性能测试 —— Tomcat监控与调优：Jconsole监控

JConsole的图形用户界面是一个符合Java管理扩展(JMX)规范的监测工具，JConsole使用Java虚拟机(Java VM)，提供在Java平台上运行的应用程序的性能和资源消耗的信息。在Java平台，标准版(Java SE平台)6，JConsole的已经更新到目前的外观，类似于Windows和GNOME桌面(其他平台，将目前标准的Java图形的外观和感觉)，在这个文件中提出的屏幕截图是从Windows XP上运行的接口的一个实例。

Jconsole是一个可执行文件，在Java根目录下有一个bin文件，该文件下可以找到jconsole文件，单击可直接运行该程序，如果将该jconsole的路径设置为环境变量，那么可以直接在开始菜单运行命令中直接键jconsole命令，来运行jconsole程序，如果未设置为环境变量，那么则需要写全路径。

启动JConsole程序的方式有两种：一种是带参数的启动;另外一种是不带参数启动。

带参数启动JConsole启动时，又分有两种情况：一种是监控本地进和;另一种是远程监控;

本地监控的命令格式如下：

JConsole processID

processID是指应用程序的进程ID(PID)，可以使用以下方式确定一个应用程序的PID：

● 在UNIX或Linux系统，可以使用 ps命令找到正在运行的Java实例的PID;

● 在Windows系统上，可以使用任务管理器，找到java或者javaw进程的PID;

例如：如果监控JConsole程序，JConsole的进程号为5604，那么可以用下面的命令启动JConsole：

JConsole 5604

远程监控的命令格式如下：

JConsole 主机名：portNum

主机名是需要监听的主机，portNum是启动Java虚拟机时指定的JMX代理的端口号。

注意：使用JConsole监视本地应用程序在开发和创建原型是非常有用的，但不推荐用于生产环境，因为Jconsole本身也消耗大量的系统资源。

执行Jconsole程序时，不带任何参数命令，会弹出Jconsole新建链接对话框，如图10-6所示。

图10-6 Jconsole新建连接

Jconsole有两种监控方式：本地进程监控和远程监控。

●选择本地进程监控，在下面的列表框中会列出与JConsole程序相同用户的进程，选择其中一个进程，单击连接按钮，即可以进行监控的主界面。

●选择远程监控，需要的内容包括。主机名和JMX代理的端口号，以及访问服务器的用户名和密码。

当连接成功后，会弹出监控界面，如图10-7所示。

图10-7 监控主界面

监控的内容主要包括六个方面的内容：概述、内存、线程、类、VM摘要和MBean。

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概要信息

概要信息监控界面主要包括堆内存使用情况、线程数、Java VM中加载类和CPU使用情况。选中各视图可以切换监控的时间片段，同时也可以将视图中的数据保存在一个逗号分隔(CSV)文件中。

内存信息

内存监控信息主要提供了内存消耗和内存池的信息，如图10-8所示。

图10-8 内存监控信息

内存监控信息主要监控了两类内存消耗的信息：堆和非堆内存，这两种内存也是Java虚拟机管理的两种内存，这两者都是Java虚拟机启动时创建的。

● 堆内存是运行时数据区域，Java VM的所有类实例和数组分配内存，可能是固定或可变大小的堆。

● 非堆内存包括在所有线程和Java虚拟机内部处理或优化所需的共享的方法。它存储了类的结构、运行常量池、字段和方法数据，以及方法和构造函数的代码，方法区在逻辑上是堆的一部分，看具体实现的方式。根据实现方式的不同，Java虚拟机可能不进行垃圾收集或压缩。与堆内存一样，方法区域可能是一个固定或可变大小，方法区的内存不需要是连续的。

除了方法区，Java虚拟机可能需要进行内部处理或优化，这也属于非堆内存的内存。例如，实时(JIT)编译器需要内存用于存储从Java虚拟机的高性能的代码翻译的机器码。

Jconsole提供的监控的堆和非堆的内存主要包括以下几类：

Eden Space内存池：大多数对象初始化时分配的内存池;

Survivor Space内存池：这个内存池包含的对象是回收Eden Space内存池后所幸存的对象;

Tenured Gen内存池：这个内存池包含的对象是在Survivor Space内存池中已经存在一段时间的对象;

Code Cache内存池：包括HotSpot Java VM的代码缓存和编译、存储代码所消耗的内存;

Perm Gen[shared-rw]内存池：Perm Gen内存池中读写的区域;

Perm Gen[shared-ro]内存池：Perm Gen内存池中只读的区域;

Perm Gen内存池：该内存池包括虚拟机本身反射的数据，如类和方法，Java虚拟机在运行时会共享这些类数据区域，共享的区域有只读和读写两种方式。

在图表下拉列表框中可以选择不同内存池进行监控，并获得当前内存池所消耗的内存信息，此外右下角显示了堆和非堆的图标，切换显示的图表，内存池图表显示的内容也随着切换，如果显示为红色，那说明使用的内存超过内存的阀值。

内存池和内存管理器是Java虚拟机的内存系统的关键环节。

一个内存池表示Java虚拟机管理的内存区域。Java虚拟机至少有一个内存池，它可能在执行过程中创建或删除内存池，一个内存池可以属于堆或非堆内存。

一个内存管理器管理一个或多个内存池，垃圾收集器是一个负责回收不可达的对象使用内存的内存管理器，Java虚拟机可能有一个或更多的内存管理器，在执行过程中，它可以添加或删除内存管理器，一个内存池可以由一个以上的内存管理器进行管理。

“详细信息”框中显示了内存使用的详细信息，主要包括以下信息：

●已使用：当前使用的内存数，包括已经使用的、可获得或未获得的内存;

●分配：分配的内存必须保证Java虚拟机所需要的使用量，提交的内存可能会随时间的改变而改变，Java虚拟机可能会释放系统内存，分配的内存可能会少于最初启动时分配的内存量，分配的内存大于或等于需要使用的内存量。

●最大值：内存管理中可用的最大内存，该值是变化的或不确定的，如果Java虚拟机使用的内存在不断的增长并且大于所分配的内存量，那么分配内存将失败。

●GC时间：累积垃圾收集的时间和总调用的时间，它可能包含多行，其中每行代表一个垃圾收集器算法在Java虚拟机中所消耗的时间。

垃圾收集(GC Garbage Collect)是Java虚拟机如何释放不再被引用的对象所占用的内存的机制，它通常认为的对象，有当前活动的“活着”的对象和无法引用或不获得“死”对象，垃圾收集是由释放“死”对象所占用内存的过程，垃圾收集的算法和参数对性能有很大的影响。

Java HotSpot虚拟机的垃圾收集器使用代GC，代GC的优势大多数都符合以下的概括：

它们创建一些短暂一生的对象，如迭代和局部变量;
它们创建一些长生命的对象，如高层次的持久对象;

代GC分为几代，并给每个指定一个或多个内存池，当一代使用了分配的内存，虚拟机上执行一个局部的GC(也叫minor collection)，内存池回收死对象使用的内存，这部分的GC速度通常远远优于一个完整的GC。

Java HotSpot虚拟机定义了两代：年轻代(有时也被称为“托儿所”)和年老代，年轻代包括一个“Eden space”和两个“survivor spaces”，最初，VM将所有的对象在“Eden space”内存池中，并且大多数对象“死”在那里，当它执行了一次局部GC(minor GC)，VM将剩余的对象从“Eden space”转移到“survivor spaces”，虚拟长生存时间的对象移动到年老代的“tenured”空间，当年老代填满了，将是一个完整的GC，一个完整的GC往往会很慢，因为它涉及到所有存活的对象，永久代包含虚拟机所有本身数据的反射，如类和方法。

如果垃圾收集器出现瓶颈，那么可以通过自定义代大小来提高性能。

线程信息

线程的监控信息如图10-9所示。

图10-9 线程监控信息

在左下角“线程”列表中显示了所有活动的线程，如果需要查找指定的线程，可以在“过滤器”字段中输入待查找的线程，选中某个线程，右边文本框即会显示出当前线程的名称、状态和堆栈跟踪信息。

上面的线程数目视图中动态的显示当前活动线程数，主要包括两部分内容：当前活动线程数和峰值线程数。

线程监控视图中还提供了一个检测死锁线程的功能，单击【检测到死锁】按钮，如果存在任何线程对象监视器出现死锁情况，则会显示出该死锁线程的ID号，并且会显示出当前线程的相关信息。

在MBean选项卡中可以监视Java虚拟机线程信息的所有属性和操作。

类信息

类的监控信息如图10-10所示。

图10-10 类监控信息

已装入类的数目视图中显示了已装入类的总数和当前加载的类，其实红色表示已装入类的总数，蓝线当前加载的类。详细信息中显示了当前已装入的类、已装入类的总数和已卸载类的总数。

VM摘要信息

VM摘要的监控信息如图10-11所示。

图10-11 VM摘要信息

在VM摘要信息中主要包括五方面的信息：摘要信息、线程和类信息、内存信息、操作系统信息和其它信息。

摘要部分的信息主要包括以下信息：

连接名称：连接监控时的进程PID信息;
运行时间：开始以来Java虚拟机运行的时间总额;
处理CPU时间：Java VM的开始，消耗的CPU时间总量;
编译总时间：累计时间花费在JIT编译所花费的时间;

线程和类信息主要包括以下信息：

活动线程：当前活动的线程;
峰值：最大线程数;
守护线程：即运行在后台的线程;
已启动的线程总数：运行到目前为止共启动的线程数;
当前类已装入：当前正在运行过程中已装载类的总数;
已装入类的总数：运行到目前为止所装载类的总数;
已卸载类的总数：运行到目前为止已卸载类的总数;

内存信息主要包括以下信息：

当前堆大小：当前堆分配的内存空间;
分配的内存：当前已分配的内存大小;
堆大小的最大值：堆分配内存的最大值;
暂挂结束操作：当前暂时挂起结束的对象;
垃圾收集器：垃圾收集器描述了收集器的名称、收集器收集的内存数量和收集这些内存所消费的时间;

操作系统信息主要包括操作系统名、体系结构、分配的虚拟内存、物理内存总量、可用物理内存、交换空间总量和可用交换空间。

其它信息主要包括以下信息：

VM参数：显示通过应用程序传送给Java虚拟机的参数，这些参数不包括的主要方法的参数;
类路径：由系统类加载器用于搜索类文件的类路径;
库路径：加载库时要搜索的路径列表;
引导类路径：引导类加载器搜索类文件的路径列表;

MBean信息

MBeans选项卡显示MBean服务器所注册的MBeans的类，MBeans选项卡允许访问平台MXBean服务器，此外，还可以监控和管理应用程序的MBean，MBean信息如图10-12所示。

图10-12 MBean信息

左侧显示了当前所以运行的MBean，当选中MBean树中某个MBean时，右侧会显示当前被选中MBean的MBeanInfo和描述符信息，在下面会显示当前MBean的相关属性、操作和通知信息。

MBean属性

在MBean树中选择一个MBean，单击“属性”节点，将显示MBean的所有属性，以Memory为例，如图10-13所示。

图10-13 Memory属性

选中属性下面的单个属性，在右侧会显示出当前属性的详细信息，如图10-14所示。

图10-14 属性的详细信息

单击属性值(即右侧黑体字)，可以展开详细的属性值信息， HeapMemoryUsage属性展开后的值，如图10-15所示。

图10-15 HeapMemoryUsage详细信息

双击属性值，可以对这些显示的值进行修改，有的属性是以图表的方式显示，如图10-16显示的是Threading中的CurrentThreadUserTime属性值。

图10-16 图表方式显示属性值

Mbean操作

在MBean树中选择一个MBean，单击“操作”节点，将显示MBean的所有相关操作，以Threading为例，如图10-17所示。

图10-17 Threading操作

单击操作调用中的按钮，可以调用这些方法，单击某种方法可以显示当前方法的详细信息，如图10-18所示。

图10-18 方法的详细信息

Mbean通知

在MBean树中选择一个MBean，单击“通知”节点，选择某个通知，右侧将显示该通知的详细信息，以Memory为例，如图10-19所示。

图10-19 通知详细信息

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