JVM性能调优监控工具

jstack
– 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。另外，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。目前只有在Solaris和Linux的JDK版本里面才有。

jstack主要用来查看某个Java进程内的线程堆栈信息。语法格式如下：

jstack [option] pidjstack [option] executable corejstack [option] [server-id@]remote-hostname-or-ip

命令行参数选项说明如下：

-l long listings，会打印出额外的锁信息，在发生死锁时可以用jstack -l pid来观察锁持有情况-m mixed mode，不仅会输出Java堆栈信息，还会输出C/C++堆栈信息（比如Native方法）

jstack可以定位到线程堆栈，根据堆栈信息我们可以定位到具体代码，所以它在JVM性能调优中使用得非常多。下面我们来一个实例找出某个Java进程中最耗费CPU的Java线程并定位堆栈信息，用到的命令有ps、top、printf、jstack、grep。

第一步先找出Java进程ID，我部署在服务器上的Java应用名称为mrf-center：

root@ubuntu:/# ps -ef | grep mrf-center | grep -v greproot     21711     1  1 14:47 pts/3    00:02:10 java -jar mrf-center.jar

得到进程ID为21711，第二步找出该进程内最耗费CPU的线程，可以使用ps -Lfp pid或者ps -mp pid -o THREAD, tid, time或者top -Hp pid，我这里用第三个，输出如下：

TIME列就是各个Java线程耗费的CPU时间，CPU时间最长的是线程ID为21742的线程，用

printf "%x\n" 21742

得到21742的十六进制值为54ee，下面会用到。

OK，下一步终于轮到jstack上场了，它用来输出进程21711的堆栈信息，然后根据线程ID的十六进制值grep，如下：

root@ubuntu:/# jstack 21711 | grep 54ee"PollIntervalRetrySchedulerThread" prio=10 tid=0x00007f950043e000 nid=0x54ee in Object.wait() [0x00007f94c6eda000]

可以看到CPU消耗在PollIntervalRetrySchedulerThread这个类的Object.wait()，我找了下我的代码，定位到下面的代码：

// Idle waitgetLog().info("Thread [" + getName() + "] is idle waiting...");schedulerThreadState = PollTaskSchedulerThreadState.IdleWaiting;long now = System.currentTimeMillis();long waitTime = now + getIdleWaitTime();long timeUntilContinue = waitTime - now;synchronized(sigLock) {    try {        if(!halted.get()) {            sigLock.wait(timeUntilContinue);        }    }     catch (InterruptedException ignore) {    }}

它是轮询任务的空闲等待代码，上面的sigLock.wait(timeUntilContinue)就对应了前面的Object.wait()。

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jconsole – jconsole是基于Java Management Extensions (JMX)的实时图形化监测工具，这个工具利用了内建到JVM里面的JMX指令来提供实时的性能和资源的监控，包括了Java 程序的内存使用，Heap size, 线程的状态，类的分配状态和空间使用等等。

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jinfo – jinfo可以从core文件里面知道崩溃的Java应用程序的配置信息，目前只有在Solaris和Linux的JDK版本里面才有。

观察运行中的java程序的运行环境参数：参数包括Java System属性和JVM命令行参数

实例：jinfo 2083

其中2083就是java进程id号，可以用jps得到这个id号。

结果：

Attaching to process ID 5655, please wait...Debugger attached successfully.Server compiler detected.JVM version is 24.79-b02Java System Properties:java.runtime.name = Java(TM) SE Runtime Environmentjava.vm.version = 24.79-b02sun.boot.library.path = /data/jdk1.7.0_79/jre/lib/amd64shared.loader = java.vendor.url = http://java.oracle.com/java.vm.vendor = Oracle Corporationpath.separator = :file.encoding.pkg = sun.iojava.vm.name = Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VMjava.util.logging.config.file = /data/application/apache-tomcat-8.0.21/conf/logging.propertiestomcat.util.buf.StringCache.byte.enabled = truesun.os.patch.level = unknownsun.java.launcher = SUN_STANDARDuser.country = UStomcat.util.scan.StandardJarScanFilter.jarsToScan = log4j-core*.jar,log4j-taglib*.jaruser.dir = /data/application/apache-tomcat-8.0.21java.vm.specification.name = Java Virtual Machine Specificationjava.runtime.version = 1.7.0_79-b15java.awt.graphicsenv = sun.awt.X11GraphicsEnvironmentos.arch = amd64java.endorsed.dirs = /data/application/apache-tomcat-8.0.21/endorsedline.separator = java.io.tmpdir = /data/application/apache-tomcat-8.0.21/tempjava.vm.specification.vendor = Oracle Corporationjava.util.logging.manager = org.apache.juli.ClassLoaderLogManagerjava.naming.factory.url.pkgs = org.apache.namingos.name = Linuxsun.jnu.encoding = UTF-8java.library.path = /usr/java/packages/lib/amd64:/usr/lib64:/lib64:/lib:/usr/libjava.class.version = 51.0java.specification.name = Java Platform API Specificationsun.management.compiler = HotSpot 64-Bit Tiered Compilersos.version = 2.6.32-504.el6.x86_64user.home = /rootuser.timezone = Asia/Harbincatalina.useNaming = truejava.awt.printerjob = sun.print.PSPrinterJobfile.encoding = UTF-8java.specification.version = 1.7tomcat.util.scan.StandardJarScanFilter.jarsToSkip = bootstrap.jar,commons-daemon.jar,tomcat-juli.jar,annotations-api.jar,el-api.jar,jsp-api.jar,servlet-api.jar,websocket-api.jar,catalina.jar,catalina-ant.jar,catalina-ha.jar,catalina-storeconfig.jar,catalina-tribes.jar,jasper.jar,jasper-el.jar,ecj-*.jar,tomcat-api.jar,tomcat-util.jar,tomcat-util-scan.jar,tomcat-coyote.jar,tomcat-dbcp.jar,tomcat-jni.jar,tomcat-spdy.jar,tomcat-websocket.jar,tomcat-i18n-en.jar,tomcat-i18n-es.jar,tomcat-i18n-fr.jar,tomcat-i18n-ja.jar,tomcat-juli-adapters.jar,catalina-jmx-remote.jar,catalina-ws.jar,tomcat-jdbc.jar,tools.jar,commons-beanutils*.jar,commons-codec*.jar,commons-collections*.jar,commons-dbcp*.jar,commons-digester*.jar,commons-fileupload*.jar,commons-httpclient*.jar,commons-io*.jar,commons-lang*.jar,commons-logging*.jar,commons-math*.jar,commons-pool*.jar,jstl.jar,taglibs-standard-spec-*.jar,geronimo-spec-jaxrpc*.jar,wsdl4j*.jar,ant.jar,ant-junit*.jar,aspectj*.jar,jmx.jar,h2*.jar,hibernate*.jar,httpclient*.jar,jmx-tools.jar,jta*.jar,log4j*.jar,mail*.jar,slf4j*.jar,xercesImpl.jar,xmlParserAPIs.jar,xml-apis.jar,junit.jar,junit-*.jar,ant-launcher.jar,cobertura-*.jar,asm-*.jar,dom4j-*.jar,icu4j-*.jar,jaxen-*.jar,jdom-*.jar,jetty-*.jar,oro-*.jar,servlet-api-*.jar,tagsoup-*.jar,xmlParserAPIs-*.jar,xom-*.jarcatalina.home = /data/application/apache-tomcat-8.0.21user.name = rootjava.class.path = /data/application/apache-tomcat-8.0.21/bin/bootstrap.jar:/data/application/apache-tomcat-8.0.21/bin/tomcat-juli.jarjava.naming.factory.initial = org.apache.naming.java.javaURLContextFactorypackage.definition = sun.,java.,org.apache.catalina.,org.apache.coyote.,org.apache.jasper.,org.apache.naming.,org.apache.tomcat.java.vm.specification.version = 1.7sun.arch.data.model = 64sun.java.command = org.apache.catalina.startup.Bootstrap startjava.home = /data/jdk1.7.0_79/jreuser.language = enjava.specification.vendor = Oracle Corporationawt.toolkit = sun.awt.X11.XToolkitjava.vm.info = mixed modejava.version = 1.7.0_79java.ext.dirs = /data/jdk1.7.0_79/jre/lib/ext:/usr/java/packages/lib/extsun.boot.class.path = /data/jdk1.7.0_79/jre/lib/resources.jar:/data/jdk1.7.0_79/jre/lib/rt.jar:/data/jdk1.7.0_79/jre/lib/sunrsasign.jar:/data/jdk1.7.0_79/jre/lib/jsse.jar:/data/jdk1.7.0_79/jre/lib/jce.jar:/data/jdk1.7.0_79/jre/lib/charsets.jar:/data/jdk1.7.0_79/jre/lib/jfr.jar:/data/jdk1.7.0_79/jre/classesserver.loader = java.vendor = Oracle Corporationcatalina.base = /data/application/apache-tomcat-8.0.21file.separator = /java.vendor.url.bug = http://bugreport.sun.com/bugreport/common.loader = "${catalina.base}/lib","${catalina.base}/lib/*.jar","${catalina.home}/lib","${catalina.home}/lib/*.jar"sun.io.unicode.encoding = UnicodeLittlesun.cpu.endian = littlepackage.access = sun.,org.apache.catalina.,org.apache.coyote.,org.apache.jasper.,org.apache.tomcat.sun.cpu.isalist = VM Flags:-Djava.util.logging.config.file=/data/application/apache-tomcat-8.0.21/conf/logging.properties -Djava.util.logging.manager=org.apache.juli.ClassLoaderLogManager -Djava.endorsed.dirs=/data/application/apache-tomcat-8.0.21/endorsed -Dcatalina.base=/data/application/apache-tomcat-8.0.21 -Dcatalina.home=/data/application/apache-tomcat-8.0.21 -Djava.io.tmpdir=/data/application/apache-tomcat-8.0.21/temp

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jmap – 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，目前只有在Solaris和Linux的JDK版本里面才有。
jmap语法格式如下：

jmap [option] pidjmap [option] executable corejmap [option] [server-id@]remote-hostname-or-ip

参数如下：

-heap ：打印jvm heap的情况-histo： 打印jvm heap的直方图。其输出信息包括类名，对象数量，对象占用大小。-histo：live ： 同上，但是只答应存活对象的情况-permstat： 打印permanent generation heap情况

如果运行在64位JVM上，可能需要指定-J-d64命令选项参数。

jmap -permstat pid

打印进程的类加载器和类加载器加载的持久代对象信息，输出：类加载器名称、对象是否存活（不可靠）、对象地址、父类加载器、已加载的类大小等信息，如下图：

使用jmap -heap pid查看进程堆内存使用情况，包括使用的GC算法、堆配置参数和各代中堆内存使用情况。比如下面的例子：

root@ubuntu:/# jmap -heap 21711Attaching to process ID 21711, please wait...Debugger attached successfully.Server compiler detected.JVM version is 20.10-b01using thread-local object allocation.Parallel GC with 4 thread(s)Heap Configuration:   MinHeapFreeRatio = 40   MaxHeapFreeRatio = 70   MaxHeapSize      = 2067791872 (1972.0MB)   NewSize          = 1310720 (1.25MB)   MaxNewSize       = 17592186044415 MB   OldSize          = 5439488 (5.1875MB)   NewRatio         = 2   SurvivorRatio    = 8   PermSize         = 21757952 (20.75MB)   MaxPermSize      = 85983232 (82.0MB)Heap Usage:PS Young GenerationEden Space:   capacity = 6422528 (6.125MB)   used     = 5445552 (5.1932830810546875MB)   free     = 976976 (0.9317169189453125MB)   84.78829520089286% usedFrom Space:   capacity = 131072 (0.125MB)   used     = 98304 (0.09375MB)   free     = 32768 (0.03125MB)   75.0% usedTo Space:   capacity = 131072 (0.125MB)   used     = 0 (0.0MB)   free     = 131072 (0.125MB)   0.0% usedPS Old Generation   capacity = 35258368 (33.625MB)   used     = 4119544 (3.9287033081054688MB)   free     = 31138824 (29.69629669189453MB)   11.683876009235595% usedPS Perm Generation   capacity = 52428800 (50.0MB)   used     = 26075168 (24.867218017578125MB)   free     = 26353632 (25.132781982421875MB)   49.73443603515625% used   ....

使用jmap -histo[:live] pid查看堆内存中的对象数目、大小统计直方图，如果带上live则只统计活对象，如下：

root@ubuntu:/# jmap -histo:live 21711 | more num     #instances         #bytes  class name----------------------------------------------   1:         38445        5597736  <constMethodKlass>   2:         38445        5237288  <methodKlass>   3:          3500        3749504  <constantPoolKlass>   4:         60858        3242600  <symbolKlass>   5:          3500        2715264  <instanceKlassKlass>   6:          2796        2131424  <constantPoolCacheKlass>   7:          5543        1317400  [I   8:         13714        1010768  [C   9:          4752        1003344  [B  10:          1225         639656  <methodDataKlass>  11:         14194         454208  java.lang.String  12:          3809         396136  java.lang.Class  13:          4979         311952  [S  14:          5598         287064  [[I  15:          3028         266464  java.lang.reflect.Method  16:           280         163520  <objArrayKlassKlass>  17:          4355         139360  java.util.HashMap$Entry  18:          1869         138568  [Ljava.util.HashMap$Entry;  19:          2443          97720  java.util.LinkedHashMap$Entry  20:          2072          82880  java.lang.ref.SoftReference  21:          1807          71528  [Ljava.lang.Object;  22:          2206          70592  java.lang.ref.WeakReference  23:           934          52304  java.util.LinkedHashMap  24:           871          48776  java.beans.MethodDescriptor  25:          1442          46144  java.util.concurrent.ConcurrentHashMap$HashEntry  26:           804          38592  java.util.HashMap  27:           948          37920  java.util.concurrent.ConcurrentHashMap$Segment  28:          1621          35696  [Ljava.lang.Class;  29:          1313          34880  [Ljava.lang.String;  30:          1396          33504  java.util.LinkedList$Entry  31:           462          33264  java.lang.reflect.Field  32:          1024          32768  java.util.Hashtable$Entry  33:           948          31440  [Ljava.util.concurrent.ConcurrentHashMap$HashEntry;

class name是对象类型，说明如下：

B  byteC  charD  doubleF  floatI  intJ  longZ  boolean[  数组，如[I表示int[][L+类名 其他对象

还有一个很常用的情况是：用jmap把进程内存使用情况dump到文件中，再用jhat分析查看。jmap进行dump命令格式如下：

jmap -dump:format=b,file=dumpFileName pid

我一样地对上面进程ID为21711进行Dump：

root@ubuntu:/# jmap -dump:format=b,file=/tmp/dump.dat 21711     Dumping heap to /tmp/dump.dat ...Heap dump file created

dump出来的文件可以用MAT、VisualVM等工具查看，这里用jhat查看：

root@ubuntu:/# jhat -port 9998 /tmp/dump.datReading from /tmp/dump.dat...Dump file created Tue Jan 28 17:46:14 CST 2014Snapshot read, resolving...Resolving 132207 objects...Chasing references, expect 26 dots..........................Eliminating duplicate references..........................Snapshot resolved.Started HTTP server on port 9998Server is ready.

 注意如果Dump文件太大，可能需要加上-J-Xmx512m这种参数指定最大堆内存，即jhat -J-Xmx512m -port 9998 /tmp/dump.dat。然后就可以在浏览器中输入主机地址:9998查看了： 

jdb – jdb 用来对core文件和正在运行的Java进程进行实时地调试，里面包含了丰富的命令帮助您进行调试，它的功能和Sun studio里面所带的dbx非常相似，但 jdb是专门用来针对Java应用程序的。

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jstat – jstat利用了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Heap size和垃圾回收状况的监控等等。
语法格式如下：

jstat [ generalOption | outputOptions vmid [interval[s|ms] [count]] ]

vmid是Java虚拟机ID，在Linux/Unix系统上一般就是进程ID。interval是采样时间间隔。count是采样数目。比如下面输出的是GC信息，采样时间间隔为250ms，采样数为4：

root@ubuntu:/# jstat -gc 21711 250 4 S0C    S1C    S0U    S1U      EC       EU        OC         OU       PC     PU    YGC     YGCT    FGC    FGCT     GCT   192.0  192.0   64.0   0.0    6144.0   1854.9   32000.0     4111.6   55296.0 25472.7    702    0.431   3      0.218    0.649192.0  192.0   64.0   0.0    6144.0   1972.2   32000.0     4111.6   55296.0 25472.7    702    0.431   3      0.218    0.649192.0  192.0   64.0   0.0    6144.0   1972.2   32000.0     4111.6   55296.0 25472.7    702    0.431   3      0.218    0.649192.0  192.0   64.0   0.0    6144.0   2109.7   32000.0     4111.6   55296.0 25472.7    702    0.431   3      0.218    0.649

要明白上面各列的意义，先看JVM堆内存布局：

可以看出：

堆内存 = 年轻代 + 年老代 + 永久代年轻代 = Eden区 + 两个Survivor区（From和To）

现在来解释各列含义：

S0C、S1C、S0U、S1U：Survivor 0/1区容量（Capacity）和使用量（Used）EC、EU：Eden区容量和使用量OC、OU：年老代容量和使用量PC、PU：永久代容量和使用量YGC、YGT：年轻代GC次数和GC耗时FGC、FGCT：Full GC次数和Full GC耗时GCT：GC总耗时

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jps – jps是用来查看JVM里面所有进程的具体状态, 包括进程ID，进程启动的路径等等。
jps主要用来输出JVM中运行的进程状态信息。语法格式如下：

jps [options] [hostid]

如果不指定hostid就默认为当前主机或服务器。
命令行参数选项说明如下：

-q 不输出类名、Jar名和传入main方法的参数-m 输出传入main方法的参数-l 输出main类或Jar的全限名-v 输出传入JVM的参数

比如下面：

root@ubuntu:/# jps -m -l2458 org.artifactory.standalone.main.Main /usr/local/artifactory-2.2.5/etc/jetty.xml29920 com.sun.tools.hat.Main -port 9998 /tmp/dump.dat3149 org.apache.catalina.startup.Bootstrap start30972 sun.tools.jps.Jps -m -l8247 org.apache.catalina.startup.Bootstrap start25687 com.sun.tools.hat.Main -port 9999 dump.dat21711 mrf-center.jar

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jstatd

启动jvm监控服务。它是一个基于rmi的应用，向远程机器提供本机jvm应用程序的信息。默认端口1099。
实例：jstatd-J-Djava.security.policy=my.policy

my.policy文件需要自己建立，内如如下：

    grantcodebase"file:$JAVA_HOME/lib/tools.jar"{      permissionjava.security.AllPermission;      };  

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hprof（Heap/CPU Profiling Tool）

hprof能够展现CPU使用率，统计堆内存使用情况。

语法格式如下：

java -agentlib:hprof[=options] ToBeProfiledClassjava -Xrunprof[:options] ToBeProfiledClassjavac -J-agentlib:hprof[=options] ToBeProfiledClass

完整的命令选项如下：

Option Name and Value  Description                    Default---------------------  -----------                    -------heap=dump|sites|all    heap profiling                 allcpu=samples|times|old  CPU usage                      offmonitor=y|n            monitor contention             nformat=a|b             text(txt) or binary output     afile=<file>            write data to file             java.hprof[.txt]net=<host>:<port>      send data over a socket        offdepth=<size>           stack trace depth              4interval=<ms>          sample interval in ms          10cutoff=<value>         output cutoff point            0.0001lineno=y|n             line number in traces?         ythread=y|n             thread in traces?              ndoe=y|n                dump on exit?                  ymsa=y|n                Solaris micro state accounting nforce=y|n              force output to <file>         yverbose=y|n            print messages about dumps     y

来几个官方指南上的实例。

CPU Usage Sampling Profiling(cpu=samples)的例子：

java -agentlib:hprof=cpu=samples,interval=20,depth=3 Hello

上面每隔20毫秒采样CPU消耗信息，堆栈深度为3，生成的profile文件名称是java.hprof.txt，在当前目录。

CPU Usage Times Profiling(cpu=times)的例子，它相对于CPU Usage Sampling Profile能够获得更加细粒度的CPU消耗信息，能够细到每个方法调用的开始和结束，它的实现使用了字节码注入技术（BCI）：

javac -J-agentlib:hprof=cpu=times Hello.java

Heap Allocation Profiling(heap=sites)的例子：

javac -J-agentlib:hprof=heap=sites Hello.java

Heap Dump(heap=dump)的例子，它比上面的Heap Allocation Profiling能生成更详细的Heap Dump信息：

javac -J-agentlib:hprof=heap=dump Hello.java

虽然在JVM启动参数中加入-Xrunprof:heap=sites参数可以生成CPU/Heap Profile文件，但对JVM性能影响非常大，不建议在线上服务器环境使用。

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