虚拟机性能监控与故障处理工具-JAVA成长之路

1.JDK命令行工具

Java开发人员肯定都知道JDK的bin目录有“java.exe”,"javac.exe"这两个命令行工具，但并非所有程序员都了解过JDK的bin目录之中其他命令行程序的作用。每次JDK更新，bin目录下命令行工具的数量和功能总会不知不觉地增强。

主要包括用于监控虚拟机和故障处理的工具。这些工具被Sun公司作为礼物附赠给JDK的使用者。如下图：

可以看到这些工具的程序体积都异常小巧。基本都稳定在17K左右。这并非JDK开发团队刻意把他们制作得如此精炼，而是这些命令行工具大多数是JDK/lib/tools.jar类库的一层薄包装而已，它们主要的功能代码是在tools类库中实现的。

之所以这样做，是因为当应用程序部署到生产环境后，无论是直接接触物理服务器还是远程Telnet到服务器上都可能会受到限制。借助tools.jar类库里面的接口，我们可以直接在应用程序中实现功能强大的监控分析功能。

下面列举JDK主要命令行监控工具的用途。

1.jps：虚拟机就进程状况工具

JDK的很多小工具的名字都参考了UNIX命令的命名方式，jps名字像UNIX的ps命令之外，也和ps命令类似：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)名称以及这些进程的本地虚拟机唯一ID(Local Virtual Machine Identifier,LVMID)。

虽然功能比较单一，但它是使用频率最高的JDK命令行工具，因为其他的JDK工具大多需要输入它查询到的LVMID来确定要监控的是哪一个虚拟机进程。对于本地虚拟机进程来说，LVMID与操作系统的进程ID是一致的。使用Windows的任务管理器或者UNIX的ps命令也可以

查询到虚拟机进程的LVMID，但如果同时启动多个虚拟机进程，无法根据进程名称定位时，那只有依赖jps命令显示主类的功能才能区分了。

jps命令格式如下：

现在我们打开一个eclispe，写一段程序，例子如下：

packagehjc.test9a;

importjava.util.Scanner;

/**

* Created by cong on 2018/4/5.

*/

publicclassMain {

publicMain() {

}

publicstaticvoidmain(String[] args) {

Scanner sc=newScanner(System.in);

sc.next();

}

}

连续运行2次，打开cmd,再用jps查看，如下：

2.jstat:虚拟机统计信息监控工具

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。它可以显示本地或者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命令格式为：

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

对于命令格式中的VMID与LVMID需要特别说明一下：如果是本地虚拟机进程，VMID与LVMID是一致的，如果是远程虚拟机进程，那VMID的格式应当是：

参数interval 和count代表查询间隔和次数，如果省略这两个参数，说明只查询一次。假设要美250毫秒查询一次进程2764垃圾收集情况，一个查询20次，那命令应当是：

jstat -gc 2764 250 20

选项option代表着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，具体选项及作用请参考如下列表：

jstat 监控选项众多，这里仅举一个例子演示如何查看监控结果。继续运行上面的例子如下：

3.jinfo：Java配置信息工具

jinfo(Configuration Info for Java) 的作用是实时地查看和调整虚拟机各项参数。使用jps命令的-v参数可以查看虚拟机启动时显式指定的参数列表，但如果想知道未被显式指定的参数的系统默认值，除了去找资料，就只能使用jinfo的-flag选项进行查询了(如果

只限于JDK1.6或以上版本的话，使用java -XX:+PrintFlagsFianl查看参数默认值也是一个很好的选择)，jinfo还可以使用-sysprops选项把虚拟机进程的System.getProperties()的内容打印出来。这个命令在JDK1.5时期已经伴随Linux的JDK发布，当时只提供了信息查询的功能，

JDK1.6之后，jinfo在Windows和Linux平台都有提供，并且加入了运行期修改参数的能力，可以使用-flag [+|-] name或者 -flag name=value 修改一部分运行期可写的虚拟机参数值。JDK1.6中，jinfo对于Windows平台功能仍然有很大的限制，只提供了最基本的-flag选项。

jinfo的命令格式如下：

jinfo [option] pid

jmap：Java内存映像工具

jmap命令用于生成堆转储快照(一般称为heapdump 或者dump文件),如果不是用jmap命令，想要获取Java堆转储快照，要有一些暴力手段，用-XX:HeapDumpOnOutOfMemoryError参数，可以让虚拟机在OOM异常出现之后自动生成dump文件，通过-XX:HeapDumpOnCtrlBreak参数则

可以使用[Ctrl]+[Break]键让虚拟机生成dump文件，又或者在Linux系统下通过Kill -3命令发送进程退出信号吓唬一下虚拟机，也能拿到dump文件。jmap的作用并不仅仅是为了获取dump文件，它还可以查询finalize执行队列，java堆和永久代的详细信息，如空间使用率，当前用的是哪种收集器等。

jmap有不少功能在Windows平台下都是受限制的，除了生成dump文件的-dump选项和用于查看每个类的实例，空间占用统计的-histo选项在所有操作系统都提供外，其余只能在Linux/Solaris下使用。

jmap命令格式：

jmap [option] vmid

option选项合法值与具体含义如下：

例子如下：

5.jhat：虚拟机堆转储快照分析工具

原因有二：一是一般不会在部署应用程序的服务器上直接分析dump文件，即使这样做，也会尽量将dump文件复制到其他机器上进行分析，因为分析工作是一个耗时并且消耗硬件资源的过程。另外一个原因是jhat的分析功能相对于简陋，

后面会提到专业的工具VisualVM，以及专业分析dump的Eclispe Memory Analyzer，等工具。

6.jstack：Java堆栈跟踪工具

jstack命令用于生成虚拟机当前时刻的线程快照(一般称为threaddump或者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。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些什么事情，或者等待着什么资源

jstack命令格式如下：

jstack [option] vmid

option选项的合法值与具体含义如下：

例子如下：

在JDK1.5中，java.lang.Thread类新增了一个getAllStackTraces()方法用于获取虚拟机中所有线程的StackTraceElement对象。使用这个方法可以通过简单的几行代码就完成了jstack的大部分功能。在实际项目中不妨调用这个方法做个管理员页面，可以随时使用浏览器

来查看线程堆栈，例子如下：

packagehjc.test9b;

importjava.util.Map;

/**

* Created by cong on 2018/4/5.

*/

publicclassMain {

publicstaticvoidmain(String[] args) {

Map m =Thread.getAllStackTraces();

for(Map.Entryen : m.entrySet()){

Thread t=en.getKey();

StackTraceElement[] v=en.getValue();

System.out.println("The Thread name is :" +t.getName());

for(StackTraceElement s : v){

System.err.println("\t" +s.toString());

}

}

}

}

运行结果如下：

7.JConsole:Java监控与管理控制平台。

JConsole是一种基于JMX的可视化监视，管理工具。通过JDK/bin目录下的jconsole.exe来启动JConsole

双机她进去，可以看到主界面包括概述，内存，线程，类，VM摘要，MBean6个页面

对线程的监控例子如下：

死锁代码样例：

这段代码开了200个线程去分别计算1+2以及2+1的值，造成死锁的原因是Integer.valueOf()方法基于减少对象创建次数和节省内存的考虑，[-128,127]之间的数字会被缓存，当valueOf()方法传入参数在这个范围之内，将直接返回缓存中的对象。也就是说

代码中调用200次Integer.valueOf()方法一共就返回了两个不同的对象。假如在某个线程的两个synchronized块之间发生了一次线程切换，那就会出现线程A等线程B持有的Integer.valueOf(1),线程B又等待着被线程A持有的Integer.valueOf(2),结果大家都跑不下去。

出现思索后，点击Jconsole线程面板的检测到死锁的按钮，将出现一个新的死锁标签。如下图：

8.VisualVM:多合一故障处理工具

VisualVM可以做到：

1.显示虚拟机继承以及进程的配置，环境信息(jps,jinfo)

2.监视应用程序的CPU,GC,堆，方法区，以及县城信息(jstack,jstat)

3.dump以及分析堆转快照(jmap，jhat）

4.方法级的程序运行性能分析，找出被调用最多，运行时间最长的方法。

5.离线程序快照：收集程序的运行时配置，线程dump，内存dump等信息建立一个快照，可以将快照发送开发者进行BUG反馈。

安装后，打开如下：