Java调优工具介绍

Java监控工具

jcmd ： jvm 性能调优工具之 jcmd
示例：

#显示本地存在的java进程
jcmd
#显示pid为1242进程可以执行的相关命令
jcmd 1242 help 
#显示pid为1242进程的执行时长
jcmd 1242 VM.uptime

jconsole：图形化监控工具
示例：
在命令行执行jconsole命令，显示可以监控的java本地进程列表，也可以选择远程进程进行连接：

JConsole.png

选择感兴趣的进程点击Connect，显示关于该进程的一些统计信息（内存、线程、CPU等信息），包含变化曲线趋势图（利于分析性能问题）：

JConsole_Result.png

jmap：java内存转储工具，可以理解为将jvm的整体内存使用信息dump到磁盘上进行事后分析
使用如下命令将pid为342的java进程转储到本地文件，文件名为dump，该文件可以用分析工具打开，比较有名的如MemoryAnalyzer（eclipse的开源软件，非常好用），打开之后便可以看到内存中的详细信息。曾经本人定位一个非常严重的内存泄露问题(大数据组件spark 1.5以下版本的某个bug)，便是通过这个工具定位出来的。

% jmap -dump:file=dump 342                                                                                                                                                       ~/IdeaProjects/learnGradle
Dumping heap to /Users/zbao/IdeaProjects/learnGradle/dump ...
Heap dump file created

jstack：转储进程的栈信息。可以打印出进程运行的瞬时状态，主要是各线程的运行状态。曾经本人定位线程的死锁问题便是通过此工具定位的。
如下命令，jstack 进程pid即可：

jstack 342

打印出进程里线程的运行状态：

% jstack 342                                                                                                                                                                     ~/IdeaProjects/learnGradle
2018-09-10 21:40:46
Full thread dump OpenJDK 64-Bit Server VM (25.152-b39 mixed mode):

"Attach Listener" #122 daemon prio=9 os_prio=31 tid=0x00007fe16a732000 nid=0x1ea3b waiting on condition [0x0000000000000000]
   java.lang.Thread.State: RUNNABLE

"ApplicationImpl pooled thread 30" #114 prio=4 os_prio=31 tid=0x00007fe16d499800 nid=0x1617f waiting on condition [0x000070000e68c000]
   java.lang.Thread.State: TIMED_WAITING (parking)
    at sun.misc.Unsafe.park(Native Method)
    - parking to wait for  <0x00000007a1fd6320> (a java.util.concurrent.SynchronousQueue$TransferStack)
    at java.util.concurrent.locks.LockSupport.parkNanos(LockSupport.java:215)
    at java.util.concurrent.SynchronousQueue$TransferStack.awaitFulfill(SynchronousQueue.java:460)
    at java.util.concurrent.SynchronousQueue$TransferStack.transfer(SynchronousQueue.java:362)
    at java.util.concurrent.SynchronousQueue.poll(SynchronousQueue.java:941)
    at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.getTask(ThreadPoolExecutor.java:1066)
    at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.runWorker(ThreadPoolExecutor.java:1127)
    at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.run(ThreadPoolExecutor.java:617)
    at java.lang.Thread.run(Thread.java:745)

"ApplicationImpl pooled thread 29" #113 daemon prio=4 os_prio=31 tid=0x00007fe16b69a800 nid=0x1030f waiting on condition [0x000070000dae8000]
   java.lang.Thread.State: TIMED_WAITING (parking)
    at sun.misc.Unsafe.park(Native Method)
    - parking to wait for  <0x00000007a1fd6320> (a java.util.concurrent.SynchronousQueue$TransferStack)
    at java.util.concurrent.locks.LockSupport.parkNanos(LockSupport.java:215)
    at java.util.concurrent.SynchronousQueue$TransferStack.awaitFulfill(SynchronousQueue.java:460)
    at java.util.concurrent.SynchronousQueue$TransferStack.transfer(SynchronousQueue.java:362)
    at java.util.concurrent.SynchronousQueue.poll(SynchronousQueue.java:941)
    at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.getTask(ThreadPoolExecutor.java:1066)
    at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.runWorker(ThreadPoolExecutor.java:1127)
    at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.run(ThreadPoolExecutor.java:617)
    at java.lang.Thread.run(Thread.java:745)

"ApplicationImpl pooled thread 24" #108 daemon prio=4 os_prio=31 tid=0x00007fe16e3cc000 nid=0xce43 waiting on condition [0x000070000b14b000]
   java.lang.Thread.State: TIMED_WAITING (parking)
    at sun.misc.Unsafe.park(Native Method)
    - parking to wait for  <0x00000007a1fd6320> (a java.util.concurrent.SynchronousQueue$TransferStack)
    at java.util.concurrent.locks.LockSupport.parkNanos(LockSupport.java:215)
    at java.util.concurrent.SynchronousQueue$TransferStack.awaitFulfill(SynchronousQueue.java:460)
    at java.util.concurrent.SynchronousQueue$TransferStack.transfer(SynchronousQueue.java:362)
    at java.util.concurrent.SynchronousQueue.poll(SynchronousQueue.java:941)
    at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.getTask(ThreadPoolExecutor.java:1066)
    at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.runWorker(ThreadPoolExecutor.java:1127)
    at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.run(ThreadPoolExecutor.java:617)
    at java.lang.Thread.run(Thread.java:745)

"RMI TCP Connection(114)-127.0.0.1" #71 daemon prio=4 os_prio=31 tid=0x00007fe16dafd000 nid=0x10003 runnable [0x000070001015f000]
   java.lang.Thread.State: RUNNABLE
    at java.net.SocketInputStream.socketRead0(Native Method)
    at java.net.SocketInputStream.socketRead(SocketInputStream.java:116)
    at java.net.SocketInputStream.read(SocketInputStream.java:171)
    at java.net.SocketInputStream.read(SocketInputStream.java:141)
    at java.io.BufferedInputStream.fill(BufferedInputStream.java:246)
    at java.io.BufferedInputStream.read(BufferedInputStream.java:265)
    - locked <0x00000007965728c0> (a java.io.BufferedInputStream)
    at java.io.FilterInputStream.read(FilterInputStream.java:83)
    at sun.rmi.transport.tcp.TCPTransport.handleMessages(TCPTransport.java:550)
    at sun.rmi.transport.tcp.TCPTransport$ConnectionHandler.run0(TCPTransport.java:826)
    at sun.rmi.transport.tcp.TCPTransport$ConnectionHandler.lambda$run$0(TCPTransport.java:683)
    at sun.rmi.transport.tcp.TCPTransport$ConnectionHandler$$Lambda$1328/54941826.run(Unknown Source)
    at java.security.AccessController.doPrivileged(Native Method)
    at sun.rmi.transport.tcp.TCPTransport$ConnectionHandler.run(TCPTransport.java:682)
    at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.runWorker(ThreadPoolExecutor.java:1142)
    at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.run(ThreadPoolExecutor.java:617)
    at java.lang.Thread.run(Thread.java:745)

jvisualvm：一款jvm自带的本地监控工具。功能简单但是够用，可以监控多项指标和功能，包括内存转储的实时结果显示。

jvisualvm.png

其中，功能比较强大的还有Oracle商业版的JFR，飞行记录器，这个工具由于是收费的，就不介绍了，有兴趣的可以自行google，该工具有很多高级功能。

Java内存模型

Java与传统语言如C、C++等最大的不同在于内存管理机制，Java无需自己管理内存，交给相应的垃圾收集器进行内存管理。jvm中的线程从垃圾收集的角度可以分成两类：应用线程和垃圾收集线程。垃圾收集线程在需要进程垃圾收集时，找出不再使用的内存释放掉，同时，为了预防出现大量内存碎片导致无法继续分配对象（想象一下本科学习操作系统时分配内存导致的内存碎片，是同一个道理），可能还需要对内存进行整理和压缩（跟操作系统中的内存整理类似）。
可以想象，垃圾收集器是把双刃剑，因为在垃圾收集时，对象地址可能会发生变化，可能需要停止应用线程的工作，full gc所导致的进程故障在实际场景中比较常见（本人曾经定位过非常严重的问题中包含full gc问题）；同时，垃圾收集线程也需要占用系统资源；最后，这种内存管理方式没有办法精确的知道内存的使用状况。但是带来的好处也显而易见，不用再小心翼翼进行内存申请和释放。
调优垃圾收集器时，最重要的考量因素就是gc所导致的时空停顿(stop the world)。
所有的垃圾收集器都是分代垃圾收集器：所有GC算法都将jvm的内存空间分成新生代和老年代。

Java现有的收集器有以下几种：Serial收集器，Throughput（Parallel）收集器、Concurrent收集器（CMS）和G1收集器。

该文章待持续补充。