

S0 — Heap上的 Survivor space 0 区已使用空间的百分比

S1 — Heap上的 Survivor space 1 区已使用空间的百分比

E — Heap上的 Eden space 区已使用空间的百分比

O — Heap上的 Old space 区已使用空间的百分比

P — Perm space 区已使用空间的百分比

YGC — 从应用程序启动到采样时发生 Young GC 的次数

YGCT– 从应用程序启动到采样时 Young GC 所用的时间(单位秒)

FGC — 从应用程序启动到采样时发生 Full GC 的次数

FGCT– 从应用程序启动到采样时 Full GC 所用的时间(单位秒)

GCT — 从应用程序启动到采样时用于垃圾回收的总时间(单位秒)

示例

实例使用1:

[root@localhost bin]# jstat -gcutil 25444

S0 S1 E O P YGC YGCT FGC FGCT GCT

11.63 0.00 56.46 66.92 98.49 162 0.248 6 0.331 0.579

实例使用2:

[root@localhost bin]# jstat -gcutil 25444 1000 5

S0 S1 E O P YGC YGCT FGC FGCT GCT

73.54 0.00 99.04 67.52 98.49 166 0.252 6 0.331 0.583

73.54 0.00 99.04 67.52 98.49 166 0.252 6 0.331 0.583

73.54 0.00 99.04 67.52 98.49 166 0.252 6 0.331 0.583

73.54 0.00 99.04 67.52 98.49 166 0.252 6 0.331 0.583

73.54 0.00 99.04 67.52 98.49 166 0.252 6 0.331 0.583

我们可以看到,5次young gc之后,垃圾内存被从Eden space区(E)放入了Old space区(O),并引起了百分比的变化,导致Survivor space使用的百分比从73.54%(S0)降到0%(S1)。有效释放了内存空间。绿框中,我们可以看到,一次full gc之后,Old space区(O)的内存被回收,从99.05%降到67.52%。

图中同时打印了young gc和full gc的总次数、总耗时。而,每次young gc消耗的时间,可以用相间隔的两行YGCT相减得到。每次full gc消耗的时间,可以用相隔的两行FGCT相减得到。例如红框中表示的第一行、第二行之间发生了1次young gc,消耗的时间为0.252-0.252=0.0秒。

常驻内存区(P)的使用率,始终停留在98.49%左右,说明常驻内存没有突变,比较正常。

如果young gc和full gc能够正常发生,而且都能有效回收内存,常驻内存区变化不明显,则说明java内存释放情况正常,垃圾回收及时,java内存泄露的几率就会大大降低。但也不能说明一定没有内存泄露。

GCT 是YGCT 和FGCT的时间总和。

以上,介绍了Jstat按百分比查看gc情况的功能。其实,它还有功能,例如加载类信息统计功能、内存池信息统计功能等,那些是以绝对值的形式打印出来的,比较少用,在此就不做介绍。

[root@localhost bin]# ps -ef | grep java

root 25917 1 2 23:23 pts/2 00:00:05 /usr/local/jdk1.5/bin/java -Djava.endorsed.dirs=/usr/local/jakarta-tomcat-5.0.30/common/endorsed -classpath /usr/local/jdk1.5/lib/tools.jar:/usr/local/jakarta-tomcat-5.0.30/bin/bootstrap.jar:/usr/local/jakarta-tomcat-5.0.30/bin/commons-logging-api.jar -Dcatalina.base=/usr/local/jakarta-tomcat-5.0.30 -Dcatalina.home=/usr/local/jakarta-tomcat-5.0.30 -Djava.io.tmpdir=/usr/local/jakarta-tomcat-5.0.30/temp org.apache.catalina.startup.Bootstrap start

jstat -class pid:显示加载class的数量,及所占空间等信息。

实例使用3:

[root@localhost bin]# jstat -class 25917

Loaded Bytes Unloaded Bytes Time

2629 2916.8 29 24.6 0.90

jstat -compiler pid:显示VM实时编译的数量等信息。

实例使用4:

[root@localhost bin]# jstat -compiler 25917

Compiled Failed Invalid Time FailedType FailedMethod

768 0 0 0.70 0

jstat –gccapacity :可以显示,VM内存中三代(young,old,perm)对象的使用和占用大小,如:PGCMN显示的是最小perm的内存使用量,PGCMX显示的是perm的内存最大使用量,PGC是当前新生成的perm内存占用量,PC是但前perm内存占用量。其他的可以根据这个类推, OC是old内纯的占用量。

[root@localhost bin]# jstat -gccapacity 25917

NGCMN 640.0

NGCMX 4992.0

NGC 832.0

S0C 64.0

S1C 64.0

EC 704.0

OGCMN 1408.0

OGCMX 60544.0

OGC 9504.0

OC 9504.0 OC是old内纯的占用量

PGCMN 8192.0 PGCMN显示的是最小perm的内存使用量

PGCMX 65536.0 PGCMX显示的是perm的内存最大使用量

PGC 12800.0 PGC是当前新生成的perm内存占用量

PC 12800.0 PC是但前perm内存占用量

YGC 164

FGC 6

jstat -gcnew pid: new对象的信息

[root@localhost bin]# jstat -gcnew 25917

S0C S1C S0U S1U TT MTT DSS EC EU YGC YGCT

64.0 64.0 47.4 0.0 2 15 32.0 704.0 145.7 168 0.254

jstat -gcnewcapacity pid: new对象的信息及其占用量

[root@localhost bin]# jstat -gcnewcapacity 25917

NGCMN NGCMX NGC S0CMX S0C S1CMX S1C ECMX EC YGC FGC

640.0 4992.0 832.0 64.0 448.0 448.0 64.0 4096.0 704.0 168 6

jstat -gcold pid: old对象的信息。

[root@localhost bin]# jstat -gcold 25917

PC PU OC OU YGC FGC FGCT GCT

12800.0 12617.6 9504.0 6561.3 169 6 0.335 0.591

jstat -gcoldcapacity pid:old对象的信息及其占用量。

[root@localhost bin]# jstat -gcoldcapacity 25917

OGCMN OGCMX OGC OC YGC FGC FGCT GCT

1408.0 60544.0 9504.0 9504.0 169 6 0.335 0.591

jstat -gcpermcapacity pid: perm对象的信息及其占用量。

[root@localhost bin]# jstat -gcpermcapacity 25917

PGCMN PGCMX PGC PC YGC FGC FGCT GCT

8192.0 65536.0 12800.0 12800.0 169 6 0.335 0.591

jstat -printcompilation pid:当前VM执行的信息。

[root@localhost bin]# jstat -printcompilation -h3 25917 1000 5

每1000毫秒打印一次,一共打印5次,还可以加上-h3每三行显示一下标题。

Compiled Size Type Method

788 73 1 java/io/File <init>

788 73 1 java/io/File <init>

788 73 1 java/io/File <init>

Compiled Size Type Method

788 73 1 java/io/File <init>

788 73 1 java/io/File <init>

jmap


用途:观察运行中的jvm物理内存的占用情况,包括Heap size, Perm size等等。

参数如下:

-heap:打印jvm heap的情况

-histo:打印jvm heap的直方图。其输出信息包括类名,对象数量,对象占用大小。

-histo:live :同上,但是只答应存活对象的情况

-permstat:打印permanent generation heap情况

命令使用:

jmap -heap 2083 ---- 观察到New Generation(Eden Space,From Space,To Space),tenured generation,Perm Generation的内存使用情况

jmap -histo 2083 | jmap -histo:live 2083 ---- 观察heap中所有对象的情况(heap中所有生存的对象的情况)。包括对象数量和所占空间大小。

jmap -dump:live,format=b,file=heap.bin 2083 ---- dump java heap in hprof binary format。输出文件可用于进一步分析。

class name对应的就是Class文件里的class的标识 B代表byte C代表char D代表double F代表float I代表int J代表long Z代表boolean 前边有[代表数组,[I 就相当于int[] 对象用[L+类名表示

BaseType Character

Type

Interpretation

B

byte

signed byte

C

char

Unicode character

D

double

double-precision floating-point value

F

float

single-precision floating-point value

I

int

integer

J

long

long integer

L<classname>;

reference

an instance of class de><classname>de>

S

short

signed short

Z

boolean

de>truede> or de>falsede>

[

reference

one array dimension

Java调优


JVM调优总结

JAVA虚拟机性能参数调优指导书

Jprofiler使用介绍

Memory Analyzer (MAT)

使用Memory Analyzer tool(MAT)分析内存泄漏

JVM常见参数及其默认值:

(详见:JVM系列三:JVM参数设置、分析

参数名称

含义

默认值

-Xms

初始堆大小

物理内存的1/64(<1GB)

默认(MinHeapFreeRatio参数可以调整)空余堆内存小于40%时,JVM就会增大堆直到-Xmx的最大限制.

-Xmx

最大堆大小

物理内存的1/4(<1GB)

默认(MaxHeapFreeRatio参数可以调整)空余堆内存大于70%时,JVM会减少堆直到 -Xms的最小限制

-Xmn

年轻代大小(1.4or lator)

注意:此处的大小是(eden+ 2 survivor space).与jmap -heap中显示的New gen是不同的。整个堆大小=年轻代大小 + 年老代大小 + 持久代大小.增大年轻代后,将会减小年老代大小.此值对系统性能影响较大,Sun官方推荐配置为整个堆的3/8

-XX:NewSize

设置年轻代大小(for 1.3/1.4)

-XX:MaxNewSize

年轻代最大值(for 1.3/1.4)

-XX:PermSize

设置持久代(perm gen)初始值

物理内存的1/64

-XX:MaxPermSize

设置持久代最大值

物理内存的1/4

-Xss

每个线程的堆栈大小

JDK5.0以后每个线程堆栈大小为1M,以前每个线程堆栈大小为256K.更具应用的线程所需内存大小进行 调整.在相同物理内存下,减小这个值能生成更多的线程.但是操作系统对一个进程内的线程数还是有限制的,不能无限生成,经验值在3000~5000左右一般小的应用, 如果栈不是很深, 应该是128k够用的 大的应用建议使用256k。这个选项对性能影响比较大,需要严格的测试。(校长)和threadstacksize选项解释很类似,官方文档似乎没有解释,在论坛中有这样一句话:"”-Xss is translated in a VM flag named ThreadStackSize”一般设置这个值就可以了。

JVM配置示例:

JAVA_OPTS="-server -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:PermSize=100M -XX:MaxPermSize=300M -Xms8g -Xmx8g -Xmn4g -Xss256k -XX:MaxNewSize=4g -XX:NewSize=4g -XX:SurvivorRatio=2 -Xnoclassgc -XX:+DisableExplicitGC -XX:+UseParNewGC -XX:ParallelGCThreads=8 -XX:+CMSParallelRemarkEnabled -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection -XX:CMSFullGCsBeforeCompaction=0 -XX:+CMSClassUnloadingEnabled -XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=92 -XX:SoftRefLRUPolicyMSPerMB=0 -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCTimeStamps -XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly -XX:+PrintHeapAtGC -Xloggc:/data/resys/zhenjing/tomcat-solr-slave/logs/gc.log -XX:+PrintGCApplicationConcurrentTime -XX:+PrintGCApplicationStoppedTime -Duser.timezone=Asia/Shanghai -XX:MaxDirectMemorySize=7g -Dcom.tc.productkey.path=/data/conf/terracotta-license.key"

机器配置:4CPU,16G内存

-server -Xms8g -Xmx8g -XX:PermSize=256m -XX:MaxPermSize=256m -Xmn4g -XX:MaxDirectMemorySize=512m -XX:SurvivorRatio=8 -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection -XX:CMSMaxAbortablePrecleanTime=5000 -XX:+CMSClassUnloadingEnabled -XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=80 -XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly -XX:+ExplicitGCInvokesConcurrent -Dsun.rmi.dgc.server.gcInterval=2592000000 -Dsun.rmi.dgc.client.gcInterval=2592000000 -XX:ParallelGCThreads=4 -Xloggc:/data/logs/gc.log -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCDateStamps -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:HeapDumpPath=/data/logs/java.hprof -Djava.awt.headless=true -Dsun.net.client.defaultConnectTimeout=10000 -Dsun.net.client.defaultReadTimeout=30000 -Dfile.encoding=UTF-8 -Ddubbo.application.logger=slf4j -Dcom.sun.management.jmxremote -Dcom.sun.management.jmxremote.port=8082 -Dcom.sun.management.jmxremote.ssl=false -Dcom.sun.management.jmxremote.authenticate=false -Djava.rmi.server.hostname=10.2.113.82

说明:

# 各个堆栈区域空间分配
-server 
-XX:PermSize=100M  
-XX:MaxPermSize=300M 
-Xms8g -Xmx8g -Xmn4g -Xss256k 
-XX:MaxNewSize=4g -XX:NewSize=4g 
-XX:SurvivorRatio=2       # eden = from+to

# 回收算法相关。该配置以满足响应实时性为目的。
-Xnoclassgc    #禁用类垃圾回收,性能会高一点; 
-XX:+DisableExplicitGC   #禁止System.gc()
-XX:+UseConcMarkSweepGC    #老年代回收采用CMS算法
-XX:+UseParNewGC                #年轻代回收采用并行算法
-XX:ParallelGCThreads=8 
-XX:+CMSParallelRemarkEnabled 
-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection 
-XX:CMSFullGCsBeforeCompaction=0 
-XX:+CMSClassUnloadingEnabled 
-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=92 
-XX:SoftRefLRUPolicyMSPerMB=0 

# gc日志相关。 采用 jstat -gcutil PID 10000 监控更简洁直观。
-XX:+PrintGCDetails 
-XX:+PrintGCTimeStamps 
-XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly 
-XX:+PrintHeapAtGC 
-Xloggc:logs/gc.log 
-XX:+PrintGCApplicationConcurrentTime 
-XX:+PrintGCApplicationStoppedTime 
-Duser.timezone=Asia/Shanghai 

# BigMemory for Ehcache 相关配置,启用本地缓存,避免触发gc。
-XX:MaxDirectMemorySize=7g 
-Dcom.tc.productkey.path=/data/conf/terracotta-license.key

几点说明:

Young GC: 一般情况下,当生成新对象,触发Eden申请空间失败时,就会触发Scavenge GC,对Eden区域进行GC,清除非存活对象,并且把尚且存活的对象移动到空的Survivor区(to Survivor)。然后整理上次存放数据的Survivor(from Survivor),将依然存活的对象放入新的to Survivor。若多次整理后,对象依然存活,且达到阈值(由 InitialTenuringThreshold 和 MaxTenuringThreshold 控制,默认值为7和15),则将对象放入老年代。

Full GC: 主要是回收老年代的失效对象,一般同时触发整理年轻代。

几个参考数据:gc的核心工作是:清除无效对象;移动有效对象。若需要清除的无效对象很多,或需要移动的有效对象很多,则gc过程耗时。对于4G的年轻代,2G的eden代,一次Young GC大概耗时100~200ms。 若实际应用中,Young GC超过200ms,一般需要调优JVM。调优的目标:1)降低单次Young GC时间; 2) 降低Full GC次数。 Young GC 的次数和程序的负载和对象使用方式(代码实现方式)有关,优化空间不大。

测试过 -XX:+AggressiveHeap 选项,对gc影响不大。测试过 -XX:+UseFastAccessorMethods -XX:+AggressiveOpts -XX:+UseBiasedLocking 选项,对gc影响不大。

对于-XX:LargePageSizeInBytes=128m选项,有些麻烦,且可能导致Full GC变长,没试用。参见:http://hllvm.group.iteye.com/group/wiki/2870-JVM

Java调试辅助工具


链接的jar库可能包含重复的class,导致行为错误。

findclass.sh 用于查找特定类名出现在哪些jar包。

#! /bin/bash

if [ $# -lt 2 ]; then
    echo "Usage: $0 classname jar1 jar2..."
    exit -1
fi

classname=$1
echo "Find Class: $classname"
shift

for file in $*
do
    # echo $file
    suffix=${file##*.}
    if [ "x$suffix" == "xjar" ]; then
            
            grepret=`jar -tf $file | grep $classname`
            # echo $grepret
            if [ "x$grepret" != "x" ]; then
                echo "$file"
            fi
    fi

done

jps_kill.sh 用于kill指定类名的的java进程。JVM很耗资源,当启动的JVM达到几百个时,系统负载很重,会导致jps运行变慢(1、负载重;2、进程多)。

#! /bin/bash

TMP=/tmp/jps_kill.log

if [ $# -lt 1 ]
then
    echo "Usage: $0 prog_name"
    exit -1
fi

jps | grep -i $1 > $TMP

while read pid other
do
    echo $pid
    #echo $other

    kill -9 $pid

done < $TMP

gcstat.sh 长期监控JVM的gc状况。

#!/bin/bash

PID=-1
INTERVAL=1000
NUM=60000000

if [[ $# -lt 1 ]]
then
    echo "Usage: $0 <vmid> [<interval(ms)> [<count>]]"
    exit 1
fi
PID=$1

if [[ $# -gt 1 ]]
then
        INTERVAL=$2
fi

if [[ $# -gt 2 ]]
then
        NUM=$3
fi

echo "$0 Start test...`date`"
echo 
    
    jstat  -gcutil -t -h50 $PID  $INTERVAL  $NUM

echo "$0 Finish test.`date`"

jmap_stat.sh 长期监控jmap状况。

#!/bin/bash

PID=-1
INTERVAL=3
NUM=60

if [[ $# -lt 1 ]]
then
    echo "Usage: $0 <vmid> [<interval> [<count>]]"
    exit 1
fi
PID=$1

if [[ $# -gt 1 ]]
then
        INTERVAL=$2
fi

if [[ $# -gt 2 ]]
then
        NUM=$3
fi

echo "$0 Start test...`date`"
echo 


i=0
while [[ i -lt $NUM ]]
do
    echo `date`
    jmap -histo:live  $PID  | head -n 20    

    echo 
    sleep $INTERVAL

    ((i++))
done

echo "$0 Finish test.`date`"

Java调试辅助函数


调试Java程序经常需要知道Java进程PID、当前目录、Java Home、内存使用情况、执行特定命令等等。JavaDebug收集了上述这些常用的辅助调试函数。

import java.lang.management.ManagementFactory;
import java.lang.management.RuntimeMXBean;

import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStreamWriter;
import java.io.PrintWriter;
import java.util.Iterator;
import java.util.Map;
import java.util.Properties;

public class JavaDebug{

    public static int getPid() {
        RuntimeMXBean runtime = ManagementFactory.getRuntimeMXBean();
        String name = runtime.getName(); // format: "pid@hostname"
        try {
            return Integer.parseInt(name.substring(0, name.indexOf('@')));
        } catch (Exception e) {
            System.err.println(e.getMessage());
            return -1;
        }
    }

    public static void printEnv(){
        Map<String,String> map = System.getenv();
        Iterator<Map.Entry<String, String>> iter = map.entrySet().iterator();
        Map.Entry<String, String> entry;
        while (iter.hasNext()) {
            entry = iter.next();
            String name = entry.getKey();
            String value = entry.getValue();

            System.out.println(name + ": "+ value);
        }
    }

    public static void printProperties(){
        Properties pros = System.getProperties();
        pros.list(System.out);
    }

    public static String getPWD(){
        return System.getProperty("user.dir");
    }

    public static void printSimpleMemoryInfo(){
        Runtime runTime = Runtime.getRuntime();
        System.out.println("Total Mem:" + runTime.totalMemory() + " Max Mem:" +runTime.maxMemory()
                + " Free mem:" + runTime.freeMemory() );
    }

    public static void printMemoryInfo(String info){
        if( info != null){
            System.out.println(info+ " JavaDebug:printMemoryInfo");
        }

        printSimpleMemoryInfo();
        ExecCommand("jmap " + getPid());
    }

    public static void ExecCommand(String cmd){
        System.out.println("Exec command: "+cmd);

        try{
            Process pro = null;
            Runtime runTime = Runtime.getRuntime();
            if (runTime == null) {
                System.err.println("Create runtime false!");
                throw new RuntimeException("Create runtime false!");
            }

            pro = runTime.exec(cmd);
            BufferedReader input = new BufferedReader(new InputStreamReader(pro.getInputStream()));
            PrintWriter output = new PrintWriter(new OutputStreamWriter(pro.getOutputStream()));
            String line;
            while ((line = input.readLine()) != null) {
                System.out.println(line);
            }
            input.close();
            output.close();
            pro.destroy();
        }
        catch(IOException e) {
            System.err.println(e.getMessage());
            e.printStackTrace();
            throw new RuntimeException("run command error!");
        }

        System.out.println("Exec command: "+cmd + " finish.");
    }


    public static void main(String[] args) throws Exception {
        printProperties();

        //printEnv();

        System.out.println("========================");
        int pid = getPid();
        System.out.println("pid: " + pid);
        System.out.println("pwd: " + getPWD());

        printMemoryInfo(null);

        ExecCommand("ls -l");
        ExecCommand("jmap " + pid);

        printMemoryInfo(null);
    }
}

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