【深入理解 Java 虚拟机笔记】虚拟机性能监控与故障处理工具
3.虚拟机性能监控与故障处理工具
定位问题时，知识和经验是关键基础、数据（运行日志、异常堆栈、GC日志、线程快照、堆转储快照）是依据、工具是运用知识处理数据的手段。
思维导图
JDK的命令行工具
jps: 虚拟机进程状况工具
jps（JVM Process Status Tool）：可以列出正在运行的虚拟机进程，并显示虚拟机执行的主类（Main Class，main()函数所在的类）名称以及这些进程的本地虚拟机唯一 ID（Local Virtual Machine Identity，LVMID）。
jps 命令格式：jps [options] [hostid]
jstat：虚拟机统计信息监视工具
jstat（JVM Statistics Monitoring Tool）：监视虚拟机各种运行状态信息，包括类装载、内存、垃圾收集、JIT等；在没有 GUI 图形界面，是运行期间定位虚拟机性能问题的首选工具。
jstat 命令格式：jstat [options] ，其中参数 interval 和 count 表示查询间隔和次数。而 options 表示用户希望查询的虚拟机信息，主要分为三类：类装载，垃圾收集，运行期编译状况：
在 jdk 1.8 中，关于永久代的变成：-gcmetacapacity：
MCMN:最小元数据容量，MCMX：最大元数据容量，MC：当前元数据空间大小，CCSMN：最小压缩类空间大小，CCSMX：最大压缩类空间大小，CCSC：当前压缩类空间大小，YGC：年轻代垃圾回收次数，FGC：老年代垃圾回收次数，FGCT：老年代垃圾回收消耗时间，GCT：垃圾回收消耗总时间。
jstat 输出样例：
其中 S0 和 S1 指 Survivor0 区和 Survivor1区，E 即 Eden 区，O 指老年代，M 指 MetaSpace，元数据空间，CCS 是压缩使用比例，YGC：年轻代垃圾回收次数，FGC：老年代垃圾回收次数，FGCT：老年代垃圾回收消耗时间，GCT：垃圾回收消耗总时间。
jinfo：Java 配置信息工具
jinfo（Configuration Info for Java）：实时地查看和调整虚拟机各项参数。虽然 jps -v 可以查看虚拟机启动时显式指定的参数，但是无法查看一些系统默认的参数。
jinfo 命令格式：jinfo [option] pid
执行样例：查询 CMSInitiatingOccupancyFraction 参数
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）。
其他可生成 heapdump 的方式：
- 使用参数
-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError，可以让虚拟机在 OOM 异常出现之后自动生成 dump 文件 - 使用参数
-XX:+HeapDumpOnCtrlBreak然后使用Ctrl+Break生成 - 在 Linux 系统中使用 kill -3 发送进程退出信号“吓唬”虚拟机，让其生成 dump 文件
jmap 还可以查询 finalize 执行队列、Java 堆和永久代的详细信息
jmap 命令格式：jmap [options] vmid
其中 options ：
jhat：虚拟机堆转储快照分析工具
jhat（JVM Heap Analysis Tool）用于分析 jmap 生成的 heapdump。其内置了一个微型的 HTTP 服务器，可以在浏览器查看分析结果。
实际很少用 jhat，主要有两个原因：
- 分析工程会耗用服务器资源
- 功能相对 BisualVM、IBM HeapAnalyzer 较为简陋
演示：
在浏览器键入 http://localhost:7000/ 就可以看到分析结果：
jstack：Java 堆栈跟踪工具
jstack（Stack Trace for Java）命令可以用于生成虚拟机当前时刻的线程快照（一般称为 threaddump 或 javacore 文件）。javacore 主要目的是定位线程出现长时间停顿的原因，比如死锁、死循环、请求外部资源响应长等。另外 JDK 1.5 后 Thread 类新增了 getAllStackTraces() 方法，可以基于此自己增加管理页面来分析。
jstack 命令格式：jstack [options] vmid ，其 options ：
样例：
HSDIS：JIT 生成代码反汇编
现代虚拟机的实现慢慢地和虚拟机规范产生差距，如果要分析程序如果执行，最常见的就是通过软件调试工具（GDB、Windbg等）断点调试，但是对于 Java 来说，很多执行代码是通过 JIT 动态生成到 CodeBuffer 中的。
HSDIS 是官方推荐的 HotSpot 虚拟机 JIT 编译代码的反汇编工具，它包含在 HotSpot 虚拟机的源码中，但没有提供编译后的程序，可以自己下载放到 JDK 的相关目录里。它作用是让 HotSpot 的 -XX:+PrintAssembly 指令调用它来把动态生成的本地代码还原为汇编代码输出，同时还生成大量有价值的注释。
屏幕出现如下所示内容：
JDK的可视化工具
JConsole：Java监视与管理控制台
JConsole（Java Monitoring and Management Console）是一种基于 JMX 的可视化监控和管理工具，它管理部分的功能是针对 MBean 进行管理，由于 MBean 可以使用代码、中间件服务器或者所有符合 JMX 规范的软件进行访问，因此这里着重介绍 JConsole 的监控功能。
启动 JConsole
通过 JDK/bin 目录下的“jconsole.exe”启动 JConsole，会自动搜索本机所有虚拟机进程：
双击选择本地进程，进入主界面，包括“概述”、“内存”、“线程”、“类”、“VM 摘要”、“MBean”，6个页面：
其中，概述显示整个虚拟机主要运行数据的概览，包括堆内存使用情况，线程，类，CPU 使用情况，4种信息的曲线图。
内存监控
内存页签相当于可视化的 jstat 命令，用于监视受收集器管理的虚拟机内存的变化趋势。
线程监控
线程页签相当于可视化的 jstack 命令，遇到线程停顿时可以使用这个页签进行监控分析。
VisualVM：多合一故障处理工具
VIsualVM（All-in-One Java Troubleshooting Tool）是目前为止JDK发布的功能最强调的运行监控和故障处理程序，另外还支持性能分析，它还有一个很大的优点：不需要被监视的程序基于特殊 Agent 运行，因此对应用程序的实际性能影响很小，可直接应用在生成环境中。
VisualVM 是基于 NetBeans 平台开发，具备插件扩展功能的特性，基于插件可以做到：
- 显示虚拟机进程以及进程配置、环境信息（jps、jinfo）
- 监视应用程序的 CPU、GC、堆、方法区以及线程的信息（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（收集运行时配置、线程 dump、内存 dump 等信息建立快照）
- 其他 plugins 的无限可能
可以自动安装插件（也可手工安装）：
VisualVM 功能：
- 可以生成浏览堆转储快照（摘要、类、实例标签页、OQL 控制台）
- 分析程序性能（Profiler 页签可以录制一段时间程序每个方法执行次数和耗时）
- BTrace 动态日志跟踪（不停止目标程序运行的前提下通过 HotSwap 技术动态加入调试代码）
小结
本章介绍了随 JDK 发布的 6 个命令行工具以及 2 个可视化的故障处理工具，灵活运行这些工具可以给问题处理带来很多便利。
参考资料
- 周志明. 深入理解Java虚拟机 : JVM高级特性与最佳实践 : Understanding the JVM : advanced features and best practices[M]. 机械工业出版社, 2013.