JVM07-虚拟机故障处理之命令行工具

前言

上一篇我们介绍了JVM06-经典垃圾收集器。这篇文章将介绍用来排查处理虚拟机故障的一些常用的命令行工具。因为如果我们要对JVM进行调优时，必须要通过这些工具分析虚拟机的运行状态。

jps: 虚拟机进程状况工具

jps命令是一个检查虚拟机进程状况的工具。它可以列出正在运行的虚拟机进程，并显示虚拟机执行主类（Main Class）名称以及这些进程的本地虚拟机唯一ID(LVMID)。
jps 命令的格式是: options 是操作

jps [options] [hostid]

jps执行样例：

jps -l
16864 com.feifei.ServerApplication
30160 com.feifei.ExtendApplication
22020 com.feifei.ApiInnerApplication

jps还可以通过RMI协议查询开启了RMI服务的远程虚拟机进程状态，参数hostid为RMI注册表中的注册的主机名，jps的其他常用选项见下表。

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，则输出JAR路径
-v	输出虚拟机进程启动时的JVM参数

jstat: 虚拟机统计信息监控工具

jstat是用于监控虚拟机各种运行状况信息的命令行工具，它可以显示本地 或者远程虚拟机进程中的类加载、内存、垃圾收集、即时编译等运行时数据。
jstat命令格式为：

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27724垃圾收集情况，一共查询10次，那命令应当是jstat -gc 27724 250 10。查询后的结果是：

jstat的其他常用选项如下表所示：

选项	作用
-class	监控类加载、卸载数量、总空间以及类装载所耗费的时间
-gc	监控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、垃圾收集时间合计等信息
-gccapacity	监控内容与-gc基本相同，但输出主要关注已使用Java堆各个区域使用的最大、最小空间
-gcutil	监控内容与-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功能一样，但是会额外输出导致上次垃圾收集产生的原因
-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	监视老年代垃圾收集状况
-gcoldcapacity	监控内容与-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
-compiler	输出即时编译过的方法，耗时等信息
-printcompilation	输出已经被即时编译的方法

下面一个监控项目启动之后的内存状况的例子：还是以那个进程是27724的为例：

jstat -gcutil 27724

查询结果如下：

查询结果表明：
查询结果表明：这台服务器的新生代Eden区（E，表示Eden）使用了99.66%的空间，其中一个Survivor区S0(S0表示Survivor0、S1表示Survivor1)使用了49.22%，S1是空的。老年代（O，表示Old）使用了 28.67%的空间。元空间（M,表示Metaspace）使用了95.25%的空间。程序运行以来共发生Minor GC(YGC,表示Young GC)16次，共耗时(YGCT) 0.248秒，发生Full GC(FGC,表示Full GC)3次，共耗时（FGCT）为0.420秒，所有GC总耗时(GCT,表示GC Time)为0.577秒。

jmap: Java 内存映像工具

jmap命令用于生成堆转储快照，如果不使用jmap命令，要想获取Java堆转储快照也还有一些比较"暴力"的手段，例如使用 -XX:+HeadDumpOnOutOfMemoryError 参数,可以让虚拟机在内存溢出异常出现之后自动生成堆转储快照文件。
jmap命令格式

jmap [option] vmid

jump 工具主要的选项如下表所示：

选项	作用
-dump	生成Java堆转储快照，格式为-dump:[live,]format=b,file=,其中live自参数说明是否只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Linux/Solaris平台有效
-heap	显示Java堆详情信息，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
-histo	显示堆中对象统计信息，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平台有效
-F	以虚拟机进程对-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平台有效

下面代码是使用jmap生成一个正在运行的java程序的堆转储快照文件的例子，其中27724是通过jps命令查询到的LVMID

# 将 JVM 的堆 dump 到指定文件，如果堆中对象较多，需要的时间会较长，子参数 format 只支持 b，即二进制格式
jmap -dump:format=b,file=dump 27724
# 如果 JVM 进程未响应命令，可以加上参数 -F 尝试
jmap -F -dump:format=b,file=FILE_WITH_PATH 27724
# 可以只 dump 堆中的存活对象，加上 live 子参数，但使用 -F 时不支持 live
jmap -dump:live,format=b,file=FILE_WITH_PATH  27724

获取堆概要信息
-heap 参数用于查看指定 JVM 进程的堆的信息，包括堆的各个参数的值，堆中新生代、年老代的内存大小、使用率等

jmap -heap 27724

jstack：Java堆栈跟踪工具

jstack命令用于生成虚拟机当前时刻的线程快照。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，生成线程快照的目的通常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挂起等，都是导致线程长时间停顿的常见原因。
jstack命令格式

jstack [option] vmid

jstack工具主要选项如下表所示：

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

下面是使用jstack查看 DeadLockTest2主类的堆栈的例子，例子中的17884是通过jps命令查询到的LVMID。

面试题

1. 如何找出JVM中占用CPU最高的线程，并定位问题？
   第一步： 首先通过top -c 显示进程运行信息列表，按下P，进程按照CPU使用率排序
   第二步：根据PID查出消耗CPU最高的线程号，通过执行命令 top -Hp PID，显示一个进程的线程运行信息列表
   第三步：使用 printf ‘%x\n’ PID (PID为上一步中获取到的线程号)转换成对应的16进制PID 5c7e
   第四步：使用jstack 获取对应的线程信息，jstack 8958 | grep 5c7e
   第五步：jstack pid(进程pid)>stack.dump
   详细请参考JVM找出占用CPU最高的线程

总结

本文主要介绍了几种比较实用的处理虚拟机故障的命令行工具，工具本身的使用是非常简单的。这是需要在工作中灵活使用。