《深入理解Java虚拟机》（四）虚拟机性能监控与故障处理工具

摘要：虚拟机性能监控与故障处理工具详解概述本文参考的是周志明的深入理解虚拟机第四章，为了整理思路，简单记录一下，方便后期查阅。虚拟机堆转储快照分析工具功能用于分析生成的。

本文参考的是周志明的 《深入理解Java虚拟机》 第四章 ，为了整理思路，简单记录一下，方便后期查阅。

JDK本身提供了很多方便的JVM性能调优监控工具，除了集成式的VisualVM和jConsole外，还有jps、jstack、jmap、jhat、jstat、hprof等小巧的工具，本文希望能起抛砖引玉之用，让大家能开始对JVM性能调优的常用工具有所了解。

jps [options] [hostid]

-l : 输出主类全名或jar路径
-q : 只输出LVMID
-m : 输出JVM启动时传递给main()的参数
-v : 输出JVM启动时显示指定的JVM参数

$ jps -l
16256 sun.tools.jps.Jps
14904 org.jetbrains.jps.cmdline.Launcher
15016 com.ecej.esmart.gateway.service.impl.PengleiTest

功能：可以列出正在运行的虚拟机进程，并线上虚拟机执行的主类名称及其本地虚拟机唯一ID（LVMID）；

对于本地虚拟机来说，LVMID和操作系统的进程ID是一致的；

其他的工具通常都需要依赖jps获取LVMID；

主要选项：-q（只输出LVMID）、-m（输出传给main函数的参数）、-l（输出主类的全名）、-v（输出虚拟机启动JVM参数）；

jstat(JVM statistics Monitoring)是用于监视虚拟机运行时状态信息的命令，它可以显示出虚拟机进程中的类装载、内存、垃圾收集、JIT编译等运行数据。

命令格式

$ jstat [option] LVMID [interval] [count]

参数

[option] : 操作参数

LVMID : 本地虚拟机进程ID

[interval] : 连续输出的时间间隔

[count] : 连续输出的次数

option 参数总览

option 参数详解

-class

监视类装载、卸载数量、总空间以及耗费的时间

$ jstat -class 14988
Loaded  Bytes  Unloaded  Bytes     Time
   577  1152.8        0     0.0       0.17

Loaded : 加载class的数量

Bytes : class字节大小

Unloaded : 未加载class的数量

Bytes : 未加载class的字节大小

Time : 加载时间

-compiler

输出JIT编译过的方法数量耗时等

$ jps -l -m
8657 org.apache.catalina.startup.Bootstrap start
12706 com.ecej.cust.service.run.Startup 60001
52132 sun.tools.jps.Jps -l -m
55671 customer.jar --server.port=8082 --log.home=/data/dubbo/logs/customer --log.level=info --log.stdout=0 ecej.ops.iswitch=1 --ecej.ops.port=80 --jmx.rmi.port=9991

$ jstat -compiler 55671
Compiled Failed Invalid   Time   FailedType FailedMethod
   13784      1       0   102.02          1 com/mysql/jdbc/AbandonedConnectionCleanupThread run

Compiled : 编译数量

Failed : 编译失败数量

Invalid : 无效数量

Time : 编译耗时

FailedType : 失败类型

FailedMethod : 失败的方法

-gc

垃圾回收堆的行为统计，常用命令

$ jstat -gc 55671
 S0C    S1C    S0U    S1U      EC       EU        OC         OU       MC     MU    CCSC   CCSU   YGC     YGCT    FGC    FGCT     GCT   
512.0  512.0   0.0    0.0   1285632.0 56336.6   259584.0   61064.8   74416.0 72873.0 8368.0 8015.0    114    0.854  103    14.911   15.765

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

$ jstat -gc 55671 2000 20

这个命令意思就是每隔2000ms输出1262的gc情况，一共输出20次

-gccapacity

同-gc，不过还会输出Java堆各区域使用到的最大、最小空间

$ jstat -gccapacity 55671
 NGCMN    NGCMX     NGC     S0C   S1C       EC      OGCMN      OGCMX       OGC         OC       MCMN     MCMX      MC     CCSMN    CCSMX     CCSC    YGC    FGC 
 84992.0 1360384.0 1287168.0  512.0  512.0 1285632.0   171008.0  2721280.0   259584.0   259584.0      0.0 1116160.0  74416.0      0.0 1048576.0   8368.0    114   103

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 - 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

-gcutil

同-gc，不过输出的是已使用空间占总空间的百分比

$ jstat -gcutil 55671
  S0     S1     E      O      M     CCS    YGC     YGCT    FGC    FGCT     GCT   
  0.00   0.00   6.25  23.52  97.93  95.78    114    0.854   103   14.911   15.765

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Yang GC 的次数

YGCT -从应用程序启动到采样时Yang GC所用的时间【单位秒】

FGC -从应用程序启动到采样时Full GC的次数

FGCT -从应用程序启动到采样时Full GC所用的时间

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】

-gcnew

统计新生代的行为

$ jstat -gcnew 55671
 S0C    S1C    S0U    S1U   TT MTT  DSS      EC       EU     YGC     YGCT  
 512.0  512.0    0.0    0.0 15  15  512.0 1285632.0 100094.5    114    0.854

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

-gcnewcapacity

新生代与其相应的内存空间的统计

$ jstat -gcnewcapacity  55671
  NGCMN      NGCMX       NGC      S0CMX     S0C     S1CMX     S1C       ECMX        EC      YGC   FGC 
   84992.0  1360384.0  1287168.0 453120.0    512.0 453120.0    512.0  1359360.0  1285632.0   114   103

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

-gcold

统计旧生代的行为

$  jstat -gcold 55671
   MC       MU      CCSC     CCSU       OC          OU       YGC    FGC    FGCT     GCT   
 74416.0  72873.0   8368.0   8015.0    259584.0     61064.8    114   103   14.911   15.765

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

-gcoldcapacity

统计旧生代的大小和空间

$ jstat -gcoldcapacity 55671
   OGCMN       OGCMX        OGC         OC       YGC   FGC    FGCT     GCT   
   171008.0   2721280.0    259584.0    259584.0   116   105   15.170   16.033

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

-gcpermcapacity

永生代行为统计

在 JDK 8 删除永久代
JDK 8 Java永久代去哪儿了
在Hotspot中的永久代码的内容的一部分移动到Java堆中，其余部分移动到本地内存

$ jstat -gcpermcapacity 28920
    PGCMN      PGCMX       PGC         PC      YGC   FGC    FGCT     GCT   
 1048576.0  2097152.0  1048576.0  1048576.0     4     0    0.000    0.242

-printcompilation

hotspot编译方法统计

$ jstat -printcompilation 55671
Compiled  Size  Type Method
   13785    123    1 java/io/DataOutputStream write

Compiled：被执行的编译任务的数量

Size：方法字节码的字节数

Type：编译类型

Method：编译方法的类名和方法名。类名使用"/" 代替 "." 作为空间分隔符. 方法名是给出类的方法名. 格式是一致于HotSpot - XX:+PrintComplation 选项

jinfo(JVM Configuration info)这个命令作用是实时查看和调整虚拟机运行参数。
之前的jps -v口令只能查看到显示指定的参数，如果想要查看未被显示指定的参数的值就要使用jinfo口令

命令格式

jinfo [option] [args] LVMID

option参数

-flag : 输出指定args参数的值
-flags : 不需要args参数，输出所有JVM参数的值
-sysprops : 输出系统属性，等同于System.getProperties()

$ jinfo -flags 55671
Attaching to process ID 55671, please wait...
Debugger attached successfully.
Server compiler detected.
JVM version is 25.65-b01
Non-default VM flags: -XX:CICompilerCount=4 -XX:InitialHeapSize=262144000 -XX:MaxHeapSize=4179623936 -XX:MaxNewSize=1393033216 -XX:MinHeapDeltaBytes=524288 -XX:NewSize=87031808 -XX:OldSize=175112192 -XX:+UseCompressedClassPointers -XX:+UseCompressedOops -XX:+UseFastUnorderedTimeStamps -XX:+UseParallelGC 
Command line:  

功能：用于生成堆转储快照（一般称为heapdump或dump文件）

其他可生成 heapdump 的方式：使用参数-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError使用参数-XX:+HeapDumpOnCtrlBreak然后使用 Ctrl+Break 生成；Linux系统使用kill -3生成

另外它还可以查询 finalize 执行队列、Java堆和永久代的详细信息

命令格式

jmap [option] LVMID

option参数

dump : 生成堆转储快照

finalizerinfo : 显示在F-Queue队列等待Finalizer线程执行finalizer方法的对象

heap : 显示Java堆详细信息

histo : 显示堆中对象的统计信息

permstat : to print permanent generation statistics

F : 当-dump没有响应时，强制生成dump快照

-dump
常用格式

-dump::live,format=b,file= pid 

dump堆到文件,format指定输出格式，live指明是活着的对象,file指定文件名

$ jmap -dump:live,format=b,file=penglei.hprof 55671
Dumping heap to /home/publish/penglei.hprof ...
Heap dump file created

penglei.hprof这个后缀是为了后续可以直接用MAT(Memory Anlysis Tool)打开。

-finalizerinfo

打印等待回收对象的信息

$ jmap -finalizerinfo 55671
Attaching to process ID 55671, please wait...
Debugger attached successfully.
Server compiler detected.
JVM version is 25.65-b01
Number of objects pending for finalization: 0

可以看到当前F-QUEUE队列中并没有等待Finalizer线程执行finalizer方法的对象。

-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,可以用此来判断内存目前的使用情况以及垃圾回收情况

$ jmap -heap 55671
Attaching to process ID 55671, please wait...
Debugger attached successfully.
Server compiler detected.
JVM version is 25.65-b01

using thread-local object allocation.
Parallel GC with 8 thread(s)//GC 方式 

Heap Configuration://堆内存初始化配置
   MinHeapFreeRatio         = 0 //对应jvm启动参数-XX:MinHeapFreeRatio设置JVM堆最小空闲比率(default 40)
   MaxHeapFreeRatio         = 100 //对应jvm启动参数 -XX:MaxHeapFreeRatio设置JVM堆最大空闲比率(default 70)
   MaxHeapSize              = 4179623936 (3986.0MB)//对应jvm启动参数-XX:MaxHeapSize=设置JVM堆的最大大小
   NewSize                  = 87031808 (83.0MB)//对应jvm启动参数-XX:NewSize=设置JVM堆的‘新生代’的默认大小
   MaxNewSize               = 1393033216 (1328.5MB)//对应jvm启动参数-XX:MaxNewSize=设置JVM堆的‘新生代’的最大大小
   OldSize                  = 175112192 (167.0MB)//对应jvm启动参数-XX:OldSize=:设置JVM堆的‘老生代’的大小
   NewRatio                 = 2//对应jvm启动参数-XX:NewRatio=:‘新生代’和‘老生代’的大小比率
   SurvivorRatio            = 8//对应jvm启动参数-XX:SurvivorRatio=设置年轻代中Eden区与Survivor区的大小比值 
   MetaspaceSize            = 21807104 (20.796875MB)//对应jvm启动参数--XX:MetaspaceSize  是分配给类元数据空间
   CompressedClassSpaceSize = 1073741824 (1024.0MB)//对应jvm启动参数-XX:CompressedClassSpaceSize 默认也有1G，我能猜到metaspace的作者不希望出现它相关的OOM问题
   MaxMetaspaceSize         = 17592186044415 MB//对应jvm启动参数XX:MaxMetaspaceSize设置最大的本地内存类员工间可用于垃圾回收。默认没有限制，也就是说你的系统内存上限是多少它就是多少如果没有指定的话，元空间会根据应用程序运行时的需要动态地调整大小。
   G1HeapRegionSize         = 0 (0.0MB)//当使用G1收集器时，设置java堆被分割的大小。这个大小范围在1M到32M之间

Heap Usage://堆内存使用情况
PS Young Generation
Eden Space://Eden区内存分布
   capacity = 1317011456 (1256.0MB)//Eden区总容量
   used     = 46816712 (44.64789581298828MB)//Eden区已使用
   free     = 1270194744 (1211.3521041870117MB)//Eden区剩余容量
   3.554768774919449% used //Eden区使用比率
From Space://其中一个Survivor区的内存分布
   capacity = 524288 (0.5MB)
   used     = 0 (0.0MB)
   free     = 524288 (0.5MB)
   0.0% used
To Space://另一个Survivor区的内存分布
   capacity = 524288 (0.5MB)
   used     = 0 (0.0MB)
   free     = 524288 (0.5MB)
   0.0% used
PS Old Generation//当前的Old区内存分布
   capacity = 312999936 (298.5MB)
   used     = 62510688 (59.614837646484375MB)
   free     = 250489248 (238.88516235351562MB)
   19.971469898319725% used

32160 interned Strings occupying 3634120 bytes.
[publish@YZ-PTEST-CUS-WEB-01 ~]$ 

可以很清楚的看到Java堆中各个区域目前的情况。

功能：用于分析jmap生成的heapdump。其内置了一个微型的HTTP服务器，可以在浏览器查看分析结果；

实际很少用jhat，主要有两个原因：一是分析工程会耗用服务器资源；功能相对BisualVM、IBM HeapAnalyzer较为简陋；

命令格式

jhat [dumpfile]

参数

-stack false|true

关闭对象分配调用栈跟踪(tracking object allocation call stack)。 如果分配位置信息在堆转储中不可用. 则必须将此标志设置为 false. 默认值为 true.>

-refs false|true

关闭对象引用跟踪(tracking of references to objects)。 默认值为 true. 默认情况下, 返回的指针是指向其他特定对象的对象,如反向链接或输入引用(referrers or incoming references), 会统计/计算堆中的所有对象。>

-port port-number

设置 jhat HTTP server 的端口号. 默认值 7000.>

-exclude exclude-file

指定对象查询时需要排除的数据成员列表文件(a file that lists data members that should be excluded from the reachable objects query)。 例如, 如果文件列列出了 java.lang.String.value , 那么当从某个特定对象 Object o 计算可达的对象列表时, 引用路径涉及 java.lang.String.value 的都会被排除。>

-baseline exclude-file

指定一个基准堆转储(baseline heap dump)。 在两个 heap dumps 中有相同 object ID 的对象会被标记为不是新的(marked as not being new). 其他对象被标记为新的(new). 在比较两个不同的堆转储时很有用.>

-debug int

设置 debug 级别. 0 表示不输出调试信息。 值越大则表示输出更详细的 debug 信息.>

-version

启动后只显示版本信息就退出>

-J< flag >

因为 jhat 命令实际上会启动一个JVM来执行, 通过 -J 可以在启动JVM时传入一些启动参数. 例如, -J-Xmx512m 则指定运行 jhat 的Java虚拟机使用的最大堆内存为 512 MB. 如果需要使用多个JVM启动参数,则传入多个 -Jxxxxxx.

$ jhat -J-Xmx512m dump.hprof
Reading from dump.hprof...
Dump file created Mon Jul 31 23:46:31 CST 2017
Snapshot read, resolving...
Resolving 1285013 objects...
Chasing references, expect 257 dots.................................................................................................................................................................................................................................................................
Eliminating duplicate references.................................................................................................................................................................................................................................................................
Snapshot resolved.
Started HTTP server on port 7000
Server is ready.

中间的-J-Xmx512m是在dump快照很大的情况下分配512M内存去启动HTTP服务器，运行完之后就可在浏览器打开 Http://localhost:7000进行快照分析
堆快照分析主要在最后面的Heap Histogram里，里面根据class列出了dump的时候所有存活对象。

jstack用于生成java虚拟机当前时刻的线程快照。线程快照是当前java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，如线程间死锁、死循环、请求外部资源导致的长时间等待等。 线程出现停顿的时候通过jstack来查看各个线程的调用堆栈，就可以知道没有响应的线程到底在后台做什么事情，或者等待什么资源。 如果java程序崩溃生成core文件，jstack工具可以用来获得core文件的java stack和native stack的信息，从而可以轻松地知道java程序是如何崩溃和在程序何处发生问题。另外，jstack工具还可以附属到正在运行的java程序中，看到当时运行的java程序的java stack和native stack的信息, 如果现在运行的java程序呈现hung的状态，jstack是非常有用的。

命令格式

jstack [option] LVMID

option参数

-F : 当正常输出请求不被响应时，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

$ jstack -l 55671|more
2017-08-01 00:20:58
Full thread dump Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (25.65-b01 mixed mode):

"DubboClientHandler-10.32.32.31:7070-thread-6208" #13942 daemon prio=5 os_prio=0 tid=0x00007f4a40002800 nid=0xd5f1 waiting on condition [0x00007f4af0b5f000]
   java.lang.Thread.State: TIMED_WAITING (parking)
    at sun.misc.Unsafe.park(Native Method)
    - parking to wait for  <0x00000006ca25a240> (a java.util.concurrent.SynchronousQueue$TransferStack)
    at java.util.concurrent.locks.LockSupport.parkNanos(LockSupport.java:215)
    at java.util.concurrent.SynchronousQueue$TransferStack.awaitFulfill(SynchronousQueue.java:460)
    at java.util.concurrent.SynchronousQueue$TransferStack.transfer(SynchronousQueue.java:362)
    at java.util.concurrent.SynchronousQueue.poll(SynchronousQueue.java:941)
    at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.getTask(ThreadPoolExecutor.java:1066)
    at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.runWorker(ThreadPoolExecutor.java:1127)
    at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.run(ThreadPoolExecutor.java:617)
    at java.lang.Thread.run(Thread.java:745)

   Locked ownable synchronizers:
    - None

"DubboClientHandler-10.32.32.54:60036-thread-1219" #13941 daemon prio=5 os_prio=0 tid=0x00007f4a640f4800 nid=0xd5ec waiting on condition [0x00007f4ae818f000]
   java.lang.Thread.State: TIMED_WAITING (parking)
    at sun.misc.Unsafe.park(Native Method)
    - parking to wait for  <0x00000006ca76a638> (a java.util.concurrent.SynchronousQueue$TransferStack)
    at java.util.concurrent.locks.LockSupport.parkNanos(LockSupport.java:215)
    at java.util.concurrent.SynchronousQueue$TransferStack.awaitFulfill(SynchronousQueue.java:460)
    at java.util.concurrent.SynchronousQueue$TransferStack.transfer(SynchronousQueue.java:362)
    at java.util.concurrent.SynchronousQueue.poll(SynchronousQueue.java:941)
    at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.getTask(ThreadPoolExecutor.java:1066)
    at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.runWorker(ThreadPoolExecutor.java:1127)
    at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.run(ThreadPoolExecutor.java:617)
    at java.lang.Thread.run(Thread.java:745)

   Locked ownable synchronizers:
    - None
--More--

这里有一篇文章解释的很好
分析打印出的文件内容

《深入理解Java虚拟机：JVM高级特性与最佳实践_周志明.高清扫描版.pdf》

下载地址：链接：http://pan.baidu.com/s/1miBQCBY 密码：9kbn

《深入理解Java虚拟机》（一）Java虚拟机发展史

《深入理解Java虚拟机》（二）Java虚拟机运行时数据区

《深入理解Java虚拟机》（三）垃圾收集器与内存分配策略

《深入理解Java虚拟机》（四）虚拟机性能监控与故障处理工具

《深入理解Java虚拟机》（五）JVM调优 - 工具

《深入理解Java虚拟机》（六）堆内存使用分析，GC 日志解读

参考

本文参考-纯洁的微笑-jvm调优-命令篇

命令全部都自己试验了一遍

参考-纯洁的微笑-jvm调优-命令篇

作者：鹏磊

出处：http://www.ymq.io

Email：admin@souyunku.com

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