JVM 工具

╰半橙微兮° 2021-08-14 00:27 375阅读 0赞

### JVM 工具 ###

*  1. 基础故障处理工具
 *   *  1.1 jps（虚拟机进程状况工具）
     *   *  命令格式
         *  示例
     *  1.2 Jstat（虚拟机统计信息监视工具）
     *   *  命令格式
         *  示例
     *  1.3 jinfo（Java 配置信息工具）
     *   *  命令格式
         *  示例
     *  1.4 jmap（Java 内存映像工具）
     *   *  命令格式
         *  示例
     *  1.5 Jhat（虚拟机堆转储快照分析工具）
     *  1.6 jstack（Java 堆栈跟踪工具）
     *   *  命令格式
         *  示例
 *  2. 可视化故障处理工具
 *   *  2.1 JConsole（Java 监控与管理控制台）
     *   *  2.1.1 启动 JConsole
         *  2.1.2 内存监控
         *  2.1.3 线程监控
     *  2.2 VisualVM（多合一故障处理工具）

# 1. 基础故障处理工具 #

## 1.1 jps（虚拟机进程状况工具） ##

`jps`的功能与`UNIX`中的`ps` 命令类似。

可以列出正在运行的虚拟机进程，并显式虚拟机指向主类（`main`函数所在的类）名称以及这些进程在本地虚拟机唯一`ID`。

### 命令格式 ###

`jps [options] [hostid]`

`jps`还可以通过`RMI`协议查询开启了`RMI`服务的远程虚拟机进程状态，参数`hostid`为`RMI`注册表中注册的主机名。

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>选项</th> 
   <th>作用</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>-q</td> 
   <td>只输出<code>java</code>在本地虚拟机的唯一<code>id</code></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>-m</td> 
   <td>输出虚拟机进程启动时传递给主类<code>main()</code>函数的参数</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>-l</td> 
   <td>输出主类的全名，如果进程执行的是<code>Jar</code>包，输入<code>Jar</code>路径</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>-v</td> 
   <td>输出虚拟机进程启动时<code>JVM</code>参数</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

### 示例 ###

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dhbmdfemhhb18_size_16_color_FFFFFF_t_70]

## 1.2 Jstat（虚拟机统计信息监视工具） ##

`Jstat`用于监视虚拟机各种运行状态信息。可以显式虚拟机进程中的类加载、内存、垃圾回收，即时编译等运行数据。

### 命令格式 ###

`jstat [ option vmid [ interval [ s | ms ] [ count ]]]`

如果是本地虚拟机进程，`VMID`则为`jps`查出的进程对应的`id`。

如果是远程虚拟机进程，那么`VMID`的格式应是：`[protocol:] [//] lvmid [@hostname [:port]/servername]`

`interval` 和 `count` 代表查询间隔和次数，如果省略，则说明只查询一次。

`option`代表用户查询虚拟机的信息，主要分为类装载、垃圾收集、运行期编译状况。

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>选项</th> 
   <th>作用</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>-class</td> 
   <td>监视类装载、装载数量、总空间及类装载耗费时间</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>-gc</td> 
   <td>监视Java堆状况，包括Eden区，两个sruvivor区、老年代、永久代等容量、医用空间、GC时间合计</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>-gccapacity</td> 
   <td>监视内容与-gc基本相同，但输出主要关注Java堆各个取余使用的最大、最小空间</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>-gcutil</td> 
   <td>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</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>-gccause</td> 
   <td>-gcutil功能一样，但是会额外输出导致上一次GC产生的原因</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>-gcnew</td> 
   <td>监视新生代GC状况</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>-gcnewcapacity</td> 
   <td>监视内存与-gcnew基本相同，输出主要关注使用到的最大、最小空间</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>-gcold</td> 
   <td>监视老生代GC状况</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>-gcoldcapacity</td> 
   <td>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</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>-gcpermcapacity</td> 
   <td>输出永久代使用的最大、最小空间</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>-comiler</td> 
   <td>输出JIT编译器编译过的方法、耗时等信息</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>-printcompilation</td> 
   <td>输入已经被JIT编译的方法</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

### 示例 ###

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dhbmdfemhhb18_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

`E`：新生代`Eden`区，使用了`8.01%`空间

`S0、S1`：表示两个Survivor区

`O`：老年代

`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

`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

## 1.3 jinfo（Java 配置信息工具） ##

`jinfo`的作用是实时查看和调整虚拟机各项参数。

### 命令格式 ###

`jinfo [option] pid`

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>选项</th> 
   <th>作用</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>no option</td> 
   <td>输出全部的参数和系统属性</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>-flag name</td> 
   <td>输出对应名称的参数</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>-flag [+|-] name</td> 
   <td>开启或者关闭对应名称的参数</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>-flags</td> 
   <td>输出全部的参数</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>-sysprops</td> 
   <td>输出系统属性</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

### 示例 ###

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dhbmdfemhhb18_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

## 1.4 jmap（Java 内存映像工具） ##

`jmap`最主要的作用是获取对转储快照，除此之外，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，当前用到是哪种收集器。

### 命令格式 ###

`jmap [option] vmid`

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>选项</th> 
   <th>作用</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>-dump</td> 
   <td>生成 Java 堆转储快照。格式为 <code>-dump:[live,]format=b,file=&lt;filename&gt;</code>，其中 <code>live</code>子参数说明是否只<code>dump</code>出存活的对象</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>-finalizerinfo</td> 
   <td>显示在<code>F-Queue</code>队列等待<code>Finalizer</code>线程执行<code>finalize</code>方法的对象</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>-heap</td> 
   <td>显示Java堆详细信息</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>histo[:live]</td> 
   <td>显示堆中对象的统计信息</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>F</td> 
   <td>当-dump没有响应时，使用-dump或者-histo参数，在这个模式下，live子参数无效.</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

### 示例 ###

![在这里插入图片描述][20200703220401772.png]

## 1.5 Jhat（虚拟机堆转储快照分析工具） ##

`jhat`命令与`jmp`搭配使用，来分析`jmap`生成的堆转储快照。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dhbmdfemhhb18_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dhbmdfemhhb18_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]

## 1.6 jstack（Java 堆栈跟踪工具） ##

`jstack`用于生成虚拟机当前时刻的线程快照，生成线程快照的目的通常是定位线程长时间停顿的原因，如线程间死锁、死循环、请求外部资源等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。

通过`jstack`可以获知没有响应的线程在后台做些什么事情，或者等待着什么资源。

### 命令格式 ###

`jstack [option] vmid`

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>选项</th> 
   <th>说明</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>-F</td> 
   <td>当正常输出的请求不被响应时，强制输出线程堆栈</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>-l</td> 
   <td>除堆栈外，显示关于所的附加信息</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>-m</td> 
   <td>如果调用到本地方法的话，可以显示 C/C++ 的堆栈</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

### 示例 ###

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dhbmdfemhhb18_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]

# 2. 可视化故障处理工具 #

## 2.1 JConsole（Java 监控与管理控制台） ##

`JConsole`是一个堆`Java`进程进行监视、管理的可视化工具。

### 2.1.1 启动 JConsole ###

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dhbmdfemhhb18_size_16_color_FFFFFF_t_70 6]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dhbmdfemhhb18_size_16_color_FFFFFF_t_70 7]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dhbmdfemhhb18_size_16_color_FFFFFF_t_70 8]

### 2.1.2 内存监控 ###

"内存"页签的作用相当于可视化的`jstat`命令，用于监视被虚拟机管理的虚拟内存的变化趋势。

运行如下代码，同时设置虚拟机参数为：`-Xms100m -Xmx100m -XX:+UseSerialGC`

import java.util.ArrayList;
    import java.util.List;
    
    /** * @author wangzhao * @date 2020/7/3 22:27 */
    public class MemoryAnalysis { 
    
        static class OOMObject{ 
            public byte[] placeholder = new byte[64 * 1024];
        }
    
        public static void fileHeap(int num) throws InterruptedException { 
            List<OOMObject> list = new ArrayList<OOMObject>();
            for (int i = 0; i < num; i++){ 
                // 稍作演示，令监视曲线的变化更加明显
                Thread.sleep(50);
                list.add(new OOMObject());
            }
            System.gc();
        }
    
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException { 
            fileHeap(1000);
        }
    }

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dhbmdfemhhb18_size_16_color_FFFFFF_t_70 9]

### 2.1.3 线程监控 ###

"线程"页签的作用相当于可视化的`jstack`命令，遇到线程停顿的时候可以使用这个页签的功能进行分析。

import java.io.IOException;
    import	java.io.InputStreamReader;
    import	java.io.BufferedReader;/** * @author wangzhao * @date 2020/7/3 22:35 */
    public class ThreadAnalysis { 
    
        // 线程死循环演示
        public static void createBusyThread(){ 
            Thread thread = new Thread(new Runnable() { 
                @Override
                public void run() { 
                    while (true)
                        ;
                }
            }, "testBusyThread");
            thread.start();
        }
    
        // 线程锁等待演示
        public static void createLockThread(final Object lock){ 
            Thread thread = new Thread(new Runnable() { 
                @Override
                public void run() { 
                    synchronized (lock){ 
                        try { 
                            lock.wait();
                        } catch (InterruptedException e) { 
                            e.printStackTrace();
                        }
                    }
                }
            }, "testLockThread");
            thread.start();
        }
    
        public static void main(String[] args) throws IOException { 
            BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
            br.readLine();
            createBusyThread();
            br.readLine();
            Object obj = new Object();
            createLockThread(obj);
        }
    
    
    }

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dhbmdfemhhb18_size_16_color_FFFFFF_t_70 10]       `main`线程中，堆栈追踪显式`BufferedReader`的`readBytes()`正在等待`System.in`的键盘输出，这时候线程为`Runnable`状态，`Runnable`状态的线程仍会被分配运行时间。但`readBytes()`检查到流没有更新就立刻归还执行令牌给操作系统，这种等待只消耗很小的处理器资源。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dhbmdfemhhb18_size_16_color_FFFFFF_t_70 11]       `testBusyThread`线程一直在执行空循环，可以看到其停留在`16`行，`16`的代码为`while (true)`的循环体。这时候线程为`Runnable`状态，而且没有归还线程执行令牌的动作，所以会在空循环耗尽操作系统分配给它的执行时间，直到线程切换为止，这种等待会消耗大量的处理器资源。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dhbmdfemhhb18_size_16_color_FFFFFF_t_70 12]       `testLockThread`线程在等待`lock`对象的`notify()`或`notifyAll()`方法的出现，线程这时候处于`WAITING`状态，在重新唤醒前不会被分配执行时间。

死锁示例：

/** * @author wangzhao * @date 2020/7/3 22:49 */
    public class DeadLockAnalysis { 
    
        static class SynAddRunnable implements Runnable{ 
            int a, b;
            public SynAddRunnable(int a, int b){ 
                this.a = a;
                this.b = b;
            }
            @Override
            public void run() { 
                synchronized (Integer.valueOf(a)) { 
                    synchronized (Integer.valueOf(b)){ 
                        System.out.println(a + b);
                    }
                }
            }
        }
    
        public static void main(String[] args) { 
            for (int i = 0; i < 100; i++){ 
                new Thread(new SynAddRunnable(1, 2)).start();
                new Thread(new SynAddRunnable(2, 1)).start();
            }
        }
    
    }

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dhbmdfemhhb18_size_16_color_FFFFFF_t_70 13]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dhbmdfemhhb18_size_16_color_FFFFFF_t_70 14]  
       由于`Thread-56`和`Thread-65`分别在等待对方释放锁，从而形成死锁。

## 2.2 VisualVM（多合一故障处理工具） ##

除了运行监视、故障处理外，还可以进行性能分析、生成、浏览对转储快照、BTrace动态日志跟踪等。

由于需要自行去下载，故这里不再介绍。

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dhbmdfemhhb18_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20210813/3044be611d48458186492078e182c8d0.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dhbmdfemhhb18_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: /images/20210813/f51333aef79041f7813c42f28d779af8.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dhbmdfemhhb18_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]: /images/20210813/c8ae2d92f72e4275a01efe0d9b4ac8bc.png
[20200703220401772.png]: /images/20210813/34c77af0b03648c6b0ee438cdb8e327a.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dhbmdfemhhb18_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200703220720141.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dhbmdfemhhb18=,size_16,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dhbmdfemhhb18_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]: /images/20210813/d0ac91fa85f44982b57a134c4ef87778.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dhbmdfemhhb18_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]: /images/20210813/61fde79996e547c0a60aadfa425959c8.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dhbmdfemhhb18_size_16_color_FFFFFF_t_70 6]: /images/20210813/5ba5f858c8244102af677338203fc490.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dhbmdfemhhb18_size_16_color_FFFFFF_t_70 7]: /images/20210813/13ff30d0f05d4dbfb05f293477b4425e.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dhbmdfemhhb18_size_16_color_FFFFFF_t_70 8]: /images/20210813/b847d5c54824403991484533acd26488.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dhbmdfemhhb18_size_16_color_FFFFFF_t_70 9]: /images/20210813/13aeca17dc774c67b045ae1ffcb7da05.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dhbmdfemhhb18_size_16_color_FFFFFF_t_70 10]: /images/20210813/de337d8b626946b9bdb21c7c35b45d8a.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dhbmdfemhhb18_size_16_color_FFFFFF_t_70 11]: /images/20210813/754c3c4dc8a74ac0aed13c6b1a5727c8.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dhbmdfemhhb18_size_16_color_FFFFFF_t_70 12]: /images/20210813/e92142ecb90a459299c21671cecac2cd.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dhbmdfemhhb18_size_16_color_FFFFFF_t_70 13]: /images/20210813/04631ed3ba4249b3b100350b8a4ee80c.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dhbmdfemhhb18_size_16_color_FFFFFF_t_70 14]: /images/20210813/b068ea4f7281441da19ca11bcaa3550b.png