性能跟踪三板斧

系统管理员 2022-09-09 06:17 212阅读 0赞

**目录**

一、JVM调试工具

1.1 jps

1.2 jstack

j1.3 stat

1.4 jmap

1.5 jinfo

二、Arthas调试工具

2.1 sc 和 sm

2.2 dashboard

2.3 thread

2.4 jvm

2.5 getstatic

2.6 sysprop和sysenv

2.7 ognl

2.8 dump

2.9 jad

3.1 classloader

3.2 redafine

3.3 watch

3.3 monitor

3.4 trace

3.5 tt

3.6 Tprofiler

3.7 show-busy-java-threads

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# 一、JVM调试工具 #

## 1.1 jps ##

查看所有的jvm进程，包括进程ID，进程启动的路径等等。

我自己也用PS，即：ps -ef | grep java

## 1.2 jstack ##

观察jvm中当前所有线程的运行情况和线程当前状态。

系统崩溃了？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。

系统hung住了？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。

## j1.3 stat ##

jstat利用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，包括了对进程的classloader，compiler，gc情况；

特别的，一个极强的监视内存的工具，可以用来监视VM内存内的各种堆和非堆的大小及其内存使用量，以及加载类的数量。

## 1.4 jmap ##

监视进程运行中的jvm物理内存的占用情况，该进程内存内，所有对象的情况，例如产生了哪些对象，对象数量；

系统崩溃了？jmap 可以从core文件或进程中获得内存的具体匹配情况，包括Heap size, Perm size等等

## 1.5 jinfo ##

观察进程运行环境参数，包括Java System属性和JVM命令行参数

系统崩溃了jinfo可以从core文件里面知道崩溃的Java应用程序的配置信息。

# 二、Arthas调试工具 #

## 2.1 sc 和 sm ##

*  通过sc可以查看已加载类的相关信息，比如该类是从哪个jar包加载的，被哪个类加载器加载的，以及是否是接口等等。
 *  sm查看已加载类的方法详情。

## 2.2 dashboard ##

进入当前系统的实时数据面板，按 ctrl+c 退出。这个面板会实时刷新，其中包括线程信息、内存信息、gc信息、还有一些运行时的数据。 另外，当运行在Ali-tomcat时，会显示当前tomcat的实时信息，如HTTP请求的qps, rt, 错误数, 线程池信息等等。

## 2.3 thread ##

通过thread命令可以查看当前jvm进程的线程详情。可以查看线程的cpu使用时间占比，通过指定各种参数可以找出最忙的几个线程，以及阻塞其他线程的线程。具体如何使用这里不多做介绍，大家可以去看arthas的官方文档。

当前最忙的前N个线程并打印堆栈
    thread -i 5000 
    thread -i 5000

## 2.4 jvm ##

通过jvm命令直接输出当前jvm的各种信息。

## 2.5 getstatic ##

通过getstatic命令可以方便的查看类的静态属性。

getstatic demo.MahtGame random

## 2.6 sysprop和sysenv ##

*  通过sysprop可以查看所有的系统变量，也可以设置某个系统变量。
 *  同理，通过sysenv可以查看所有的操作系统环境变量，也可以查看设置某个环境变量。

## 2.7 ognl ##

执行ognl表达式，可执行任意代码

Ognl @demo.MathGame@random

动态修改日志级别

1.  通过ognl获取对应类上的logger对象实现类
2.  sc命令来查看具体从哪个jar包里加载的，sc -d org.apache.log4j.Logger
3.  通过ognl修改日志级别

## 2.8 dump ##

将已加载类的字节码dump到本地磁盘上。

## 2.9 jad ##

有时我们经常会不确定线上或者测试环境的包是否是我们修改过的，这时候就可以通过jad反编译来看下。

反编译指定已加载类的源码，jad demo.MathGame

## 3.1 classloader ##

将 JVM 中所有的classloader的信息统计出来，并可以展示继承树，urls等。

## 3.2 redafine ##

该命令可以加载外部的.class文件，然后覆盖 jvm已加载的类。注意，这个命令不一定都能覆盖成功，如果添加了新的field，就不会加载成功。

## 3.3 watch ##

*  让你能方便的观察到指定方法的调用情况。能观察到的范围为：返回值、抛出异常、入参，通过编写 OGNL 表达式进行对应变量的查看。
 *  watch的使用姿势比较丰富，可以在四个不同的场景观察方法的执行。比如方法调用之前、方法调用之后、方法异常之后、方法结束之后。默认观察的是方法结束之后。
 *  如果观察的是方法结束之后的场景，由于入参可能在执行方法时被改变，所以此时输出的可能不是真正的入参。因此，要看真正的入参，要看方法调用之前的，也就是加上-b的参数。
 *  另外，使用-b参数观察的话，则观察不到方法返回的结果以及抛出的异常了。

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>参数名称</th> 
   <th>参数说明</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>class-pattern</td> 
   <td>类名表达式匹配</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>method-pattern</td> 
   <td>方法名表达式匹配</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>express</td> 
   <td>观察表达式</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>condition-express</td> 
   <td>条件表达式</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>[b]</td> 
   <td>在方法调用之前观察</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>[e]</td> 
   <td>在方法异常之后观察</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>[s]</td> 
   <td>在方法返回之后观察</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>[f]</td> 
   <td>在方法结束之后(正常返回和异常返回)观察</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>[E]</td> 
   <td>开启正则表达式匹配，默认为通配符匹配</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>[x:]</td> 
   <td>指定输出结果的属性遍历深度，默认为 1</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>[n:]</td> 
   <td>只执行n次，默认会不断输出，除非用户按下cltr+c</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

# 观察CommonTest的test方法
    # 输出 入参、返回结果、抛出的异常 —— 输出的内容可以动态调整
    # 后面跟着的是 条件表达式，表示耗时超过10ms才输出
    # -n 表示只执行一次，-x表示 入参和返回结果的展开层次为5层
    watch *.CommonTest test "{params,returnObj,throwExp}" '#cost>10' -x 5 -n 1
    
    # 耗时大于10ms并且第一个参数等于1才输出
    watch *.CommonTest test "{params,returnObj,throwExp}" '#cost>10 && params[0]==1' -x 5 -n 1
    # 第一个参数大于1 并且第二个参数等于hello才输出
    watch *.CommonTest test "{params,returnObj,throwExp}" 'params[0]>1 && params[1]=="hello"' -x 5 -n 1
    # 第一个参数小于5或者第二个参数等于"world"就输出
    watch *.CommonTest test "{params,returnObj,throwExp}" 'params[0]<5 || params[1]=="wolrd"' -x 5 -n 1
    # 第一个参数的name字段等于world时才输出。
    # 由于在方法执行过程中参数的name属性可能发生改变，因此加上-b才能观察到真正的入参
    watch -b *.CommonTest test "{params,returnObj,throwExp}" 'params[0].name=="wolrd"' -x 5 -n 1
    
    # 由于同时指定了-s和-b，所以方法被调用一次，就会输出2次结果(两个场景分开输出)，分别是方法被调用前，和返回之后
    # 注意，这里如果-n只设置成1，那么只会输出-b对应的输出,-s对应的输出由于没有次数了就无法输出了
    watch *.CommonTest test '{params,returnObj,throwExp}' -x 5 -n 2 -s -b

在填写条件表达式时要注意一点，条件表达式中的params默认都是获取的方法执行完后的参数信息，比如入参a的属性name方法执行前是"hello",在方法执行后变成了"world",那么条件表达式传入'params\[0\].name="hello"'将不会输出，只有填入'params\[0\].name="hello"'才可以匹配上。这点对于后面的trace、stack命令也是一样的。

查看方法输入参数/返回值/异常信息，watch demo.MathGame primeFactors "\{params,returnObj\}" -x 2

## 3.3 monitor ##

monitor命令可以监控方法的执行情况。比如调用成功次数，失败次数，失败率、平均执行时间等等。默认120秒输出一次，也就是说，当我们输入monitor命令之后，每120秒就会输出一次统计结果。

通过-c参数可以修改输出频率，支持通配符和正则表达式。 monitor -c 5 demo.MathGame primeFactors

## 3.4 trace ##

方法内部调用路径，并输出方法路径上的每个节点上耗时，tt命令会记录每次方法调用的各种信息。它和watch有些相似但是它能记录下各个时间点的调用信息，之后随时查看，甚至replay这次调用。

trace demo.MathGame run

## 3.5 tt ##

timetunnel,记录下指定方法每次调用的入参和返回信息，并能对这些不同的时间下调用进行观测,同时可回放该方法调用 tt -t demo.MathGame primeFactors

直接重放请求参数

1.使用tt –t 类名次 方法名次
    2.tt –play -i 1000

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另外介绍几个我经常用的工具，jmap,jstat,jstack,dump这些基本的就不介绍了。

3.6 Tprofiler

TProfiler是一个可以在生产环境长期使用的性能分析工具.它同时支持剖析和采样两种方式,记录方法执行的时间和次数,生成方法热点 对象创建热点 线程状态分析等数据,为查找系统性能瓶颈提供数据支持.

TProfiler在JVM启动时把时间采集程序注入到字节码中,整个过程无需修改应用源码.运行时会把数据写到日志文件,一般情况下每小时输出的日志小于50M.

3.7 show-busy-java-threads

*  查找cpu性能消耗过程 top命令找出消耗CPU高的Java进程及其线程id： 开启线程显示模式（top -H，或是打开top后按H） 按CPU使用率排序（top缺省是按CPU使用降序，已经合要求；打开top后按P可以显式指定按CPU使用降序） 记下Java进程id及其CPU高的线程id
 *  查看消耗CPU高的线程栈： 用进程id作为参数，jstack出有问题的Java进程 手动转换线程id成十六进制（可以用printf %x 1234） 在jstack输出中查找十六进制的线程id（可以用vim的查找功能/0x1234，或是grep 0x1234 -A 20）
 *  查看对应的线程栈，分析问题 查问题时，会要多次上面的操作以分析确定问题，这个过程太繁琐太慢了