Java与C++之间有一堵由内存动态分配和垃圾收集围城的高墙,墙外面的人想进来,墙里面的人却想出去.

概述

经常使用适当的虚拟机监控和分析的工具可以加快我们分析数据和定位问题的速度,但我们在学习工具前,也应当意识到工具永远都是知识技能的一层包装,没有什么工具是“秘密武器”,学会了就能包治百病。

JDK的命令行工具

Java开发人员肯定都知道JDK的bin目录下有“java.exe”和“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。

Sun JDK中的工具目录
Sun JDK中的工具目录

这些工具中包含了用于监视虚拟机和公章处理的工具。这些工具都非常稳定而且功能强大,能在处理应用程序应能问题、定位故障时发挥很大的作用。

JDK开发团队选择采用Java代码来实现这些监控工具时有特别用意的:当用用程序部署到生产环境后,无论是直接解除物理服务器还是远程Telnet到服务器上都可能会收到限制。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强大的监控分析功能。

jps:虚拟机进程状况工具

JDK的很多小工具的名字都参考了Unix命令的命名方式,jps(JVM Process Status Tool)是其中的典型。可以列出真该运行的虚拟机进程,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Windows的任务管理器或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为时,那就只能以来jps命令显示主类的功能才能区分了。

jps命令格式:

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jps [ options ] [ hostid ]

样例:

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jps -l

jps可以通过RMI协议查询开启了RMI服务器的远程虚拟机进程状态,hostid为RMI注册表中注册的主机名。

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 输出主类的全名,如果进程执行的是Jar包,输出Jar路径
-v 输出虚拟机进程启动时JVM参数

jstat:虚拟机统计信息监视工具

jstat(JVM Statistics Monitoring Tool)是用于监视虚拟机各种运行状态信息的命令行工具。它可以显示本地或远程虚拟机进程中的类加载、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:

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

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。假设需要每250毫秒查询一次进程2764垃圾收集的状况,一共查询20此,那命令应当是:

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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3类:类装载、垃圾收集和运行期编译状况,具体选项及作用参考下表:

选项 作用
-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和最小空间
-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的功能一样,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的状况
-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的状况
-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

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的各项参数。

格式:

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jinfo [ option ] pid

样例:查询CMSInitiatingOccupancyFraction参数值。

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jinfo -flag CMSInitiatingOccupancyFraction 1444

jmap:Java内存映像工具

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

格式:

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jmap [ option ] vmid

参数表:

选项 作用
-dump 生成Java堆转储快照,
格式:-dump:[live,]format=b,file=filename,
其中live子参数说明是否只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。
只在Liux/Solaris平台有效
-heap 显示Java堆详细信息,
如使用那种回收器、参数配置分代状况等。
只在Liux/Solaris平台有效
-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的内存状态。
只在Liux/Solaris平台有效
-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Liux/Solaris平台有效

jhat:虚拟机堆转储快照分析工具

与jmap搭配使用,来分析jmap生成的堆转储快照。

jstack:Java堆栈跟踪工具

jstack(Stack Trace for Java)命令用于生成虚拟机当前时刻快照。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常见原因。

格式:

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jstack [ option ] vmid

参数表:

选项 作用
-F 当正常输出请求不被响应时,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,这两个工具时JDK的正式成员。

JConsole:Java监视与管理控制台

JConsole是一款基于JMX的可视化监视管理的工具。它管理部分的功能时针对JMX MBean进行管理,MBean可以使用代码、中间件服务器的管理控制台或者所有符合JMX规范的软件进行访问。

参考文献:

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,并且可以预见在未来一段时间内都是官方主力发展的虚拟机故障处理工具。

参考文献:

小结

介绍了随JDK发布的6个命令行工具和2个可视化的故障处理工具,灵活使用这些工具,可以给处理问题带来很大的便利。

参考

  • 周志明,深入理解Java虚拟机:JVM高级特性与最佳实践,机械工业出版社