JVM-探究（四）：虚拟机监控和分析工具

文章用来介绍常用的虚拟机内存监控和虚拟机相关的故障排除工具。 包括JDK自带的命令行工具、和一些可视化工具，如jvisualvm。

命令行工具

JDK一些常用的命令行工具，能够让你不安装、不需要在服务器输出文件拷贝到本地的在进行分析，从而能够快速地查看虚拟机参数，了解虚拟机当前的运行状况，十分实用。本问介绍的命令都需要在 JDK8 或以上的环境运行，如果在低于 JDK8 可能会有部分指标乱码。

命令一览

名称	主要作用
jps	JVM Process Status Tool， 显示系统内所有的 HotSpot 进程。 注意：只显示当前用户的
jstat	JVM Statistics Monitoring Tool， 用于收集 HotSpot 虚拟机各方面的参数
jinfo	Configuration Info 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片
jhat	JVM Heap Dump Browser，用于分析heapdump文件，他会建立一个 HTTP/HTML 服务器，让用户可以在榴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

全名：Java Virtual Machine Process Status Tool

主要选项

选项	含义
-q	忽略主类名称，只输出 LVMID（一般和进程号相同
-m	打印被传入到 main() 方法的参数
-l	打印 main 方法的包名，或者运行的 JAR 包的全路径名
-v	打印传递给 JVM 的参数
-V	打印通过 flags file 传递给 JVM 的参数
-Joption	因为jps也是运行在 JVM 之上的，这就是传递给运行jps的JVM的参数。eg:-J-Xms48m

使用示例

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jstat

全名：Java Virtual Machine statistics monitoring tool

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区域、两个survivor区、老年代、元空间等的容量、已用空间、GC 时间合计等信息
-compiler	输出 JIT 编译器编译过的方法、耗时等信息
-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 情况
-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（JDK8中已经没有了，并且暂时没有找到查看metaspace的大小的命令，可以直接使用-gc）
-printcompilation	输出已经被 JIT 编译过的方法

使用示例

jstat -class

image

从左到右的含义分别是：

选项	描述
Loaded	已经加载的类数量
Bytes	已经加载类大小
Unloaded	卸载的类数量
Bytes	卸载的类大小
Time	类加载和卸载操作消耗的时间

jstat -compiler

~ jstat -compiler  50674
Compiled Failed Invalid   Time   FailedType FailedMethod
   1248      0       0     1.36          0

从左到右的含义分别是：

选项	描述
Compiled	JIT 编译任务的数量
Failed	JIT 失败的编译任务
Invalid	无效的 JIT 编译任务
Time	编译需要的时间
FailedType	最后一个编译失败的原因
FailedMethod	最后一个编译失败的类名和方法

jstat -gc

jacob@JacobMBPlocal~ jstat -gc  50674
 S0C    S1C    S0U    S1U      EC       EU        OC         OU       MC     MU    CCSC   CCSU   YGC     YGCT    FGC    FGCT     GCT
10752.0 10752.0  0.0   5396.8 65536.0  24964.9   175104.0     80.0    17536.0 17112.7 2176.0 2040.8      1    0.006   0      0.000    0.006

从左到右的含义分别是：

选项	描述
SOC	S0 区域总大小
S1C	S1 区域总大小
S0U	S0 区域使用大小
S1U	S1 区域使用大小
EC	Eden 总大小
EU	Eden 区域使用大小
OC	当前 Old Space 总大小
OU	Old Space 使用大小
PC	当前 Permanent Space 总大小
PU	Permanent Space 使用大小
YCG	新生代 GC 发生次数
YGCT	新生代 GC 时间
FGC	full GC 次数q
FGCT	full GC 时间
GCT	垃圾回收时间总和

jstat -gccapacity

~ jstat -gccapacity  50674
NGCMN    NGCMX     NGC     S0C   S1C       EC      OGCMN      OGCMX       OGC         OC       MCMN     MCMX      MC     CCSMN    CCSMX     CCSC    YGC    FGC
87040.0 238592.0  87040.0 10752.0 10752.0  65536.0   175104.0   478208.0   175104.0   175104.0      0.0 1064960.0  17536.0      0.0 1048576.0   2176.0      1     0

从左到右的含义分别是：

选项	描述
NGCMN	新生代使用到的最小空间。 Minimum new generation capacity (KB).
NGCMX	新生代使用到的最大空间。Maximum new generation capacity (KB).
NGC	当前新生代大小。Current new generation capacity (KB).
S0C	当前 S0 区域大小。Current survivor space 0 capacity (KB).
S1C	当前 S1 区域大小。Current survivor space 1 capacity (KB).
EC	当前 Eden 区域大小。Current eden space capacity (KB).
OGCMN	老年代使用到的最小空间大小。Minimum old generation capacity (KB).
OGCMX	老年代使用到的最大空间大小。Maximum old generation capacity (KB).
OGC	当前老年代大小。Current old generation capacity (KB).
OC	当前老年代空间大小。Current old space capacity (KB).
PGCMN	永久代使用到的最小空间。Minimum permanent generation capacity (KB).
PGCMX	永久代使用到的最大空间。Maximum Permanent generation capacity (KB).
PGC	当前永久代大小。Current Permanent generation capacity (KB).
PC	当前永久空间大小。Current Permanent space capacity (KB).
VGC	Young GC 次数。 Number of Young generation GC Events.
FGC	Full GC 次数。Number of Full GC Events.

如果读者对于 Current old generation capacity 和 Current old space capacity 有疑问，可以参考StackOverFlow上面的这个提问：jstat: difference between OGC & OC, PGC & PC ,简单点描述就是 一个代包含的空间不一定只有一个，只是 HotSpot 恰好只有一个。 OGC = sum(all OC)

jstat -gcutil

gcutil 和 gccapacity 展现的数据基本相同，gccapacity 只是一个是精确的数据，gcutil 是更加直观的百分比。

$ jstat -gcutil 17931
  S0     S1     E      O      M     CCS    YGC     YGCT    FGC    FGCT     GCT
  0.00   7.25   9.64   3.52  98.53  96.94    385    6.771     6    0.517    7.288

从左到右的含义分别是：

选项	描述
S0	S0 区空间占用百分比。Survivor space 0 utilization as a percentage of the space's current capacity.
S1	S1 区空间占用百分比。Survivor space 1 utilization as a percentage of the space's current capacity.
E	Eden 区空间占用百分比。Eden space utilization as a percentage of thespace's current capacity.
O	老年代空间占用百分比。Old space utilization as a percentage of the space's current capacity.
P	永久代空间占用百分比。Permanent space utilization as a percentage ofthe space's current capacity.
YGC	Young GC 次数。Number of young generation GC events.
YGCT	Young GC 时间。Young generation garbage collection time.
FGC	Full GC 次数。Number of Full GC events.
FGCT	Full GC 时间。Full garbage collection time.
GCT	总的 GC 时间。Total garbage collection time.

jstat -gccause

gccause和gccause基本相同，多出了两个参数，分别表示上一次 GC 的原因，和本次 GC 的原因。

$ jstat -gccause 17931
  S0     S1     E      O      M     CCS    YGC     YGCT    FGC    FGCT     GCT    LGCC                 GCC
  5.30   0.00  40.79   3.82  98.34  95.90    438    7.501     6    0.517    8.018 Allocation Failure   No GC

新增的两个参数：

选项	描述
LGCC	上次 GC 的原因。Cause of last Garbage Collection.
GCC	本次 GC 的原因。Cause of current Garbage Collection.

jstat -gcnew

新生代统计

$ jstat -gcnew 17931
 S0C    S1C    S0U    S1U   TT MTT  DSS      EC       EU     YGC     YGCT
52416.0 52416.0    0.0 2820.6 15  15 26208.0 419456.0 321595.5    453    7.662

选项	含义
SOC	当前 S0 区域大小。Current survivor space 0 capacity (KB).
S1C	当前 S1 区域大小。Current survivor space 1 capacity (KB).
S0U	S0 占用大小。Survivor space 0 utilization (KB).
S1U	S1 占用大小。Survivor space 1 utilization (KB).
TT	Tenuring 阈值。Tenuring threshold.
MTT	最大 Tenuring 阈值。Maximum tenuring threshold.
DSS	需要的S区域大小。Desired survivor size (KB).
EC	Current eden space capacity (KB).
EU	Eden space utilization (KB).
VGC	Number of young generation GC events.
VGCT	Young generation garbage collection time.

Tenuring 阈值是动态变化的，最大 Tenuring 阈值可以通过 JVM 参数设置。具体可以参考我的另外一篇博客 Tenuring Threshold 是动态变化的

DSS 为需要的 S 空间的大小，如果实际空间不足，新生代的对象会提前进入老年代。提前转移实验

jstat -gcnewcapacity

$ jstat -gcnewcapacity 17931
  NGCMN      NGCMX       NGC      S0CMX     S0C     S1CMX     S1C       ECMX        EC      YGC   FGC
  524288.0   524288.0   524288.0  52416.0  52416.0  52416.0  52416.0   419456.0   419456.0   486     6

选项	描述
NGCMN	新生代最大空间大小。Minimum new generation capacity (KB).
NGCMX	新生代最小空间大小。Maximum new generation capacity (KB).
NGC	当前新生代空间大小。Current new generation capacity (KB).
S0CMX	S0 区域最大空间大小。Maximum survivor space 0 capacity (KB).
S0C	S0 区域当前空间大小。Current survivor space 0 capacity (KB).
S1CMX	S1 区域最大空间大小。Maximum survivor space 1 capacity (KB).
S1C	S1 区域当前空间大小。Current survivor space 1 capacity (KB).
ECMX	Eden 区域最大空间大小。Maximum eden space capacity (KB).
EC	Eden 区域当前空间大小。Current eden space capacity (KB).
YGC	Young GC 次数。Number of young generation GC events.
FGC	Full GC 次数。Number of Full GC Events.

jstat -gcold

$ jstat -gcold 17931
   MC       MU      CCSC     CCSU       OC          OU       YGC    FGC    FGCT     GCT
102248.0 100603.7  10324.0   9900.6   1572864.0     63154.7    497     6    0.517    8.744

选项	描述
PC	当前永久代大小。Current permanent space capacity (KB).
PU	当前永久代占用。Permanent space utilization (KB).
OC	当前老年代大小。Current old space capacity (KB).
OU	当前老年代占用。Old space utilization (KB).
YGC	Young GC 次数。Number of young generation GC events.
FGC	Full GC 次数。Number of Full GC events.
FGCT	Full GC 时间。Full garbage collection time.
GCT	所有 GC 时间。Total garbage collection time.

jstat -gcoldcapacity

$ jstat -gcoldcapacity 17931
   OGCMN       OGCMX        OGC         OC       YGC   FGC    FGCT     GCT
  1572864.0   1572864.0   1572864.0   1572864.0   508     6    0.517    8.923

选项	描述
OGCMN	最小老年代大小。Minimum old generation capacity (KB).
OGCMV	最大老年代大小。Maximum old generation capacity (KB).
OGC	当前老年代大小。Current old generation capacity (KB).
OC	当前老年空间大小。Current old space capacity (KB).
YGC	Young GC 次数。Number of young generation GC events.
FGC	Full GC 次数。Number of Full GC events.
FGCT	Full GC 时间。Full garbage collection time.
GCT	所有 GC 时间。Total garbage collection time.

jstat -printcompilation

$ jstat -printcompilation 17931
Compiled  Size  Type Method
   21778   2719    1 com/sankuai/octo/config/model/file_param_t hashCode

选项	描述
Compiled	Number of compilation tasks performed.
Size	Number of bytes of bytecode for the method.
Type	Compilation type.
Method	Class name and method name identifying the compiled method. Class name uses "/" instead of "." as namespace separator. Method name is the method within the given class. The format for these two fields is consistent with the HotSpot -XX:+PrintComplation option.

jstat 的额外参数

上述的命令都可以使用类似下面的参数

jstat -gcutil -t 17931 500 100 其中-t表示答应时间戳、17931为 lvmid、500表示间隔 500ms 来输出信息、 100表示信息条目显示d的数量。

譬如，下面显示了10行，显示时间间隔为500ms

$ jstat -gcutil 17931 500 10
  S0     S1     E      O      M     CCS    YGC     YGCT    FGC    FGCT     GCT
  9.55   0.00  69.10   4.26  98.34  95.92    552    8.950     6    0.517    9.466
  9.55   0.00  71.22   4.26  98.34  95.92    552    8.950     6    0.517    9.466
  9.55   0.00  72.88   4.26  98.34  95.92    552    8.950     6    0.517    9.466
  9.55   0.00  74.90   4.26  98.34  95.92    552    8.950     6    0.517    9.466
  9.55   0.00  77.01   4.26  98.34  95.92    552    8.950     6    0.517    9.466
  9.55   0.00  78.98   4.26  98.34  95.92    552    8.950     6    0.517    9.466
  9.55   0.00  80.78   4.26  98.34  95.92    552    8.950     6    0.517    9.466
  9.55   0.00  82.90   4.26  98.34  95.92    552    8.950     6    0.517    9.466
  9.55   0.00  84.71   4.26  98.34  95.92    552    8.950     6    0.517    9.466
  9.55   0.00  86.85   4.26  98.34  95.92    552    8.950     6    0.517    9.466

jinfo

输出 Java 配置信息

下面是 Intellj IDEA 的部分输出信息

jinfo 88747
Attaching to process ID 88747, please wait...
Debugger attached successfully.
Server compiler detected.
JVM version is 25.131-b11
Java System Properties:

java.vendor = Oracle Corporation
preload.project.path = /Users/jacob/Developer/IDEA/campaignmanage
sun.java.launcher = SUN_STANDARD
idea.config.path = /Users/jacob/Library/Preferences/IntelliJIdea2017.3
sun.management.compiler = HotSpot 64-Bit Tiered Compilers
sun.nio.ch.bugLevel =
idea.paths.selector = IntelliJIdea2017.3
kotlin.daemon.client.alive.path = "/var/folders/hw/_d9gvls95316wtq_crffgz3w0000gn/T/kotlin-idea-4717993236071674726-is-running"
jnidispatch.path = /Users/jacob/Library/Caches/IntelliJIdea2017.3/compile-server/campaignmanage_7408d958/_temp_/jna-100881631/jna5884254379081076550.tmp
os.name = Mac OS X
sun.boot.class.path = /Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_131.jdk/Contents/Home/jre/lib/resources.jar:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_131.jdk/Contents/Home/jre/lib/rt.jar:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_131.jdk/Contents/Home/jre/lib/sunrsasign.jar:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_131.jdk/Contents/Home/jre/lib/jsse.jar:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_131.jdk/Contents/Home/jre/lib/jce.jar:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_131.jdk/Contents/Home/jre/lib/charsets.jar:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_131.jdk/Contents/Home/jre/lib/jfr.jar:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_131.jdk/Contents/Home/jre/classes
idea.plugins.path = /Users/jacob/Library/Application Support/IntelliJIdea2017.3
java.vm.specification.vendor = Oracle Corporation
java.runtime.version = 1.8.0_131-b11
jna.loaded = true
io.netty.serviceThreadPrefix = Netty
user.name = jacob
kotlin.incremental.compilation = true
idea.home.path = /Applications/IntelliJ IDEA.app/Contents
user.language = zh
jdt.compiler.useSingleThread = true
sun.boot.library.path = /Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_131.jdk/Contents/Home/jre/lib
java.version = 1.8.0_131
user.timezone = Asia/Shanghai
java.net.preferIPv4Stack = true
kotlin.daemon.enabled =
sun.arch.data.model = 64

java.vm.name = Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM
file.encoding = UTF-8
java.specification.version = 1.8
compile.parallel = false
io.netty.noUnsafe = true

VM Flags:
Non-default VM flags: -XX:CICompilerCount=4 -XX:InitialHeapSize=268435456 -XX:MaxHeapSize=734003200 -XX:MaxNewSize=244318208 -XX:MinHeapDeltaBytes=524288 -XX:NewSize=89128960 -XX:OldSize=179306496 -XX:+UseCompressedClassPointers -XX:+UseCompressedOops -XX:+UseFastUnorderedTimeStamps -XX:+UseParallelGC
Command line:  -Xmx700m -Djava.awt.headless=true -Djava.endorsed.dirs="" -Djdt.compiler.useSingleThread=true -Dpreload.project.path=/Users/jacob/Developer/IDEA/campaignmanage -Dpreload.config.path=/Users/jacob/Library/Preferences/IntelliJIdea2017.3/options -Dcompile.parallel=false

选项	描述
参数为空	打印命令行标记和系统属性
-flags	打印命令行标记
-sysprops	打印Java系统属性

jmap

下面的工具介绍不再提供例子，读者感兴趣可以自己尝试

选 项	作 用
-dump	生成 Java 堆转储快照。格式为：-dump:[live,]format=b,file=，其中 live 子参数说明是否只 dump 出存活的对象
-finalizerinfo	显示在 F-Queue 中等待 Finalizer 想成执行 finalize 方法的对象。只在 Linux/Solaris 平台下有效。在JDK9 Mac 平台失败，JDK8 可以
-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。只在 Linux/Solaris 平台下有效。在JDK9 Mac 平台失败，JDK8可以
-histo	显示堆中对象的统计信息，包括类、实例数量、合计容量
permstat	以ClassLoader为统计口径显示永久代内存状态，只在 Linux/Solaris 平台下有效。 JDK8以上版本已经废弃
-F	当虚拟机进程对 -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,不建议使用, 建议使用 visualVM 等工具进行分析

jstack

Java堆栈跟踪工具

"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等都是导致线程长时间停顿的常见原因。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。"

摘录来自: 周志明. "深入理解Java虚拟机：JVM高级特性与最佳实践（第2版）"。 iBooks.

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.(JDK9失败）

visualVM

visualVM 通过可视化的方式来和命令行的命令进行互补，来分析一些内存占用的趋势，一些参数的动态变化比命令行工具有着先天的优势，由于官方文档比较全面，不再赘述。

visualVM 官方提供了中文文档：

• QuickStart：https://visualvm.github.io/gettingstarted.html?Java_VisualVM
• Document： https://visualvm.github.io/documentation.html
• GitHub 主页：https://github.com/oracle/visualvm