JVM监控与调优:利用VisualVM进行性能分析

一、JVisualVM 简介

VisualVM 是Netbeans的profile子项目,已在JDK6.0 update 7 中自带,能够监控线程,内存情况,查看方法的CPU时间和内存中的对 象,已被GC的对象,反向查看分配的堆栈(如100个String对象分别由哪几个对象分配出来的)。在JDK_HOME/bin(默认是C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_13\bin)目录下面,有一个jvisualvm.exe文件,双击打开,从UI上来看,这个软件是基于NetBeans开发的了。

VisualVM 提供了一个可视界面,用于查看 Java 虚拟机 (Java Virtual Machine, JVM) 上运行的基于 Java 技术的应用程序的详细信息。VisualVM 对 Java Development Kit (JDK) 工具所检索的 JVM 软件相关数据进行组织,并通过一种使您可以快速查看有关多个 Java 应用程序的数据的方式提供该信息。您可以查看本地应用程序或远程主机上运行的应用程序的相关数据。此外,还可以捕获有关 JVM 软件实例的数据,并将该数据保存到本地系统,以供后期查看或与其他用户共享。

双击启动 jvisualvm.exe,启动起来后和jconsole 一样同样可以选择本地和远程,如果需要监控远程同样需要配置相关参数。

主界面如下:


image.png

VisualVM可以根据需要安装不同的插件,每个插件的关注点都不同,有的主要监控GC,有的主要监控内存,有的监控线程等。


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如何安装:

1、从主菜单中选择“工具”>“插件”。
2、在“可用插件”标签中,选中该插件的“安装”复选框。单击“安装”。
3、逐步完成插件安装程序。

我这里以 Idea(pid 22296)为例,双击后直接展开,主界面展示了系统和jvm两大块内容,点击右下方jvm参数和系统属性可以参考详细的参数信息。


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以上的功能其实jconsole几乎也有,VisualVM更全面更直观一些,另外VisualVM非常多的其它功能,可以分析dump的内存快照,

dump出来的线程快照并且进行分析等,还有其它很多的插件大家可以去探索


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二、案例分析

准备模拟内存泄漏样例
1、定义静态变量HashMap
2、分段循环创建对象,并加入HashMap
代码如下:

package com.ceair;

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class CyclicDependencies {
    //声明缓存对象
    private static final Map map = new HashMap();

    public static void main(String args[]) {
        try {
            Thread.sleep(10000);//给打开visualvm时间
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        //循环添加对象到缓存
        for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
            TestMemory t = new TestMemory();
            map.put("key" + i, t);
        }
        System.out.println("first");
        //为dump出堆提供时间
        try {
            Thread.sleep(10000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
            TestMemory t = new TestMemory();
            map.put("key" + i, t);
        }
        System.out.println("second");
        try {
            Thread.sleep(10000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        for (int i = 0; i < 3000000; i++) {
            TestMemory t = new TestMemory();
            map.put("key" + i, t);
        }
        System.out.println("third");
        try {
            Thread.sleep(10000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        for (int i = 0; i < 4000000; i++) {
            TestMemory t = new TestMemory();
            map.put("key" + i, t);
        }
        System.out.println("forth");
        try {
            Thread.sleep(Integer.MAX_VALUE);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("qqqq");
    }
}

3、配置jvm参数如下:
-Xms512m
-Xmx512m
-XX:-UseGCOverheadLimit
-XX:MaxPermSize=50m
4、运行程序并打卡visualvm监控

使用JVisualVM分析内存泄漏
1、查看Visual GC标签,内容如下,
这是输出first的截图

image.png

这是输出forth的截图:
image.png

通过2张图对比发现:
image.png

image.png

老生代一直在gc,当程序继续运行可以发现老生代gc还在继续:
image.png

增加到了7次,但是老生代的内存并没有减少。说明存在无法被回收的对象,可能是内存泄漏了。
如何分析是那个对象泄漏了呢?打开抽样器标签:点击后如下图:
image.png

按照程序输出进行Heap Dump,当输出second时,dump一次,当输出forth时dump一次。
进入最后dump出来的堆标签,点击Objects:
image.png

点击右上角:“与另一个堆存储对比”。如图选择第一次导出的dump内容比较:
image.png

比较结果如下:


image.png

可以看出在两次间隔时间内TestMemory对象实例一直在增加并且多了,说明该对象引用的方法可能存在内存泄漏。
如何查看对象引用关系呢?
下图为创建的实例总数:


image.png

选择类TestMemory --> References,显示具体实例的结构,如下所示:


image.png

从图中可以看出在类CyclicDependencies里面被引用了,并且被HashMap引用。
如此可以确定泄漏的位置,进而根据实际情况进行分析解决。


三、JVisualVM 远程监控 Tomcat

1、修改远程tomcat的catalina.sh配置文件,在其中增加:

JAVA_OPTS="$JAVA_OPTS
-Djava.rmi.server.hostname=192.168.122.128
-Dcom.sun.management.jmxremote.port=18999
-Dcom.sun.management.jmxremote.ssl=false
-Dcom.sun.management.jmxremote.authenticate=false"
或者
nohup java -Djava.rmi.server.hostname=192.168.122.128 -Dcom.sun.management.jmxremote.port=18999 -Dcom.sun.management.jmxremote.ssl=false -Dcom.sun.management.jmxremote.authenticate=false -jar xxx.jar &

这次配置先不走权限校验。只是打开jmx端口。
2、打开jvisualvm,右键远程,选择添加远程主机:


image.png

3、输入主机的名称,直接写ip,如下:


image.png

右键新建的主机,选择添加JMX连接,输入在tomcat中配置的端口即可。
4、双击打开。完毕!

四、扩展知识

线程死锁侦测
jvm优化建议
本质上是减少GC的次数。

如果是频繁创建对象的应用,可以适当增加新生代大小。常量较多可以增加持久代大小。对于单例较多的对象可以增加老生代大小。比如spring应用中。

GC选择,在JDK5.0以后,JVM会根据当前系统配置进行判断。一般执行-Server命令便可以。gc包括三种策略:串行,并行,并发。

吞吐量大大应用,一般采用并行收集,开启多个线程,加快gc的是否。

响应速度高的应用,一般采用并发收集,比如应用服务器。

年老代建议配置为并发收集器,由于并发收集器不会压缩和整理磁盘碎片,因此建议配置:

-XX:+UseConcMarkSweepGC  #并发收集年老代
-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=80 # 表示年老代空间到80%时就开始执行CMS
-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection # 打开对年老代的压缩。可能会影响性能,但是可以消除内存碎片。 
-XX:CMSFullGCsBeforeCompaction=10 # 由于并发收集器不对内存空间进行压缩、整理,所以运行一段时间以后会产生“碎片”,使得运行效率降低。此参数设置运行次

FullGC以后对内存空间进行压缩、整理。
直接运行linux上的jvisualvm
下载X-Manager,可以将试图展现在本地机器上。
不受此jvm支持
保证jvisualvm所属jdk版本和linux上一致。

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