性能分析系列——小命令保证大性能

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最近在工作中经常和性能压测工作打交道，积累了一些性能分析经验，我觉得这些经验对每一个开发者都有帮助的，能开发出性能高的代码也是我们的最终目标。

由易到难，我们逐步介绍不同命令的用法和好处，这些命令是如何帮助我们开发人员进行性能分析的。

一、开发者的自测利器-Hprof命令

1. 示例演示

例子程序：

/** * PROJECT_NAME: test * DATE:         16/7/22 * CREATE BY:    chao.cheng **/public class HProfTest {    public void slowMethod() {        try {            Thread.sleep(1000);        } catch (Exception e) {            e.printStackTrace();        }    }    public void slowerMethod() {        try {            Thread.sleep(10000);        } catch (Exception e) {            e.printStackTrace();        }    }    public static void main(String[] args) {        HProfTest test = new HProfTest();        test.slowerMethod();        test.slowMethod();    }}

注：这是一段测试代码通过sleep方法进行延时，在程序运行过程中很慢，我想知道到底是哪段程序影响的整体性能呢？

我在这个java程序中，加了如下运行参数：

-agentlib:hprof=cpu=times,interval=10/*     times：java函数的执行时间    hprof=cpu是针对cpu统计时间    interval=10 采样10次 */

再次运行这段程序显示如下图：

这时候还发现在工程目录里面，多了一个文本文件java.hprof.txt，如下图所示：

内容如下：

CPU TIME (ms) BEGIN (total = 11542) Fri Jul 22 11:00:34 2016rank   self  accum   count trace method   1 86.65% 86.65%       1 303422 com.test.HProfTest.slowerMethod   2  8.66% 95.31%       1 303423 com.test.HProfTest.slowMethod   3  0.25% 95.56%      36 300745 java.util.zip.ZipFile.<init>   4  0.20% 95.76%      36 300434 java.lang.String.equals   5  0.13% 95.89%      14 301138 java.net.URLStreamHandler.parseURL   6  0.11% 96.01%       6 301339 java.net.URLClassLoader$1.run   7  0.10% 96.10%      14 301124 java.lang.String.<init>   8  0.09% 96.19%    3407 300355 java.lang.String.charAt   9  0.08% 96.27%      36 300443 java.io.UnixFileSystem.normalize

注：通过上面内容可以看到，哪个类的方法执行时间长，耗费了CPU时间，一目了然，方便我们快速定位问题。

2. 命令的具体讲解

hprof不是独立的监控工具，它只是一个java agent工具，它可以用在监控Java应用程序在运行时的CPU信息和堆内容，使用java -agentlib:hprof=help命令可以查看hprof的使用文档。

通过上图可以看到这个工具非常强大，可以统计的东西很多，上面的例子统计的是CPU时间，同样我们还可以统计内存占用的dump信息。
如：-agentlib:hprof=heap,format=b,file=/test.hprof

这个hprof小工具，非常方便我们在用JUnit自测代码的时候结合使用，既可以解决业务上的BUG，又能够在一定程序上解决可发现的性能问题，非常实用。

二、性能排查工具-pidstat

1. 示例演示

例子程序：

/** * PROJECT_NAME: test * DATE:         16/7/22 * CREATE BY:    chao.cheng **/public class PidstatTest {    public static class PidstatTask implements  Runnable {        public void run() {            while(true) {                double value = Math.random() * Math.random();            }        }    }    public static class LazyTask implements Runnable {        public void run() {            try {                while (true) {                    Thread.sleep(1000);                }            } catch (Exception e) {                e.printStackTrace();            }        }    }    public static void main(String[] args) {        new Thread(new PidstatTask()).start();        new Thread(new LazyTask()).start();        new Thread(new LazyTask()).start();    }}

注：这是一段测试用的java程序，将其运行起来。

在命令行输入：

pidstat -p 843 1 3 -u -t/* -u：代表对cpu使用率的监控参数1 3：表示每秒采样一次，一共三次-t：将监控级别细化到线程 */

运行命令显示如下图所示：

注：其实中TID就是线程ID，%usr表示用户线程使用率，从图中可以看到855这个线程CPU占用非常高。

再输入如下命令：

jstack -l 843 > /tmp/testlog.txt

查看testlog.txt显示如下部分内容：

注：我们关注的是日志文件的NID字段，它对应的就是我们上面说的TID，NID是TID的16进制表示，将上面的十进制855转换成十六进制为357，在日志中进行搜索看到如下内容：

"Thread-0" prio=10 tid=0x00007f7d90103800 nid=0x357 runnable [0x00007f7d943d5000]   java.lang.Thread.State: RUNNABLE    at PidstatTest$PidstatTask.run(PidstatTest.java:13)    at java.lang.Thread.run(Thread.java:722)   Locked ownable synchronizers:    - None

以此可以推断出有性能瓶颈的程序点。

2. pidstat具体命令详解

pidstat是一个功能非常强大的性能监测工具，他是Sysstat的组件之一，可以从http://sebastien.godard.pagesperso-orange.fr/download.html 进行下载，下载后可以通过./configure等命令进行安装，这个命令的强大之处在于不仅可以监控进程的性能情况，也可以监控线程的性能情况。

pidstat监控CPU常用显示字段内容如下：

1、PID - 被监控的任务的进程号2、%usr - 当在用户层执行（应用程序）时这个任务的cpu使用率，和 nice 优先级无关。注意这个字段计算的cpu时间不包括在虚拟处理器中花去的时间。3、%system - 这个任务在系统层使用时的cpu使用率。4、%guest - 任务花费在虚拟机上的cpu使用率（运行在虚拟处理器）。5、%CPU - 任务总的cpu使用率。在SMP环境（多处理器）中，如果在命令行中输入-I参数的话，cpu使用率会除以你的cpu数量。6、CPU - 正在运行这个任务的处理器编号。7、Command - 这个任务的命令名称。

pidstat监控IO常用的字段显示内容如下：

1、kB_rd/s - 任务从硬盘上的读取速度（kb）2、kB_wr/s - 任务向硬盘中的写入速度（kb）3、kB_ccwr/s - 任务写入磁盘被取消的速率（kb）