1. 背景

给一个系统定位问题的时候，知识、经验是关键基础，数据(运行日志、异常堆栈、GC日志、线程快照[threaddump / javacore文件]、堆转储快照[heapdump / hprof])是依据，工具是运用知识处理数据的手段。

经常使用适当的虚拟机监控和分析的工具可以加快我们分析数据、定位解决问题的速度。

2. jps

jps(JVM Process Status Tool)可以列出正在运行的虚拟机进程，并显示虚拟机执行主类(Main Class，main()函数所在的类)名称以及这些进程的本地虚拟机唯一ID(Local Virtual Machine Identifier，LVMID)。对于本地虚拟机进程来说，LVMID与操作系统的进程ID(Process Identifier, PID)是一致的。

2.1 用法

主要选项

选项

作用

备注

-q

只输出LVMID，省略主类的名称

-m

输出虚拟机进程启动时传递给主类main()函数的参数

-l

输出主类的全名，如果进程执行的是jar包，输出jar路径

-v

输出虚拟机进程启动时JVM参数

3. jstat

3.1 用法

jstat(JVM Statistics Monitoring Tool)是用于监视虚拟机各种运行状态信息的命令行工具。

它可以显示本地或远程虚拟机进程中的类装载、内存、垃圾收集、JIT编译等运行数据。

jstat [option vmid [interval][s|ms] [count]]

option代表用户希望查询的虚拟机信息，主要分为3类：类装载、垃圾收集、运行期编译状况。具体如下表：

选项

作用

-class

监视类装载、卸载数量、总空间以及类装载所耗费的时间。

Loaded：加载class的数量；

Bytes：所占用空间大小；

Unloaded：未加载数量；

Bytes：未加载占用空间；

Time：加载耗时。

-gc

监视Java堆状况，包括Eden区、两个Survivor区、老年区、元数据等的容量、已用空间，GC时间合计等信息。

S0C，S1C，EC，OC，MC，CCSC：S0，S1，Eden，老年代，Metaspace和压缩类空间大小；

S0U，S1U，EU，OU，MU，CCSU：S0，S1，Eden，老年代，Metaspace和压缩类空间已经使用的大小；

YGC，YGCT，FGC，FGCT：Young GC和Full GC的次数和耗时；

GCT：垃圾回收的耗时。

-gccapacity

监视内容与-gc基本相同，但输出主要关注Java堆各个区域使用到的最大、最小空间。

NGCMN，NGCMX，NGC：新生代最小、最大和当前容量；

S0C，S1C，EC：s0，s1，eden区大小；

OGCMN，OGCMX，OGC：老年代最小、最大和当前容量；

OC：老年代当前容量；

MCMN，MCMX，MC：元数据最小、最大和当前容量；

CCSMN，CCSMX，CCSC：压缩类空间的最小、最大和当前容量；

YGC，FGC：minor GC和full GC的次数。

-gcutil

监视内容与-gc基本相同，但输出主要关注已使用空间占总空间的百分比。

S0，S1(标示Survivor0，Survivor1)：使用了0%；

E(新生代Eden区)：使用了5.78%；

O(老年代)：使用了16.92%；

M(元空间Metaspace)：使用了91.97%；

CCS：压缩使用81.54%；

YGC(标示Young GC)，YGCT：程序运行以来共发生Minor GC651次，总耗时4.446秒；

FGC(标示Full GC)，FGCT：Full GC640次，总耗时86.409秒；

GCT(GC Time)：所有GC耗时为90.855。

-gccause

与-gcutil功能一样，但是会额外输出导致上一次GC产生的原因。

-gcnew

监视新生代GC状况。

S0C，S1C，S0U，S1U，EC，EU，YGC，YGCT同上；

TT：对象在新生代存活的次数；

MTT：对象在新生代存活的最大次数；

-gcnewcapacity

监视内容与-gcnew基本相同，输出主要关注使用到的最大、最小空间。

同上

-gcold

监视老年代GC状况。

-gcoldcapacity

监视内容与-gcold基本相同，输出主要关注使用到的最大、最小空间。

-gcmetacapacity

输出元数据(Metaspace)使用到的最大、最小空间。

-compiler

输出JIT编译器编译过的方法、耗时等信息。

Compiled：编译方法数量；

Failed：失败数量；

Invalid：不可用数量；

Time：编译耗时；

FailedType：失败类型；

FailedMethod：失败的方法。

-printcompilation

输出已经被JIT编译的方法。

Compiled：最近编译方法的数量；

Size：最近编译方法的字节码数量；

Type：最近编译方法的编译类型；

Method：方法名标识。

如果是本地虚拟机进程，则VMID与LVMID是一致的，如果是远程虚拟机进程，那么VMID的格式是：

[protocal:][//]vmid[@hostname[:port]/servername]

interval代表查询间隔

count代表查询次数

如果省略这两个参数，说明只查询一次。

4. jinfo(即将废弃)

jinfo(Configuration Info for Java)的作用是实时地查看和调整虚拟机各项参数。

使用jps -v命令可以查看虚拟机启动时显式指定的参数列表，但如果想知道未被显式指定的参数的系统默认值。

可以使用jinfo的-flag选项进行查询

4.2 用法

jinfo [option] pid

5. jmap

jmap(Memory Map for Java，Java内存映像工具)：命令用于生成堆转储快照(heapdump或dump文件)。

-XX：+HeapDumpOnOutOfMemoryError参数，可以让虚拟机在OOM异常出现之后自动生成dump文件，

通过-XX：+HeapDumpOnCtrlBreak参数则可以使用Ctrl + Break组合键让虚拟机生成dump文件。

jmap还可以查询finalize执行队列，Java堆和永久代的详细信息，如空间使用率，当前用的是哪种收集器等。

说明：除了生成dump文件的-dump选项和用于查看每个类的实例、空间占用统计的-histo选项在所有操作系统都提供之外，其余选项都只能在Linux / Solaris使用。

5. 2 用法

jmap [option] vmid

option选项的合法值与具体含义如下表：

选项

作用

-dump

生成Java堆转储快照，格式为：-dump[live, ]format=b, file=，其中live子参数说明是否只dump出存活的对象。

如： jmap -dump:format=b,file=dump.bin 3500

-finalizerinfo

显示在F-Queue中等待Finalizer线程执行finalize方法的对象。只在Linux/Solaris平台下有效。

-heap

显示Java堆详细信息，如使用哪种回收器，参数配置，分代状况等。只在Linux/Solaris平台下有效。

-histo

显示堆中对象统计信息，包括类，实例数量，合计容量。

-permstat

以ClassLoader为统计口径显示永久代内存状况，只在Linux/Solaris平台有效。

-F

当虚拟机进程堆-dump选项没有响应时，可使用这个选项强制生成dump快照。只在Linux/Solaris平台有效。

注意：更为详细的使用可以参考：Java内存分析工具jmap

6. jhat

jhat虚拟机堆转储快照分析工具，用来分析jmap生成的堆转储快照。

jhat内置了一个微型的HTTP/HTML服务器 ，生成dump文件的分析结果后，可以在浏览器中查看。

一般不会直接使用jhat，而是采用更加专业的VisualVM，Eclipse Memory Analyzer，IBM HeapAnalyzer等。

6.1 用法

jhat dump.bin

7. jstack

jstack(Stack Trace for Java)：用来生成虚拟机当前时刻的线程快照(称为threaddump或javacore文件)。

线程快照就是当前虚拟机内每一条线程正在执行的方法堆栈的集合，生成线程快照的主要目的是定位线程出现长时间停顿的原因，如线程间死锁、死循环、请求外部资源导致的长时间等待等都是导致线程长时间停顿的常见原因。线程出现停顿的时候通过jstack来查看各个线程的调用堆栈，就可以知道没有响应的线程到底是后台做什么请求，或等待什么资源。

7.1 用法

jstack [option] vmid

option选项的合法值如下表：

选项

作用

-F

当正常输出的请求不被响应时，强制输出线程堆栈

-l

除堆栈外，显示关于锁的附加信息

-m

如果调用到本地方法的话，可以显示C/C++的堆栈

8. javap

javap是JDK自带的反汇编器，可以查看java编译器为我们生成的字节码。通过它，我们可以对照源代码和字节码，从而了解很多编译器内部的工作。

8.2 用法

语法：

javap [ 命令选项 ] class. . .

javap命令用于解析类文件。其输出取决于所用的命令选项。若没有使用命令选项，javap将输出传递给它的类的public 域及方法。javap将其输出到标准输出设备上。

命令选项：

-help 输出 javap 的帮助信息。

-l 输出行及局部变量表。

-b 确保与 JDK 1.1 javap 的向后兼容性。

-public 只显示 public 类及成员。

-protected 只显示 protected 和 public 类及成员。

-package 只显示包、protected 和 public 类及成员。这是缺省设置。

-private 显示所有类和成员。

-J[flag] 直接将 flag 传给运行时系统。

-s 输出内部类型签名。

-c 输出类中各方法的未解析的代码，即构成 Java 字节码的指令。

-verbose 输出堆栈大小、各方法的 locals 及 args 数,以及class文件的编译版本

-classpath[路径] 指定 javap 用来查找类的路径。如果设置了该选项，则它将覆盖缺省值或 CLASSPATH 环境变量。目录用冒号分隔。

-bootclasspath[路径] 指定加载自举类所用的路径。缺省情况下，自举类是实现核心 Java 平台的类，位于 jrelib下面。

-extdirs[dirs] 覆盖搜索安装方式扩展的位置。扩展的缺省位置是 jrelibext。

8.3 实例

package com.huawei.thread;

public class Test44 {

public static volatile int race = 0;

public static void increase() {

race++;

}

private static final int THREADS_COUNT = 20;

public static void main(String[] args) {

Thread[] threads = new Thread[THREADS_COUNT];

for (int i = 0; i < THREADS_COUNT; i++) {

threads[i] = new Thread(new Runnable() {

@Override

public void run() {

for (int i = 0; i < 10000; i++) {

increase();

}

}

});

threads[i].start();

}

while (Thread.activeCount() > 1) {

Thread.yield();

}

System.out.println(race);

}

}

javap -c Test44生成的字节码为：

D:\workspace\Thread\bin\com\huawei\thread>javap -c Test44

警告: 二进制文件Test44包含com.huawei.thread.Test44

Compiled from "Test44.java"

public class com.huawei.thread.Test44 {

public static volatile int race;

static {};

Code:

0: iconst_0

1: putstatic #13 // Field race:I

4: return

public com.huawei.thread.Test44();

Code:

0: aload_0

1: invokespecial #18 // Method java/lang/Object."":()V

4: return

public static void increase();

Code:

0: getstatic #13 // Field race:I

3: iconst_1

4: iadd

5: putstatic #13 // Field race:I

8: return

public static void main(java.lang.String[]);

Code:

0: bipush 20

2: anewarray #25 // class java/lang/Thread

5: astore_1

6: iconst_0

7: istore_2

8: goto 37

11: aload_1

12: iload_2

13: new #25 // class java/lang/Thread

16: dup

17: new #27 // class com/huawei/thread/Test44$1

20: dup

21: invokespecial #29 // Method com/huawei/thread/Test44$1."":()V

24: invokespecial #30 // Method java/lang/Thread."":(Ljava/lang/Runnable;)V

27: aastore

28: aload_1

29: iload_2

30: aaload

31: invokevirtual #33 // Method java/lang/Thread.start:()V

34: iinc 2, 1

37: iload_2

38: bipush 20

40: if_icmplt 11

43: goto 49

46: invokestatic #36 // Method java/lang/Thread.yield:()V

49: invokestatic #39 // Method java/lang/Thread.activeCount:()I

52: iconst_1

53: if_icmpgt 46

56: getstatic #43 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;

59: getstatic #13 // Field race:I

62: invokevirtual #49 // Method java/io/PrintStream.println:(I)V

65: return