JVM虚拟机（七）JVM调优的工具

ACGkaka_

1336人浏览 · 2024-04-17 01:08:00

ACGkaka_ · 2024-04-17 01:08:00 发布

一、简介

我们在进行 JVM 调优的时候，通常需要借助一些工具来对系统目前的情况进行分析，从而确定当前的 JVM 是否需要进行调优，以及对哪方面进行调优。

关于 JVM 调优的工具主要分为两大类：

命令工具
- jps：查看进程的状态信息。
- jinfo：查看进程基本信息，包括启动参数、垃圾回收期类型等。
- jstack：查看 Java 进程内线程的堆栈信息。
- jmap：查看堆栈信息。
- jhat：堆转储快照分析工具。
- jstat：JVM 统计监测工具。
可视化工具
- jconsole：用于对 JVM 的内存，线程，类的监控。
- VisualVM：能够监控线程、内存情况。

下面我们就对上面这些工具进行详细介绍。

二、命令工具

2.1 jps

jps 命令，主要用于查看当前正在运行的 Java 进程的信息。命令用法如下：

# -l选项非必填，主要用于查看更详细的进程信息
jps -l

为了方便理解，举个例子，代码如下所示：

public static void main(String[] args) {
    new Thread(() -> {
        while (true) {

        }
    }, "t1").start();
    new Thread(() -> {
        while (true) {

        }
    }, "t2").start();
    new Thread(() -> {
        while (true) {

        }
    }, "t3").start();
}

代码中 main() 方法中创建了三个线程：t1、t2、t3。这三个线程中都使用了一个 while (true) 死循环，我们执行一下当前 main() 方法，如下所示：

打开命令行窗口，输入 jps 命令，可以查看当前正在运行的所有的 Java 程序，如下所示：

其中 25848 Main 就是我们刚才执行的 main() 方法。以上就是 jps 命令，主要用于查看 Java 进程的信息。

补充： 如果使用 jps 命令看不到完整的 Jar 包名称，可以使用 jps -l 命令。

2.2 jinfo

jinfo命令，主要用于实时查看和修改正在运行的 Java 应用程序的 JVM 参数和系统属性。

语法如下：

# 查看完整参数
jinfo <pid>
# 查看所有 JVM 标识及其当前值（-禁用+启用）
jinfo -flags <pid>

我们可以使用 java -flags <pid> 来查看当前 Java 进程使用的垃圾回收器类型，如下图所示：

在这里插入图片描述

2.3 jstack

jstack 命令，主要用于查看 Java 进程内线程的堆栈信息。用法如下所示：

# pid 就是上面我们用 jps 命令查看到的 Java 进程ID
jstack [options] <pid>

举个例子，上面我们已经用 jps 看到了 main() 方法所在 Java 进程的 PID 是 25848，所以我们直接使用如下命令：

jstack 25848

执行结果如下：

PS D:\IdeaProjects\SpringBootExamples\springboot-demo> jstack 25848
2024-04-16 13:19:58
Full thread dump Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (25.60-b23 mixed mode):

"DestroyJavaVM" #23 prio=5 os_prio=0 tid=0x00000000034a4800 nid=0x64e4 waiting on condition [0x0000000000000000]
   java.lang.Thread.State: RUNNABLE

"t3" #22 prio=5 os_prio=0 tid=0x0000000022341000 nid=0xebc runnable [0x000000002301f000]
   java.lang.Thread.State: RUNNABLE
        at com.demo.test.Main.lambda$main$6(Main.java:17)
        at com.demo.test.Main$$Lambda$3/2121055098.run(Unknown Source)
        at java.lang.Thread.run(Thread.java:745)

"t2" #21 prio=5 os_prio=0 tid=0x0000000022340000 nid=0x8be0 runnable [0x0000000022f1f000]
   java.lang.Thread.State: RUNNABLE
        at com.demo.test.Main.lambda$main$5(Main.java:12)
        at com.demo.test.Main$$Lambda$2/933699219.run(Unknown Source)
        at java.lang.Thread.run(Thread.java:745)

"t1" #20 prio=5 os_prio=0 tid=0x000000002233f800 nid=0x1518 runnable [0x0000000022e1f000]
   java.lang.Thread.State: RUNNABLE
        at com.demo.test.Main.lambda$main$4(Main.java:7)
        at com.demo.test.Main$$Lambda$1/932172204.run(Unknown Source)
        at java.lang.Thread.run(Thread.java:745)

"Service Thread" #19 daemon prio=9 os_prio=0 tid=0x000000002207f000 nid=0x7338 runnable [0x0000000000000000]
   java.lang.Thread.State: RUNNABLE

"C1 CompilerThread11" #18 daemon prio=9 os_prio=2 tid=0x000000001fa4c800 nid=0x76e8 waiting on condition [0x0000000000000000]
   java.lang.Thread.State: RUNNABLE

"C1 CompilerThread10" #17 daemon prio=9 os_prio=2 tid=0x000000001fa51800 nid=0x8f4c waiting on condition [0x0000000000000000]
   java.lang.Thread.State: RUNNABLE

"C1 CompilerThread9" #16 daemon prio=9 os_prio=2 tid=0x000000001fa4d800 nid=0x2fa8 waiting on condition [0x0000000000000000]
   java.lang.Thread.State: RUNNABLE

"C1 CompilerThread8" #15 daemon prio=9 os_prio=2 tid=0x000000001fa53800 nid=0x6f58 waiting on condition [0x0000000000000000]
   java.lang.Thread.State: RUNNABLE

"C2 CompilerThread7" #14 daemon prio=9 os_prio=2 tid=0x000000001fa53000 nid=0x8718 waiting on condition [0x0000000000000000]
   java.lang.Thread.State: RUNNABLE

"C2 CompilerThread6" #13 daemon prio=9 os_prio=2 tid=0x000000001fa4a000 nid=0xfd0 waiting on condition [0x0000000000000000]
   java.lang.Thread.State: RUNNABLE

"C2 CompilerThread5" #12 daemon prio=9 os_prio=2 tid=0x000000001fa35000 nid=0x7930 waiting on condition [0x0000000000000000]
   java.lang.Thread.State: RUNNABLE

"C2 CompilerThread4" #11 daemon prio=9 os_prio=2 tid=0x000000001fa29000 nid=0x1c04 waiting on condition [0x0000000000000000]
   java.lang.Thread.State: RUNNABLE

"C2 CompilerThread3" #10 daemon prio=9 os_prio=2 tid=0x000000001fa27800 nid=0x70a8 waiting on condition [0x0000000000000000]
   java.lang.Thread.State: RUNNABLE

"C2 CompilerThread2" #9 daemon prio=9 os_prio=2 tid=0x000000001fa26800 nid=0x7dcc waiting on condition [0x0000000000000000]
   java.lang.Thread.State: RUNNABLE

"C2 CompilerThread1" #8 daemon prio=9 os_prio=2 tid=0x000000001fa24000 nid=0x8584 waiting on condition [0x0000000000000000]
   java.lang.Thread.State: RUNNABLE

"C2 CompilerThread0" #7 daemon prio=9 os_prio=2 tid=0x000000001fa12000 nid=0x32f0 waiting on condition [0x0000000000000000]
   java.lang.Thread.State: RUNNABLE

"Monitor Ctrl-Break" #6 daemon prio=5 os_prio=0 tid=0x000000001fa30800 nid=0x3e14 runnable [0x000000002131e000]
   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:170)
        at java.net.SocketInputStream.read(SocketInputStream.java:141)
        at sun.nio.cs.StreamDecoder.readBytes(StreamDecoder.java:284)
        at sun.nio.cs.StreamDecoder.implRead(StreamDecoder.java:326)
        at sun.nio.cs.StreamDecoder.read(StreamDecoder.java:178)
        - locked <0x000000076e4f8ed8> (a java.io.InputStreamReader)
        at java.io.InputStreamReader.read(InputStreamReader.java:184)
        at java.io.BufferedReader.fill(BufferedReader.java:161)
        at java.io.BufferedReader.readLine(BufferedReader.java:324)
        - locked <0x000000076e4f8ed8> (a java.io.InputStreamReader)
        at java.io.BufferedReader.readLine(BufferedReader.java:389)
        at com.intellij.rt.execution.application.AppMainV2$1.run(AppMainV2.java:56)

"Attach Listener" #5 daemon prio=5 os_prio=2 tid=0x000000001f7cb800 nid=0x6ff8 waiting on condition [0x0000000000000000]
   java.lang.Thread.State: RUNNABLE

"Signal Dispatcher" #4 daemon prio=9 os_prio=2 tid=0x000000001f81c800 nid=0x93b4 runnable [0x0000000000000000]
   java.lang.Thread.State: RUNNABLE

"Finalizer" #3 daemon prio=8 os_prio=1 tid=0x000000001dd33000 nid=0x6848 in Object.wait() [0x000000002101f000]
   java.lang.Thread.State: WAITING (on object monitor)
        at java.lang.Object.wait(Native Method)
        - waiting on <0x000000076e1070b8> (a java.lang.ref.ReferenceQueue$Lock)
        at java.lang.ref.ReferenceQueue.remove(ReferenceQueue.java:143)
        - locked <0x000000076e1070b8> (a java.lang.ref.ReferenceQueue$Lock)
        at java.lang.ref.ReferenceQueue.remove(ReferenceQueue.java:164)
        at java.lang.ref.Finalizer$FinalizerThread.run(Finalizer.java:209)

"Reference Handler" #2 daemon prio=10 os_prio=2 tid=0x000000001dd2a800 nid=0x6f90 in Object.wait() [0x000000000291f000]
   java.lang.Thread.State: WAITING (on object monitor)
        at java.lang.Object.wait(Native Method)
        - waiting on <0x000000076e106af8> (a java.lang.ref.Reference$Lock)
        at java.lang.Object.wait(Object.java:502)
        at java.lang.ref.Reference$ReferenceHandler.run(Reference.java:157)
        - locked <0x000000076e106af8> (a java.lang.ref.Reference$Lock)

"VM Thread" os_prio=2 tid=0x000000001f784800 nid=0x652c runnable

"GC task thread#0 (ParallelGC)" os_prio=0 tid=0x00000000034b9800 nid=0x2c08 runnable

"GC task thread#1 (ParallelGC)" os_prio=0 tid=0x00000000034bb800 nid=0x8e30 runnable

"GC task thread#2 (ParallelGC)" os_prio=0 tid=0x00000000034bd000 nid=0x7e0c runnable

"GC task thread#3 (ParallelGC)" os_prio=0 tid=0x00000000034be800 nid=0x6774 runnable

"GC task thread#10 (ParallelGC)" os_prio=0 tid=0x00000000034ca800 nid=0x7fe8 runnable

"GC task thread#11 (ParallelGC)" os_prio=0 tid=0x00000000034ce000 nid=0x68c runnable

"GC task thread#12 (ParallelGC)" os_prio=0 tid=0x00000000034cf000 nid=0x949c runnable

"VM Periodic Task Thread" os_prio=2 tid=0x000000001fa12800 nid=0x555c waiting on condition

JNI global references: 320

这个信息比较多，它会把当前 Java 进程所对应的所有线程信息打印出来，其中 t1、t2、t3 就是我们刚才自己创建的线程，如下所示：

在这里插入图片描述

信息中展示了当前线程对应的是哪一行代码在运行。

在这里插入图片描述

假如说程序产生了死锁之后，我们就可以使用当前的 jstack 命令查看当前线程运行的情况，当然也可以查看其它状态线程的运行情况。

以上就是 jstack 命令的使用情况，主要用于查看 Java 进程对应的线程运行情况。

2.4 jmap

jmap 命令，在实际开发用得比较多，主要用于生成堆转内存快照，方便查看内存的使用情况。用法如下：

# 显示 Java 堆的信息
jmap -heap <pid>
# 将 Java 堆信息导出为文件
jmap -dump:format=b,file=heap.hprof <pid>

format=b：表示以 hprof 二进制格式转储 Java 堆的内存。
file=<filename> 用于指定快照 dump 文件的文件名。

用法1：查看堆内存使用情况

举个例子，我们继续使用上面的进程ID 25848，执行如下命令：

jmap -heap 25848

执行结果如下所示：

打印的堆信息是比较多的，并且不太好阅读，为了方便理解，这里手动添加了注释。

PS D:\IdeaProjects\SpringBootExamples\springboot-demo> jmap -heap 25848
Attaching to process ID 25848, please wait...
Debugger attached successfully.
Server compiler detected.
Heap Configuration: // 堆配置
   MinHeapFreeRatio         = 0     // 空闲堆空间的最小百分比
   MaxHeapFreeRatio         = 100   // 空闲堆空间的最大百分比
   MaxHeapSize              = 4125097984 (3934.0MB) // 堆空间允许的最大值
   NewSize                  = 85983232 (82.0MB)     // 新生代堆空间的默认值
   MaxNewSize               = 1374683136 (1311.0MB) // 新生代堆空间允许的最大值
   OldSize                  = 171966464 (164.0MB)   // 老年代堆空间的默认值
   NewRatio                 = 2 // 新生代与老年代的堆空间比值，新生代:老年代=1:2
   SurvivorRatio            = 8 // 两个Survivor区和Eden区的堆空间比值为8，表示S0:S1:Eden=1:1:8
   MetaspaceSize            = 21807104 (20.796875MB) // 元空间的默认值
   CompressedClassSpaceSize = 1073741824 (1024.0MB)  // 压缩卷使用空间大小
   MaxMetaspaceSize         = 17592186044415 MB // 元空间允许的最大值
   G1HeapRegionSize         = 0 (0.0MB) // 在使用G1垃圾回收器时，JVM会将Heap空间分隔为若干个Region，该参数用来指定每个Region空间的大小。

Heap Usage: // 堆使用情况
PS Young Generation
Eden Space: // Eden区使用情况
   capacity = 65011712 (62.0MB)
   used     = 15607624 (14.884590148925781MB)
   free     = 49404088 (47.11540985107422MB)
   24.007403466009325% used
From Space: // Survivor-From区使用情况
   capacity = 10485760 (10.0MB)
   used     = 0 (0.0MB)
   free     = 10485760 (10.0MB)
   0.0% used
To Space: // Survivor-To区使用情况
   capacity = 10485760 (10.0MB)
   used     = 0 (0.0MB)
   free     = 10485760 (10.0MB)
   0.0% used
PS Old Generation // 老年代使用情况
   capacity = 171966464 (164.0MB)
   used     = 0 (0.0MB)
   free     = 171966464 (164.0MB)
   0.0% used

3512 interned Strings occupying 286240 bytes.

上面我们介绍完了使用 jmap 命令直接查看当前堆内存情况的用法，下面我们再来介绍一下 jmap 的导出用法。

用法2：导出 dump 文件

导出命令语法如下：

# 将 Java 堆信息导出为文件
jmap -dump:format=b,file=heap.hprof <pid>

format=b：表示以 hprof 二进制格式转储 Java 堆的内存。
file=<filename> 用于指定快照 dump 文件的文件名。

概括来说，就是使用 jmap 命令将堆内存生成一个快照，这个快照是一个 dump 二进制文件。

详细来说，生成的 dump 文件是一个进程或系统在某一给定时间的快照。比如在进程崩溃时，甚至是任何时候，我们都可以通过工具将系统或某进程的内存备份出来，供调试分析用。dump 文件中包含了：程序运行的模块信息、线程信息、堆栈调用信息、异常信息等数据，方便系统技术人员进行错误排查。

举个例子，我们继续使用上面的示例来进行操作，执行如下命令：

jmap -dump:format=b,file=d:/hprof/myDump.hprof 25848

执行结果如下所示：

在这里插入图片描述

我们来到 d:/hprof/ 目录下，可以看到 dump 文件已经正常生成了，如下所示：

在这里插入图片描述

这个 dump 文件可以使用 Eclipse 的 MAT 工具进行分析查看，内容较多，这里就不再介绍了。

以上就是 jmap 命令的使用介绍，它主要用于查看堆内存的使用情况，导出堆内存的 dump 文件。

2.5 jstat

jstat 命令，是 JVM 统计检测工具。可以用来显示垃圾回收信息、类加载信息、新生代统计信息等。

用法1：统计gc信息百分比

语法如下：

jstat -gcutil <pid>

执行结果：

在这里插入图片描述

S0：年轻代中第一个survivor（幸存区）已使用的占当前容量百分比。
S1：年轻代中第二个survivor（幸存区）已使用的占当前容量百分比。
E：年轻代中Eden（伊甸园）已使用的占当前容量百分比。
O：old代已使用的占当前容量百分比。
M：元数据区已使用的占当前容量百分比。
CCS：压缩类空间已使用的占当前容量百分比。
YGC ：从应用程序启动到采样时年轻代中gc次数。
YGCT ：从应用程序启动到采样时年轻代中gc所用时间(s)。
FGC ：从应用程序启动到采样时old代(全gc)gc次数。
FGCT ：从应用程序启动到采样时old代(全gc)gc所用时间(s)。
GCT：从应用程序启动到采样时gc用的总时间(s)。

用法2：统计gc的次数及时间

语法如下：

jstat -gc <pid>

执行结果：

在这里插入图片描述

S0C：年轻代中第一个survivor（幸存区）的容量（字节）。
S1C：年轻代中第二个survivor（幸存区）的容量 (字节)。
S0U：年轻代中第一个survivor（幸存区）目前已使用空间 (字节)。
S1U：年轻代中第二个survivor（幸存区）目前已使用空间 (字节)。
EC：年轻代中Eden（伊甸园）的容量 (字节)。
EU：年轻代中Eden（伊甸园）目前已使用空间 (字节)。
OC：老年代的容量 (字节)。
OU：老年代目前已使用空间 (字节)。
MC：metaspace(元空间)的容量 (字节)。
MU：metaspace(元空间)目前已使用空间 (字节)。
CCSC：当前压缩类空间的容量 (字节)。
CCSU：当前压缩类空间目前已使用空间 (字节)。
YGC：从应用程序启动到采样时年轻代中gc次数。
YGCT：从应用程序启动到采样时年轻代中gc所用时间(s)。
FGC：从应用程序启动到采样时老年代(全gc)gc次数。
FGCT：从应用程序启动到采样时老年代(全gc)gc所用时间(s)。
GCT：从应用程序启动到采样时gc用的总时间(s)。

以上就是常用的命令工具讲解了，下面我们介绍几个常用的可视化工具。

三、可视化工具

3.1 jconsole

jconsole 工具，主要用于对 JVM 的内存、线程、类进行监控，是一个基于 JMX 的 GUI 性能监控工具。

打开方式：java 安装目录 bin 目录下，如下所示：

在这里插入图片描述

直接双击启动 jconsole.exe 就可以，找到我们想要观察的 Java 进行，点击 “连接”。

点击选择 “不安全的连接”：

现在我们就能看到详细的 Java 进程信息了：

在这里插入图片描述

当然，除了概览，我们还可以查看内存、线程、类等资源的使用情况。

在这里插入图片描述

3.2 VisualVM

VisualVM工具，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，也可以反向查看分配的堆栈。

打开方式：java 安装目录 bin 目录下，直接双击启动 jvisualvm.exe 就行，这个工具目前只有 JDK8 版本自带，其它版本需要使用可以到 Java 官方进行下载。

官网下载： https://visualvm.github.io/index.html

在这里插入图片描述

双击打开之后，界面如下所示：

在这里插入图片描述

双击想要查看的 Java 进程即可进行查看：

在这里插入图片描述

VisualVM 提供了非常详细的数据展示，供我们对进程中线程、堆、栈的问题进行排查。

在这里插入图片描述

以上就是常用 JVM 调优用的全部工具介绍。

整理完毕，完结撒花~ 🌻

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