虚拟机性能监控与故障处理工具

JDK的命令行工具

JDK的bin目录中除了有我们所熟知的“java.exe”、“Javac.exe”这两个命令行工具,还有也许我们并不了解的其他命令行工具。这里我们主要介绍一些用于监视虚拟机和故障处理的工具,这些关工具都非常稳定而且功能强大,能在处理应用程序性能问题、定位故障时发挥很大的作用。

这些命令行工具大多数是jdk/lib/tool.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。JDK开发团队选择采用Java代码来实现这些监控工具是有特别用意的: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。

Sun JDK 监控和故障处理工具:

名称 主要作用
jps JVM Process Status Tool , 显示指定系统内所有的HotSpot虚拟机进程
jstat JVM Statistics Monitoring Tool , 用于收集HotSpot虚拟机各方面的运行数据
jinfo Configuration In for Java , 显示虚拟机配置信息
jmap Memory Map for Java , 生成虚拟机的内存转储快照(heapdump文件)
jhat JVM Heap Dump Browser , 用于分析headgump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
jstack Stack Trace for Java , 显示虚拟机的线程快照

jps:虚拟机进程状况工具

JDK的很多小工具的命名方式采用了UNIX命令的命名方式,jps就是其中的典型,它的作用就是类似于UNIX的ps命令:

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 Mechain Identifier,LVMID)。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。

jps命令格式:

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jps	[options]	[hostid]

jps工具主要选项:

选项 作用
-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 输出主类全名,如果进程执行的是Jar包,输出Jar路径
-v 输出虚拟机启动时JVM参数

jstat:虚拟机统计信息监视工具

jstat是用于监视虚拟机各种运行状态信息的命令行工具。它可以显示虚拟机进程中的类装载、内存、垃圾收集、JIT编译等运行数据。

jstat命令格式:

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

vmid/lvmid分别是远程虚拟机进程与本地虚拟机进程。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。

option主要分为三类:类装载、垃圾收集、运行期编译。jstat工具主要选项:

选项 作用
-class 监视类装载、卸载数量、总空间以及类装载所耗费的时间
-gc 监视Java堆状况,包括Eden区、两个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 监视内容与-gc基本相同,但输出主要关注Java堆各个区域使用到的最大、最小空间
-gcutil 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
-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、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、最小空间
-gcpermcapacity 输出永久代使用到的最大、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编译过的方法

jinfo:Java配置信息工具

jinfo的作用是实时地查看和调整虚拟机各项参数。

jinfo的-flag选项可以查询未被显式指定的参数的系统默认值,可以使用-flag [+|-]或者-flag name=value修改一部分运行期可写的虚拟机参数值 。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。

jamp:Java内存映像工具

jmap命令用于生成堆转储快照(一般为heapdump或者dump文件),如果不使用 jmap 命令,要想获取 Java 堆转储,可以使用 “-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,Linux 命令下可以通过 kill -3 发送进程退出信号也能拿到 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、当前使用的是哪种收集器等。和jinfo一样,jmap有不少功能在 Windows 平台下也是受限制的。

jamp命令格式:

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jmap	[option]	vmid

jmap工具主要选项:

选项 作用
-dump 生成Java堆转出快照。格式为:-dump[live,]format=b,file=,其中live子参数说明是否只dump出存活对象
-finalizerinfo 显示在F-Queue中等待Finalizer线程等待执行finalize方法的对象。只在Linux/Solaris平台下有效
-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、合计容量
-permstat 已ClassLoader为统计口径,显示永久代内存状况。只在Linux/Solaris平台下有效
-F 当虚拟机进程堆-dump选项没有响应时,可使用这个选项强制生成dump快照。只在Linux/Solaris平台下有效

jhat:虚拟机堆转储快照分析工具

jhat与jmap搭配使用,来分析jmap生成的堆转储快照,可以在浏览器中查看。

但是一般不会直接使用jhat命令来分析dump文件,主要原因有二:

  • 一般不会在部署应用程序的服务器上直接分析dump文件,即使可以这样做,也会尽量将dump文件复制到其他机器上分析,因为分析是一个耗时而且消耗硬件资源的过程,尽然都要在其他机器上进行,就没有必要受到命令行工具的限制了。
  • jhat的分析功能相对来说比较简陋,有更强的工具可以代替它。

jamp命令格式:

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jhat	filename

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,或者等待什么资源。

线程快照就是当前虚拟机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,如线程死锁、死循环、请求外部资源导致的长时间等待等都是导致线程长时间停顿的常见原因。

jstack命令格式:

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jstack	[option]	vmid

jmap工具主要选项:

选项 作用
-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

JDK的可视化工具

JDK中除了提供大量的命令行工具外,还有两个功能强大的可视化工具:JConsole和VisualVM。

JConsole:Java监视与管理控制台

JConsole是一种基于JMX的可视化监视、管理工具。它管理部分的功能是针对JMX MBean进行管理。

启动JConsole

提供JDK/bin目录下的“jconsole.exe”启动JConsole后,将自动搜索出本机运行的所有虚拟机进程,双击选择其中一个进程即可开始监控,也可以使用下面的“远程进程”功能来连接远程服务器,对远程虚拟机进行监控。

“概述”页签显示的是整个虚拟机主要运行数据的概览,其中包括“堆内存使用情况”、“线程”、“类”、“CPU使用情况”4种信息的曲线图。

内存监控

JConsole可以显示当前内存的详细信息,不仅包括堆内存/非堆内存的整体信息,还可以细化到Eden区、Survivor区等的使用情况。点击右边的“执行 GC(G)”按钮可以强制应用程序执行一个Full GC。

线程监控

类似于jstack命令,遇到线程停顿时可以使用这个页签进行监控分析。最下面有一个”检测死锁 (D)”按钮,点击这个按钮可以自动为你找到发生死锁的线程以及它们的详细信息 。

VisualVM:多合一故障处理工具

VisualVM是到目前为止随JDK发布的功能最强大的运行监视和故障处理程序。它除了运行监视、故障处理外,还提供了很多其他方面的功能,如性能分析。

VisualVM还有一个很大的优点:不需要被监视的程序基于特殊Agent运行,因此它对应用程序的实际性能的影响很小,使得它可以直接应用在生产环境中。

VisualVM 基于 NetBeans 平台开发,因此他一开始就具备了插件扩展功能的特性,通过插件扩展支持,VisualVM 可以做到:

  • 显示虚拟机进程以及进程的配置、环境信息(jps、jinfo)。
  • 监视应用程序的CPU、GC、堆、方法区以及线程的信息(jstat、jstack)。
  • dump以及分析堆转储快照(jmap、jhat)。
  • 方法级的程序运行性能分析,找出被顶用最多、运行时间最长的方法。
  • 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除进行Bug反馈。
  • 其他plugins的无限的可能性……