IDEA 中使用火焰图

背景

IntelliJ IDEA 与以下分析工具集成：

• Async Profiler：适用于 Linux 和 macOS 的 CPU 和内存分析工具。
• Java Flight Recorder：Oracle 提供的 CPU 工具，可在 Linux、macOS 和 Windows 上使用。

使用简介

public class Demo {

    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 10000000; i++) {
            System.out.println(produceString());
        }
    }

    private static String produceString() {
        return "Hello World";
    }
}

选择 【Run 'xxx' with 'Java Flight Recorder'】

Run 'xxx' with 'Java Flight Recorder'

会出现如下错误：

Error: Could not create the Java Virtual Machine.
Error: A fatal exception has occurred. Program will exit.
Error: To use 'FlightRecorder', first unlock using -XX:+UnlockCommercialFeatures.

在 VM options 中添加 -XX:+UnlockCommercialFeatures 参数。

在【Profiler】窗口点击【Stop Profiling and Show Results】

然后就可以看到结果。

Profiler 展示图表

1. Flame Graph（火焰图）

Flame Graph

2. Call Tree（调用树）

Call Tree

3. Method List（方法列表）

Method List

F4 调转到源码：

image.png

实战演练

public class Demo {

    @SneakyThrows
    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            System.out.println(produceString());
        }
        System.out.println("准备进入需要测试的方法");
        testMethod();
        System.out.println("已经从测试的方法返回");

        Thread.sleep(10 * 1000);
    }

    private static String produceString() {
        return "Hello World";
    }

    private static void testMethod() {
        int count = 0;
        for (int i = 0; i < 30; ++ i) {
            timeConsuming();
        }
        System.out.println(count);
    }

    @SneakyThrows
    private static void timeConsuming(){
        for (int i = 0; i < 20000; ++ i) {
            byte[] temp = new byte[10000];
            new Random().nextBytes(temp);
        }
    }
}

假设 testMethod() 方法执行耗时太长，我们需要排查时间花费在哪里。

排查步骤如下所示：

• 1）在需要排查的方法前后打上断点（这个方法，可能是根据日志中的执行时间识别出来的），如下图所示。

  
  
  image.png

• 2）以 debug 模式启动项目。（需要在 VM options 中添加 -XX:+UnlockCommercialFeatures 参数。）

• 3）在第一个断点（需要排查的方法前一行语句）暂停时，在 Profiler 创建选择第（1）步启动 JVM 进程（Process Name 一般会展示为 main 函数所在的类）进行 Attach Profiler to Process... 的操作。如下图所示
  

• 4）继续运行之前的项目，在第二个断点暂停时，在【Profiler】窗口点击【Stop Profiling and Show Results】，然后继续运行之前的项目。

通过【Flame Graph】可以看出，java.util.Random#nextBytes 调用栈的采样率为 99.43%。表示 CPU 大部分时间都在执行 java.util.Random#nextBytes 函数。和预期一致！

参考

• https://www.jetbrains.com/help/idea/cpu-profiler.html
• IDEA 之 JVM Profiler 浅析
• IDEA集成Async Profiler
• https://www.jetbrains.com/help/idea/java-flight-recorder.html
• 如何读懂火焰图？