使用JDK自带工具定位JVM问题

使用JDK自带工具定位JVM问题

一、JDK自带工具概述

Java开发工具包(JDK)自带了一系列实用的命令行工具，可以帮助开发人员监控、诊断和分析Java应用程序的性能问题。这些工具大多数位于JDK的bin目录下，无需额外安装即可使用。

常用JVM监控工具一览表

工具名称	主要功能	适用场景
jps	列出目标系统上的JVM进程	快速查看Java进程PID和主类名
jinfo	查看和修改JVM参数	动态调整参数、查看当前配置
jstat	监控JVM统计信息(类加载、GC、JIT编译等)	实时监控GC情况、内存使用
jstack	生成JVM线程快照	分析线程死锁、卡顿问题
jmap	生成堆内存转储文件	分析内存泄漏、OOM问题
jconsole	图形化监控工具(内存、线程、类、MBean等)	可视化监控JVM运行状态
VisualVM	功能强大的图形化分析工具(支持插件扩展)	综合性能分析、内存分析、CPU分析
jcmd	多功能诊断命令工具(替代部分jstack/jmap/jinfo功能)	一站式诊断、多种操作
jhat	堆转储文件分析工具	分析堆转储文件(已逐渐被VisualVM替代)

二、演示案例：死循环创建线程问题

下面我们通过一个故意制造问题的Demo来演示如何使用这些工具定位问题。

1. 问题Demo代码

public class ThreadLeakDemo {
    public static void main(String[] args) {
        while (true) {
            new Thread(() -> {
                try {
                    // 线程保持运行状态
                    Thread.sleep(Long.MAX_VALUE);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }).start();
        }
    }
}

这个程序会不断创建新线程，每个线程都会休眠很长时间(几乎不会结束)，最终会导致线程资源耗尽。

2. 编译并运行Demo

javac ThreadLeakDemo.java
java ThreadLeakDemo

三、使用JDK工具定位问题

1. 使用jps查看Java进程

jps -l

输出示例：

12345 ThreadLeakDemo
56789 jps

jps帮助我们快速找到目标Java进程的PID(这里是12345)。

2. 使用jinfo查看JVM参数

jinfo 12345

可以查看线程相关的配置，特别是：

MaxHeapSize = 4294967296
ThreadStackSize = 1024

关注线程栈大小(ThreadStackSize)，默认1MB，大量线程会消耗大量内存。

3. 使用jconsole监控

启动jconsole并连接目标进程：

jconsole 12345

在jconsole中可以观察到：

• 线程数持续增长
• 内存使用量逐渐增加
• 可以查看具体线程堆栈信息

4. 使用VisualVM分析

jvisualvm

在VisualVM中：

• 左侧选择目标进程
• 查看"监视"选项卡，观察线程数曲线
• 查看"线程"选项卡，可以看到大量名为"Thread-X"的线程
• 可以生成线程转储进行分析

5. 使用jstat监控GC情况

jstat -gcutil 12345 1000 10

虽然我们的Demo主要是线程问题，但jstat可以帮助确认是否因线程过多导致内存问题：

S0    S1    E     O     M     CCS   YGC   YGCT    FGC    FGCT    GCT
0.00  0.00  25.00 10.25 95.30 90.45 5     0.125   1      0.250   0.375

6. 使用jcmd进行综合诊断

jcmd 12345 Thread.print > threads.txt

查看生成的threads.txt文件，可以看到大量相似的线程堆栈：

"Thread-1234" #1234 daemon prio=5 os_prio=0 tid=0x00007f8e1c0b8000 nid=0x2a3f waiting on condition [0x00007f8dabefd000]
   java.lang.Thread.State: TIMED_WAITING (sleeping)
        at java.lang.Thread.sleep(Native Method)
        at ThreadLeakDemo.lambda$main$0(ThreadLeakDemo.java:6)
        at ThreadLeakDemo$$Lambda$1/1096979270.run(Unknown Source)
        at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)

7. 使用jstack生成线程转储

jstack 12345 > thread_dump.txt

分析thread_dump.txt，可以看到大量处于TIMED_WAITING状态的线程，都阻塞在sleep方法上。

四、问题分析与解决

通过上述工具的分析，我们可以确定：

• 问题现象：线程数量持续增长，最终可能导致OutOfMemoryError: unable to create new native thread
• 根本原因：程序中存在无限创建线程的逻辑，且这些线程不会自行结束
• 解决方案：
  • 使用线程池限制最大线程数
  • 为线程设置合理的超时时间
  • 确保线程能够正常结束

修复后的代码示例：

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class FixedThreadPoolDemo {
    private static final int MAX_THREADS = 100;
    private static final ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(MAX_THREADS);
    
    public static void main(String[] args) {
        while (true) {
            executor.submit(() -> {
                try {
                    Thread.sleep(5000); // 5秒后结束
                } catch (InterruptedException e) {
                    Thread.currentThread().interrupt();
                }
            });
        }
    }
}

五、工具使用建议

• 快速查看进程：使用jps快速定位Java进程
• 实时监控：jconsole或VisualVM适合图形化实时监控
• 线程分析：jstack或jcmd Thread.print获取线程转储
• 内存分析：jmap生成堆转储，结合VisualVM分析
• GC分析：jstat监控GC活动
• 参数查看/修改：jinfo查看或调整JVM参数

JDK自带的这些工具组合使用，可以解决大多数JVM性能问题，是Java开发者必备的诊断技能。