java自带可视化性能监控工具jconsole
JConsole 可视化工具介绍
一、 JConsole介绍
1.1 JConsole描述
Jconsole （Java Monitoring and Management Console），一种基于JMX的可视化监视、管理工具。
1.2 启动JConsole
点击JDK/bin 目录下面的jconsole.exe 即可启动
然后会自动自动搜索本机运行的所有虚拟机进程。
选择其中一个进程可开始进行监控
1.3JConsole基本介绍
JConsole 基本包括以下基本功能：概述、内存、线程、类、VM概要、MBean
运行下面的程序、然后使用JConsole进行监控;注意设置虚拟机参数
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
/**
* 设置虚拟机参数：
* -Xms100M -Xms100m -XX:+UseSerialGC -XX:+PrintGCDetails
*/
public class JConsoleTool {
static class OOMObject {
public byte[] placeholder = new byte[64 * 1024];
}
public static void fillHeap(int num) throws InterruptedException {
Thread.sleep(20000); //先运行程序，在执行监控
List list = new ArrayList();
for (int i = 0; i < num; i++) {
// 稍作延时，令监视曲线的变化更加明显
Thread.sleep(50);
list.add(new OOMObject());
}
System.gc();
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
fillHeap(1000);
while(true){
//让其一直运行着
}
}
}
1.3.1 内存监控
内存页签相对于可视化的jstat 命令，用于监视受收集器管理的虚拟机内存。
选项 描述
Eden Space 的大小 27328KB
已用 正在使用
已提交 27328KB
最大值 27328KB
copy 上的 0.120s(3收集) 新生代使用赋值算法（copy）,0.120s,总共三次
MarkSweepCompact上的 0.037（1收集） 老年代使用标记清除整理，耗时0.037，总共一次
对应的GC日志。
[GC (Allocation Failure) [DefNew: 27277K->3392K(30720K), 0.0349173 secs] 27277K->14749K(99008K), 0.0350411 secs] [Times: user=0.03 sys=0.00, real=0.04 secs]
[GC (Allocation Failure) [DefNew: 30691K->3378K(30720K), 0.0446635 secs] 42049K->39217K(99008K), 0.0447387 secs] [Times: user=0.03 sys=0.01, real=0.04 secs]
[GC (Allocation Failure) [DefNew: 30679K->3372K(30720K), 0.0408609 secs] 66518K->64734K(99008K), 0.0409604 secs] [Times: user=0.02 sys=0.02, real=0.04 secs]
[Full GC (System.gc()) [Tenured: 61362K->66352K(68288K), 0.0372192 secs] 67024K->66352K(99008K), [Metaspace: 9535K->9535K(1058816K)], 0.0373411 secs] [Times: user=0.05 sys=0.00, real=0.04 secs]
1.3.2 线程监控
如果上面的“内存”页签相当于可视化的jstat命令的话，“线程”页签的功能相当于可视化的jstack命令，遇到线程停顿时可以使用这个页签进行监控分析。线程长时间停顿的主要原因主要有：等待外部资源（数据库连接、网络资源、设备资
源等）、死循环、锁等待（活锁和死锁）
下面三个方法分别等待控制台输入、死循环演示、线程锁等待演示
/**
* 等待控制台输入
* @throws IOException
*/
public static void waitRerouceConnection () throws IOException {
BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
br.readLine();
}
/**
* 线程死循环演示
*/
public static void createBusyThread() {
Thread thread = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
while (true) // 第41行
;
}
}, "testBusyThread");
thread.start();
}
/**
* 线程锁等待演示
*/
public static void createLockThread(final Object lock) {
Thread thread = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
synchronized (lock) {
try {
lock.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}, "testLockThread");
thread.start();
}
（二）线程死锁演示
这段代码开了200个线程去分别计算1+2以及2+1的值，其实for循环是可省略的，两个线程也可能会导致死锁，不过那样概率太小，需要尝试运行很多次才能看到效果。一般的话，带for循环的版本最多运行2～3次就会遇到线程死锁，程序无法结束。造成死锁的原因是Integer.valueOf（）方法基于减少对象创建次数和节省内存的考虑，[-128，127]之间的数字会被缓存[3]，当valueOf（）方法传入参数在这个范围之内，将直接返回缓存中的对象。也就是说，代码中调用了200次Integer.valueOf（）方法一共就只返回了两个不同的对象。假如在某个线程的两个synchronized块之间发生了一次线程切换，那就会出现线程A等着被线程B持有的Integer.valueOf（1），线程B又等着被线程A持有的Integer.valueOf（2），结果出现大家都
跑不下去的情景。
package com.jvm;
/**
* 线程死锁验证
*/
public class JConsoleThreadLock {
/**
* 线程死锁等待演示
*/
static class SynAddRunalbe implements Runnable {
int a, b;
public SynAddRunalbe(int a, int b) {
this.a = a;
this.b = b;
}
@Override
public void run() {
synchronized (Integer.valueOf(a)) {
synchronized (Integer.valueOf(b)) {
System.out.println(a + b);
}
}
}
}
public static void main(String[] args) {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
new Thread(new SynAddRunalbe(1, 2)).start();
new Thread(new SynAddRunalbe(2, 1)).start();
}
}
}
结果描述：显示了线程Thread-53在等待一个被线程Thread-66持有Integer对象，而点击线程Thread-66则显示它也在等待一个Integer对象，被线程Thread-53持有，这样两个线程就互相卡住，都不存在等到锁释放的希望了
二、 VisualVM介绍
VisualVM（All-in-One Java Troubleshooting Tool）;功能最强大的运行监视和故障处理程序
2.1 功能描述
显示虚拟机进程以及进程的配置、环境信息（jps、jinfo）。
监视应用程序的CPU、GC、堆、方法区(1.7及以前)，元空间（JDK1.8及以后）以及线程的信息（jstat、jstack）。
dump以及分析堆转储快照（jmap、jhat）。
方法级的程序运行性能分析，找出被调用最多、运行时间最长的方法。
离线程序快照：收集程序的运行时配置、线程dump、内存dump等信息建立一个快照
2.2 使用教程
如何使用，直接查看官网和本书教程即可。
参看资料
VisualVM官网地址：帮助文档
BTrace 简要介绍
《深入理解java虚拟机》–周志明
1. 前言
- 想验证你对 jvm 配的一些调优参数(比如 Xms、Xmx 等)有没有起作用吗？
- 想不想实时监控你自定义的线程池的在实际运行时的线程个数、有没有死锁？
- 应用出现 java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space，你知道需要去调整 Xms、Xmx。想不想实时监控你的 Java 应用的堆内存使用情况，并根据峰值等数据设置最适合你的 Xms、Xmx 等参数？
- 应用出现 java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space，你知道需要去调整 XX:PermSize、XX:MaxPermSize。想不想找到你的应用的永久区 PermGen 的使用峰值，并根据其去设置合理的 XX:PermSize、XX:MaxPermSize 等参数？
- 我们都知道，JVM 堆内存划分为年轻代和年老代。JVM 默认下的年老代与年轻代的比例(即 XX:NewRatio，这个名字容易让人产生混淆，即认为是年老代比年轻代)为 2(即把 JVM 堆内存平均分成了三份，年老大占用了两份，而年轻代占用一份。参考资料 Sun Java System Application Server Enterprise Edition 8.2 Performance Tuning Guide)，这个比例并不适合所有情况，特别是当你的应用里局部变量远远大于全局变量，而且大量局部变量生命周期都很短的时候。如何根据应用实时的运行运行情况合理配置年轻代(Young Generation，即 Eden 区和两个 Survivor 区之和)和年老代(Old Generation，即 Tenured 区)的比例 XX:NewRatio 值？
Java 自带性能监控工具：监视和管理控制台 jconsole，它可以提供 Java 某个进程的内存、线程、类加载、jvm 概要以及 MBean 等的实时信息，也许能够对以上问题提供参考。
2. JVM 一些参数
在启动 jconsole 之前我们先来回顾一下 JVM 的一些主要参数：
- -Xms 初始/最小堆内存大小
- -Xmx 最大堆内存大小
- -Xmn 年轻代大小
- -XX:NewSize 年轻代大小
- -XX:MaxNewSize 年轻代最大值
- -XX:NewRatio 年老代与年轻代比值
- -XX:MaxPermSize 持久代最大值
- -XX:PermSize 持久代初始值
有些资料说，Xms、Xmx 设置的是 JVM 内存大小，是不对的，JVM 除了留给开发人员使用的堆内存之外还有非堆内存。
读者可能发现，有三种方式可以划分年轻代大小：-Xmn 方式、-XX:NewSize + -XX:MaxNewSize 方式、-XX:NewRatio 方式。三种都可以，优先级从高到低依次是 -XX:NewSize + -XX:MaxNewSize 方式、-Xmn 方式、-XX:NewRatio 方式，也就是说配置了前面优先级高的后面的优先级低的就被覆盖掉了。
3. 本机启用 jconsole 以监控 Java 进程
CMD 切换到 %JAVA_HOME%/bin 目录，直接执行 jconsole
即可打开 Java 监视和管理控制台：
本地进程列表里显示了所有本地执行中的 Java 进程，双击你感兴趣的那个进程(比如 PID 为 8504 那个)，即可对该进程进行监控了：
4. 远程监控 Java 进程
要对 Java 进程进行远程监控，在启动它的时候需要启用 JMX。
以远程主机上的 tomcat 为例，先为 jmx 找一个可用的远程端口，比如 9999：
No news is good news~在 %TOMCAT_HOME%/bin/catalina.sh 文件的前面加上以下配置：
- JAVA_OPTS=”-Xms1024m -Xmx2048m -XX:MaxPermSize=128m -Dcom.sun.management.jmxremote.port=9999 -Dcom.sun.management.jmxremote.ssl=false -Dcom.sun.management.jmxremote.authenticate=false”
JAVA_OPTS="-Xms1024m -Xmx2048m -XX:MaxPermSize=128m -Dcom.sun.management.jmxremote.port=9999 -Dcom.sun.management.jmxremote.ssl=false -Dcom.sun.management.jmxremote.authenticate=false"- 1
如图
这样写在 tomcat 关闭的时候(执行 %tomcat%/bin/shutdown.sh)会报端口已使用异常：
错误: 代理抛出异常错误: java.rmi.server.ExportException: Port already in use: 9999; nested exception is:
java.NET.BindException: 地址已在使用
这是因为 tomcat 在启动、停止的时候都会执行 JAVA_OPTS 配置。这样就只能使用 kill -9 来关闭 tomcat 了…
解决办法是把监控配置写在 CATALINA_OPTS 里：
JAVA_OPTS=”-Xms1024m -Xmx2048m -XX:MaxPermSize=128m”
CATALINA_OPTS=”-Dcom.sun.management.jmxremote.port=9999 -Dcom.sun.management.jmxremote.ssl=false -Dcom.sun.management.jmxremote.authenticate=false”
就可以了。CATALINA_OPTS 配置只是在 tomcat 启动的时候执行。参考资料：https://bowerstudios.com/node/636。然后重启 tomcat，在本机打开 Java 监视和管理控制台，”远程进程” 输入远程主机名和 jmx 端口号：
点击 “连接” 按钮，即可对远程主机上的 tomcat 进行实时监控了：
5. jconsole 提供的一些有用信息
接着第 4 步的案例往下看。
5.1. JVM 设定信息是否起作用检查
点击 “VM 概要” 可以查看到刚才我们设定的 JAVA_OPTS 的一些参数已经奏效了：
5.2. tomcat 线程池、自定义线程池数量情况实时监控
还在为 tomcat 线程池的神秘面纱而头疼？还在为自己定义的线程池 “黑盒” 一般而苦恼？看看下图：
我们的 tomcat 刚启动，从上图可以看出只有一个 http-8080-Acceptor-0 线程，我们去访问一下我们的项目，然后再回来看看：
http-8080 线程一下子增长到了 8 个。是不是一切一目了然，尽在掌握之中？
5.3. 内存使用实际消耗
点击 Java 监视和管理控制台 “内存” 叶项，可以看到 tomcat 堆内存的使用情况：
图表里有很多选项：
我们看一下 Eden 区：
Eden 区基本和整个堆内存的走势差不多。再看 Survivor 区：
Survivor 区在较短时间内的走势相对平稳。再看 Old Gen 区：
这个走势更加平稳，而且对比 Survivor 区、Old Gen 区两张图，可以很明显地看出，在大约 19:58 那个时刻有将一批对象从 Survivor 区移到 Old Gen 区。最后看 Perm Gen 区。
这个走势最平稳了。可以明显看出，在大约 19:58，在我们访问一下我们的项目的时候，一些新的 class 等静态资源加载到了 JVM 中。5.4 的加载类数的图也证实了这一点。
5.4. tomcat 加载类的情况
6. 配合 jmap 的使用
先找到我们 tomcat 进程的 PID 是 13863，然后执行 jmap -heap 13863：
Heap Configuration 里列的基本就是我们刚才配的那些，比如 MaxHeapSize 是 2048 MB，MaxPermSize 是 128 MB。这个和 5.1 里的是一样的。
参考资料
- Sun Java System Application Server Enterprise Edition 8.2 Performance Tuning Guide
- Frequently Asked Questions About the Java HotSpot VM