JVM优化-JDK1.8--常用内存分析指令和工具
JDK1.8--常用内存分析指令和工具
- 1、JVM的运行参数
- 1.1：三种参数类型
- 1.2： -server -client参数
- 1.3：-X参数
- 1.4： -XX参数
- 1.5：-Xms 和-Xmx参数
- 1.6：查看jvm运行参数
- 2、JVM内存模型
- 2.1：JDK1.7的堆内存模型
- 2.2：JDK1.8的堆内存模型
- 2.3：为什么要废弃1.7中的永久代
- 2.4： 通过jstat命令查看堆内存使用情况
- 3、jmap的使用及内存溢出分析
- 3.1：查看内存使用情况
- 3.2：查看堆内存对象的数量和大小
- 3.3：将jvm的运行情况dump到文件中进行分析
- 3.4：分析dump文件
- 3.4.1 使用jhat命令进行分析
- 3.4.2 通过MAT工具进行dump分析
- 4、用jstack查看线程情况
- 4.1：线程的状态
- 4.2：jstack pid 命令
- 5、VisualVM工具
- 5.1：查看本地jvm进程的执行情况
- 5.2：查看远程jvm进程的执行情况
- 5.2.1：什么是JMX
- 5.2.2：监控远程tomcat
- 6、总结
1、JVM的运行参数
jvm有很多运行参数，绝大多数保持默认即可
1.1：三种参数类型
标准参数
以-加小写字母，这种参数是稳定的，基本不会发生变化
-help
-version
-X参数（非标准参数）
这种参数是不稳定的，在未来的版本中可能会发生改变
-Xint
-Xcomp
-XX参数 （使用频率比较高的非标准参数）
这种参数往往用于jvm调优或者debug，使用频率比较高
-XX:newSize
-XX:+UseSerialGC
标准参数：
可以使用 java -help 查看所有标准参数
-D设置系统参数
-Dstr=123
即可给JVM添加系统参数str，其值为123
1.2： -server -client参数
可以设置server模式或者client模式
可以通过-server 或者-client设置系统参数
使用-server参数，默认堆空间会大一点，默认启动的是并行垃圾回收器，特点是启动时间比较长，运行速度快
-client模式 VM分配堆空间会保守一些，堆空间相对较小，默认使用串行垃圾回收器，它的特点是启动快，运行慢，适用于开发调试等。运行速度会比较慢一些
系统根据当前系统硬件配置情况，自动选择server或者client，
1：如果使用的是32位windows，则无论硬件如何配置，都自动启用client模式
2：如果是其他操作系统，如果内存大于2G且双核及以上，则默认启动server模式，否则使用client模式
3：在64位系统中，则没有client模式，只有server模式
1.3：-X参数
X参数是java的非标准参数
可以使用 java -X 来查看所有的-X命令，
非标准参数，有可能会在后续版本中发生变更
-Xint -Xcomp -Xmixed参数
这三个是比较常用的参数
这三个参数是指的JVM的运行模式
-Xint是解释模式：强制要求jvm执行所有字节码，这样效率比较低（通常低10倍或更多）
-Xcomp 正好相反，是第一次执行的时候把所有字节码都编译成本地代码，从而带来更大程度的优化
使用这个参数，是牺牲了部分JIT编译器
-Xmixed：混合模式 （JVM默认就是混合模式）
1.4： -XX参数
是非标准参数，主要用于JVM调优和debug操作
-XX参数分为两种，一种是布尔类型，一种是非布尔类型
1：boolean类型：
使用格式为：
-XX:[±] 其中+或者-表示启用或者禁用，name为参数名称或者属性
例如： -XX:+DisableExplicitGC 表示启用禁用手动调用GC
2：非布尔类型
-XX:=
表示给某个参数设置某个值
例如： -XX:NewRetio=1 表示新生代和老年代的比值
1.5：-Xms 和-Xmx参数
它们属于-XX参数
它们设置堆内存的初始大小和最大大小
-Xmx 等价于
-XX:MaxHeapSize
-Xms 等价于
-XX:InitialHeapSize
例如：-Xmx2048m
-Xms512m
可以根据服务器的配置适当的调整jvm的堆内存的大小，让程序跑的更快
1.6：查看jvm运行参数
有时候我们可能需要查看jvm的运行参数
可能存在两种情况：
1：运行java命令的时候打印运行参数；
2：查看当前正在运行的jvm的运行参数
运行java命令的时候打印运行参数，可以在java命令后加上 -XX:+PrintFlagsFinal参数
例如： java -XX:+PrintFlagsFinal Test (Test是编译好的class文件)
则可以打印出一片当前运行时的参数，其中用=表示的则是默认值，用:=表示的，则是说明这个参数运行时被修改过。
查看正在运行的jvm的参数。
需要借助于jinfo命令查看
可以先运行一个tomcat，
然后 查看当前tomcat的进程号
查看进程号的方法有：
使用grep查看： ps aux|grep tomcat
使用jps命令： jps （直接查看当前运行的java程序的进程）
使用 jps -l 可以查看当前运行的java程序的进程，并附带详细路径。
现在使用jinfo命令
jinfo -flags 3037 （假如当前运行jvm的进程号是3037）
可以查看到当前运行的jvm的所有运行参数
也可以指定查看某一个参数的值：
jinfo -flag InitialHeapSize 3037 （查看初始化堆内存大小）
2、JVM内存模型
2.1：JDK1.7的堆内存模型
堆内存模型被分为三个区域：年轻代、老年代、永久区
年轻代：Yong
yong被分为三个部分：eden区、两个严格大小相等的survivor区
其中survivor区一定是严格大小相等的，同一时刻只有一个是启用的，另一个留着垃圾回收的时候复制数据使用。
new对象的时候，首先放到eden区，当eden区变满的时候，开始垃圾回收，垃圾被回收掉，依然存活的对象转移到survivor区。
如果经过几次垃圾回收后，survivor区的对象依然存活，那么将会向老年代区Tenured移动，用来保证年轻代区域有足够的空间可用
老年代：Tenured
老年代保存生存周期比较长的对象，并不一定是永久性的存活，也可能会被回收， 一般系统中如果使用了application级别的缓存，则缓存中的对象一般会被转移到该区域
永久区：Perm
永久区一般保存class类名、method方法、field对象属性
永久区一般不会出现溢出，除非是一次性加载过多的类。
在热部署的时候，可能会存在每次热部署都将类加入Perm，并不会被卸载，时间长了，就会出现内存溢出，这种情况，重启即可。
2.2：JDK1.8的堆内存模型
JDK1.8的堆内存模型中，没有了永久代，取代它的是元数据空间
年轻代和老年代依然如常
年轻代由：Eden + Survivor*2
老年代由：Old Gen
元数据空间（Metaspace）不占用虚拟机JVM内部空间，直接使用物理内存空间
其中CodeCache区域，即存放类class部分
CCS是存储类的压缩指针，如果开启压缩指针，则使用该内存，否则，不使用。
注意：并不是所有的new的对象都会进入年轻代，一般情况，new的对象比较小的话，是进入年轻代Eden，如果new出来的对象非常大的话，直接就会进入老年代。
2.3：为什么要废弃1.7中的永久代
官方给出的解释是为了和JRockit进行融合，
JRockit也是一个非常优秀的JVM，它没有永久代的设置
现实情况是，在使用过程中，由于永久区的设置经常不够用，会出现OutOfMemerryError；
废弃永久代后，只需要关注年轻代和老年代的内存即可。
2.4： 通过jstat命令查看堆内存使用情况
jstat [-命令选项] [vmid][间隔时间/毫秒][查询次数]
vimd:进程id
查看类加载情况
jstat -class 3037
得到统计结果：
Loaded：加载的class的数量
Bytes：所占空间的大小
Unloaded：未加载数量
Bytes：未加载占用空间
Time：所用时间
查看编译情况
jstat -compiler 3037
Compiled：编译的数量
Failed：失败数量
Invalid：不可用数量
Time：编译时间
FailedType：失败类型
FailedMethod：失败的方法
垃圾回收统计
jstat -gc 3037
S0C:第一个survivor区的大小（KB）
S1C:第二个survivor区的大小（KB）
S0U:第一个survivor区的使用大小（KB）
S1U:第二个survivor区的使用大小（KB）
EC:Eden区的大小
EU:Eden区的使用大小
OC:Old区的大小
OU:Old区的使用大小
MC:方法区大小
MU:方法区使用大小
CCSC:压缩类空间大小
CCSU:压缩类空间使用大小
YGC:年轻代垃圾回收次数
YGCT:年轻代垃圾回收消耗时间
FGC:老年代垃圾回收次数
FGCT:老年代垃圾回收消耗时间
GCT:垃圾回收消耗时间
刚才的使用是打印了一次，如果需要打印多次，则可以增加时间间隔和设置打印次数（比如一秒钟打印一次，总共打印10次）
jstat -gc 3037 1000 10
则会每隔1秒钟打印一次，总共打印10次。
3、jmap的使用及内存溢出分析
使用jps命令查看正在运行的jvm进程
3.1：查看内存使用情况
jmap -heap 15304
图中可以看到
① heap configuration 堆配置信息
②heap usage 堆使用情况
3.2：查看堆内存对象的数量和大小
jmap -histo 15304 | more
查看堆内存中对象的数量和大小：
由于内存中加载的对象可能很多，所以使用 | more 管道符，每次按一下空格可以多查看一页
对象的说明：
C 表示char类型
I 表示int类型
B 表示byte类型
F 表示float类型
J 表示long类型
Z 表示布尔类型
[ 表示数组类型 如[B 表示字节数组
[L+类名 表示其他对象
如果想过滤，只查看活跃对象，则可以添加live参数
jmap -histo:live 15304 | more
可以分页查询当前内存中的活跃对象
3.3：将jvm的运行情况dump到文件中进行分析
jmap -dump:format=b,file=d:/view_tomcat_heap.dat 15304
如果需要dump出活动的内存对象信息，则可以添加live参数：
jmap -dump:live,format=b,file=d:/view_tomcat_heap.dat 15304
这个命令将堆内存数据导出到指定文件中，其中参数format=b 表示是以二进制字节流的形式进行dump的，如何查看内存导出信息，请看下一节。
3.4：分析dump文件
3.4.1 使用jhat命令进行分析
示例：
jhat -port 7000 d:/view_tomcat_heap.dat
指定端口号，查看dump文件信息
现在打开浏览器，输入127.0.0.1:7000访问
可以看到页面显示信息
显示的是当前加载的类对象，点击进入可以查看更详细的类加载情况。
拉倒当前页面最下面，可以看到，有一个OQLquery的链接
OQL query
可以像查询sql一样查询符合条件的内存对象：
在刚才的页面，点击OQL qurey的查询链接，进入页面
目前我们还不会OQL可以点击下面的OQL Help，进入帮助页面查看怎么写OQL，页面中提供了一些示例；
查看帮助后，可以写一段试试
select s from java.lang.String s where s.value.lenth>=100
然后点击下方的excute按钮
查出字符串长度大于等于100的对象，然后可以点击进去查看对象的内容，查看是否是合理的，如果在调试问题的时候，就可以以此进行调节或者调整。
3.4.2 通过MAT工具进行dump分析
MAT工具介绍
Memory Analyzer tool
一个基于eclipse的内存分析工具，是一个快速的、功能丰富的java堆内存分析工具
需要先去官网下载mat工具，然后解压zip压缩包，在打开的压缩包中找到MemoryAnalizer.exe，双击即可启动分析工具
分析工具是分析dump文件的，所以打开分析工具后，可以点击文件-打开，选择我们的dump文件，打开，即可查看我们dump出来的程序运行的内存的快照。
MAT工具的具体用法，此处不详细介绍了。
待完善
4、用jstack查看线程情况
jstatck pid
例：jstack 15304
将正在运行的jvm的线程的快照打印出来
可以看到，会打印出来很多线程的执行情况，以及该线程当前的状态，有waiting、timed_watiting、running等，
4.1：线程的状态
正常java的线程的状态有以下几种：
new：初始态
running：运行中
ready：准备就绪
waiting：等待
timed_waiting：超时等待
blocked：阻塞状态
终止
4.2：jstack pid 命令
其中pid是jvm的线程id
可以查看线程情况，比如出现程序没反应了，停止不动了等情况，可查看是否有线程死锁的情况发生。
5、VisualVM工具
前面介绍了一些常用的命令行工具，下面出场的是java自带的图形化分析工具：jvisualvm.exe
在java安装目录下的bin目录中，直接双击jvisualvm.exe即可打开分析工具。
它包含了前文提供的几乎所有的命令行的功能：查看正在运行的jvm列表；查看堆内存使用情况；查看线程使用情况；监视jvm运行状态，包括cpu占用、内存占用、类加载、线程情况等；执行垃圾回收；dump内存快照；分析dump文件等功能
5.1：查看本地jvm进程的执行情况
打开jvisualvm后默认就将本地jvm加载进来，直接可以查看
5.2：查看远程jvm进程的执行情况
jvisualvm不仅仅可以监控本地进程，还可以监控远程服务器上的jvm的运行情况，需要借助于jmx技术
5.2.1：什么是JMX
JMX(java management extensions，即java管理扩展)是一个为应用程序、设备、系统等植入管理功能的框架。JMX可以跨越一系列异构操作系统平台、系统体系结构和网络传输协议，灵活的开发无缝集成的系统、网络和服务管理应用。
5.2.2：监控远程tomcat
1：在远程tomcat中开放jmx
需要在远程tomcat服务添加一些参数，让其开放jmx
在tomcat的bin目录中修改catalina.sh添加参数：
CATALINA_OPTS=”
-Dcom.sun.management.jmxremote
-Dcom.sun.management.jmxremote.port=9999
-Dcom.sun.management.jmxremote.ssl=false
-Dcom.sun.management.jmxremote.authenticate=false”
保存并重新启动tomcat，即可
这几个参数的意思是：
-Dcom.sun.management.jmxremote 允许使用JMX远程管理
-Dcom.sun.management.jmxremote.port=9999 远程管理的端口是9999
-Dcom.sun.management.jmxremote.ssl=false 是否启用ssl认证（这里为了简化没有启用，所以设置为false）
-Dcom.sun.management.jmxremote.authenticate=false 是否使用身份认证（这里设置false即不需要身份认证）
如果需要设置安全认证的相关参数，参考这篇博文：
https://blog.csdn.net/dongdong2980/article/details/78476393
https://blog.csdn.net/dongdong2980/article/details/78476393
2：本地visualvm添加远程服务器
在界面中，右击远程，添加远程主机，输入主机ip，添加主机
右击远程主机，添加JMX连接
填写jmx参数
点击确定，添加远程JMX，此时监控远程主机的操作和监控本地jvm操作基本一样（注意，如果是dump堆内存快照的话，是dump到远程主机中，需要从远程主机中下载到本地，再通过 文件 -> 装入，打开dump文件）
6、总结
本文主要内容包括：
JVM运行参数，重点掌握非标准运行时参数如： -XX:NewRetio -Xms 和 -Xmx等
JVM的堆内存组成——JDK1.7和1.8的不同
使用jps查看jvm进程号
使用jstat 查看堆内存的使用
使用jmap查看内存的详情
使用jmap -dump 将堆内存的快照导出到文件
使用jhat 分析dump文件，排查内存溢出等异常
使用MAT工具分析dump文件
使用jstack分析jvm中的线程情况，排查线程死锁等问题
VisualVM工具的使用，使用visualVM，可以查看基本上所有以上通过命令行能做到的事情。