JDK监控和故障处理工具

àì夳堔傛蜴生んèń 2022-12-21 06:20 152阅读 0赞

参考：深入理解Java虚拟机

Sun JDK监控和故障处理工具

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>名称</th> 
   <th>主要作用</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>jps</td> 
   <td>JVM Process Status Tool，显示指定系统内所有的HotSopt虚拟机进程</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>jstat</td> 
   <td>JVM Statistics Monitoring Tool，用于手机HotSopt虚拟机各方面的运行数据</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>jinfo</td> 
   <td>Configuration Info for Java，显示虚拟机配置信息</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>jmap</td> 
   <td>Memory Map for Java，生成虚拟机的内存转储快照（heapdump文件）</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>jhat</td> 
   <td>JVM Heap Dump Browser，用于分析heapdump文件，它会建立一个HTTP/HTML服务器，让用户可以在浏览器上查看分析结果</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>jstack</td> 
   <td>Stack Trace for Java，显示虚拟机的线程快照</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

### 一、jps ###

jps（JVM Process Status Tool）可以列出正在运行的虚拟机进程，并显示虚拟机执行主类（Main Class, main()函数所在的类）的名称，以及这些进程的本地虚拟机的唯一ID（LVMID，Local Virtual Machine Identifier）。

对于本地虚拟机进程来说，LVMID与操作系统的进程ID（PID，Process Identifier）是一致的，使用Unix的ps命令也可以查询到虚拟机进程的LVMID，但如果同时启动了多个虚拟机进程，无法根据进程名称定位时，那就只能依赖jps命令显示主类的功能才能区分。

jps命令：\`jps \[options\] \[hostid\]\`

*  jps命令主要选型如下：
    
     *  \-q：只输出LVMID，省略主类的名称
     *  \-m：输出虚拟机进程启动时传递给主类main()函数的参数
     *  \-l：输出主类的全名，如果进程执行的是jar包，输出java路径
     *  \-v：输出虚拟机进程启动时JVM参数
 *  hostid：jps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，hostid为RMI注册表中注册的主机名

示例：

# 本地idea起了一个web服务
    $ jps -l
    
    34820 sun.tools.jps.Jps
    26103
    34809 org.jetbrains.jps.cmdline.Launcher
    34810 com.momo.mytt.Application
    
    # 输出虚拟机进程启动时 JVM 参数
    $ jps -v
    72647 Bootstrap -Xms2000m -Xmx2000m -XX:+UseCompressedOops -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCDateStamps -Xloggc:/xxx/logs/gc.log -XX:+TieredCompilation -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:HeapDumpPath=/xxx/heap -XX:+UseG1GC -XX:MaxGCPauseMillis=100

### 二、jstat ###

jstat（JVM Statistics Monitoring Tool）是用于监控虚拟机各种运行状态信息的命令行工具。

jstat可以显示本地或远程虚拟机进程中的类装载、内存、垃圾收集、JIT编译等运行数据，在没有GUI图形界面，只提供了纯文本控制台环境的服务器上，它将是运行期定位虚拟机性能问题的首选工具。

jstat命令：`jsat [option vmid [interval [s|ms] [count] ] ]`

> 注：如果是远程虚拟机进程，那么VMID格式：\[protocol:\] \[//\] lvmid \[@hostname \[:port\] / servername\]

*  interval、count：表示查询间隔和次数，如果省略，说明只查询一次。
 *  option：表示用户希望查询的虚拟机信息，主要分为3类
    
     *  类装载
     *  垃圾收集
     *  运行期编译状况

jstat命令选项如下：

*  \-class：监视类装载、卸载数量、总空间及类装载所耗费的时间
 *  \-gc：监视Java堆状况，包括Eden区、2个survivor区、老年代、永久代等的容量、已用空间、GC时间合计等信息
 *  \-gccapacity：监视内容和-gc基本相同，但输出主要关注Java堆各个区域使用到的最大和最小空间
 *  \-gcutil：监视内容和-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
 *  \-gccause：与-gcutil功能一样，但是会额外输出导致上一次GC产生的原因
 *  \-gcnew：监视新生代GC状况
 *  \-gcnewcapacity：监视内容与-gcnew基本相同，输出主要关注使用到的最大和最小空间
 *  \-gcold：监视老年代GC状况
 *  \-gcoldcapacity：监视内容与-gcold基本相同，输出主要关注使用到的最大和最小空间
 *  \-gcpermcapacity：输出永久代使用到的最大和最小空间
 *  \-compiler：输出JIT编译器编译过的方法、耗时等信息
 *  \-printcompilation：输出已经被JIT编译的方法

示例：

$ jps -l
    34950 sun.tools.jps.Jps
    26103
    34809 org.jetbrains.jps.cmdline.Launcher
    34810 com.momo.mytt.Application
    
    # 每250ms查询一次进程34810垃圾收集状况，一共查询20次（jdk1.8）
    $ jstat -gc 34810 250 20
    
    S0C     S1C     S0U      S1U   EC       EU        OC         OU        MC      MU      CCSC   CCSU    YGC YGCT    FGC    FGCT     GCT
    19968.0 26112.0 19893.1  0.0   404480.0 23374.1   308736.0   28064.9   49664.0 48625.3 6144.0 5928.5  8   0.071   2      0.093    0.164
    19968.0 26112.0 19893.1  0.0   404480.0 23374.1   308736.0   28064.9   49664.0 48625.3 6144.0 5928.5  8   0.071   2      0.093    0.164
    19968.0 26112.0 19893.1  0.0   404480.0 23374.1   308736.0   28064.9   49664.0 48625.3 6144.0 5928.5  8   0.071   2      0.093    0.164
    19968.0 26112.0 19893.1  0.0   404480.0 23374.1   308736.0   28064.9   49664.0 48625.3 6144.0 5928.5  8   0.071   2      0.093    0.164

查询Java堆各空间已使用百分比

*  E：新生代Eden区，使用了6.78%空间
 *  S0、S1：2个Survivor区，表示S0区使用了99.62%空间，S1区是空的
 *  O：Old，老年代，使用了9.09%的空间
 *  P：Permanent 永久代，jdk1.8是元空间M->Metaspace，使用了97.91%
 *  YGC：Young GC，表示程序运行以来发生Minor GC8次，总耗时0.071s
 *  FGC：Full GC，表示发生Full GC2次，总耗时0.092s
 *  GCT：GC Time，所有GC总耗时0.164s

$ jstat -gcutil 34810（jdk1.8）
    S0      S1     E      O      M     CCS    YGC     YGCT    FGC    FGCT     GCT
    99.62   0.00   6.78   9.09  97.91  96.49  8       0.071   2      0.093    0.164

### 三、jinfo ###

jinfo（Configuration Info for Java）作用是实时地查看和调整虚拟机的各项参数。

*  使用`jps -v`可以查看虚拟机启动时显式指定的参数列表
 *  如果想知道未被显式指定的参数的默认值，可以使用`jinfo -flag`选项查询，
    
     *  \-sysprops：打印虚拟机进程的System.getProperties()内容
     *  \-flag +/- name 或 -flag name=value ：修改一部分运行期可写的虚拟机参数值

示例：

# 查询最大堆大小：MaxHeapSize
    $ jinfo -flag MaxHeapSize 11603
    -XX:MaxHeapSize=8589934592
    
    # 查询是否开启打印GC日志（-XX:PrintGC、-XX:PrintGCDetails）
    $ jinfo -flag PrintGC 11603
    -XX:-PrintGC
    
    # 修改虚拟机参数
    $ jinfo -flag +PrintGC 11603
    
    # 再次查询是否开启打印GC日志
    $ jinfo -flag PrintGC 11603
    -XX:+PrintGC

### 四、jmap ###

jmap（Memory Map for Java）用于生成堆转储快照，一般称为heapdump或dump文件。

还有几种方式也可以生成dump文件：

*  \-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError参数，可以让虚拟机在OOM异常后自动生成dump文件
 *  \-XX:+HeapDumpOnCtrlBreak参数，使用Ctrl+Break键让虚拟机生成dump文件
 *  kill -3：Linux系统下通过kill -3命令发送进程退出信号

jmap命令格式：`jmap [option] vmid`  
option选项：

*  \-dump：生成Java堆转储快照。格式为：-dump:\[live,\]format=b,file=filename，其中live参数说明是否只dump出存活的对象
 *  \-finalizerinfo：显示在F-Queue中等待Finalizer线程执行finalize方法的对象
 *  \-heap：显示Java堆详细信息。如使用哪种回收器、参数配置、分代状况等
 *  \-histo：显示堆中对象统计信息，包括类、实例数量和合计容量
 *  \-permstat：以ClassLoader为统计口径显示永久代内存状态
 *  \-F：当虚拟机进程对-dump选项没有响应时，可使用这个选项强制生成dump快照

示例：

$ jmap -dump:format=b,file=mytt.bin 3500
    
    Dumping heap to /Users/xxx/mytt.bin ...
    Heap dump file created

### 五、jhat ###

Sun JDK提供jhat（JVM Heap Analysis Tool）命令与jmap搭配使用，来分析jmap生成的转储快照。

jhat内置了一个微型HTTP/HTML服务器，生成dump文件分析结果后，可以在浏览器中查看。

注：一般不会直接使用jhat命令来分析dump文件

*  一般不会在部署应用程序的服务器上直接分析dump文件，即使分析了，尽量将dump文件拷贝到其他机器上进行，因为分析工作是一个消耗硬件资源的过程
 *  jhat的分析功能比较简陋

命令格式：`jhat filename`

示例：

*  分析结束后，访问`http://localhost:7000/`
 *  分析结果默认以包进行分组显示，分析内存泄露问题主要会使用到其中的Heap Histogram（与jmap -histo功能一样）和OQL页签的功能
    
     *  Heap Histogram：可以找到内存中容量最大的对象
     *  OQL页签：标准的对象查询语言，使用类似SQL的语法对内存的对象进行查询统计

# 分析jmap生成的dump文件：mytt.bin
    $ jhat mytt.bin 
    
    Reading from mytt.bin...
    Dump file created Sun Nov 15 18:07:27 CST 2020
    Snapshot read, resolving...
    Resolving 989398 objects...
    Chasing references, expect 197 dots....
    Eliminating duplicate references.
    Snapshot resolved.
    Started HTTP server on port 7000
    Server is ready.

分析结果如下图所示：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L215dHRfMTA1NjY_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]

### 六、jstack ###

jstack（Stack Trace for Java）命令用于生成虚拟机当前时刻的线程快照（一般称为threaddump或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都是导致线程长时间停顿的原因。

线程出现停顿的时候通过jstack来查看各个线程的调用堆栈，可以知道没有响应的线程到底在后台做些什么事情，或等待什么资源。

jstack命令格式：`jstack [option] vmid`  
option选项：

*  \-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

示例：

$ jstack -l 
    
    ## 部分内容如下：
    
    2020-11-15 18:28:42
    Full thread dump Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (25.201-b09 mixed mode):
    
    "Druid-ConnectionPool-Destroy-391823939" #70 daemon prio=5 os_prio=31 tid=0x00007f83f221c000 nid=0x8003 waiting on condition [0x0000700010f33000]
       java.lang.Thread.State: TIMED_WAITING (sleeping)
            at java.lang.Thread.sleep(Native Method)
            at com.alibaba.druid.pool.DruidDataSource$DestroyConnectionThread.run(DruidDataSource.java:2257)
       Locked ownable synchronizers:
            - None
    
    "Druid-ConnectionPool-Create-391823939" #69 daemon prio=5 os_prio=31 tid=0x00007f83f13e5000 nid=0x7b0b waiting on condition [0x0000700010e30000]
       java.lang.Thread.State: WAITING (parking)
            at sun.misc.Unsafe.park(Native Method)
            - parking to wait for  <0x00000005c0f64ea8> (a java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer$ConditionObject)
            at java.util.concurrent.locks.LockSupport.park(LockSupport.java:175)
            at java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer$ConditionObject.await(AbstractQueuedSynchronizer.java:2039)
            at com.alibaba.druid.pool.DruidDataSource$CreateConnectionThread.run(DruidDataSource.java:2164)
       Locked ownable synchronizers:
            - None
    
    "VM Thread" os_prio=31 tid=0x00007f8401823800 nid=0x2e03 runnable 
    "GC task thread#0 (ParallelGC)" os_prio=31 tid=0x00007f83f100a800 nid=0x2207 runnable 
    "GC task thread#1 (ParallelGC)" os_prio=31 tid=0x00007f83f1016000 nid=0x2103 runnable 
    "VM Periodic Task Thread" os_prio=31 tid=0x00007f840190f000 nid=0xa503 waiting on condition 
    JNI global references: 23553

或通过`java.lang.Thread#getAllStackTraces()`方法获取虚拟机中所有线程的`StackTraceElemen`t对象，也可以获取到线程堆栈信息：

Map<Thread, StackTraceElement[]> stackTraces = Thread.getAllStackTraces();
    for (Map.Entry<Thread, StackTraceElement[]> stackTrace : stackTraces.entrySet()) { 
        if (stackTrace.getKey().equals(Thread.currentThread())) { 
            continue;
        }
        System.out.println(stackTrace.getKey().getName() + " ");
        for (StackTraceElement element : stackTrace.getValue()) { 
            System.out.println(element);
        }
    }

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