JVM性能调优监控工具jps、jstack、jmap、jhat、jstat使用详解
2016-09-04 18:32
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JDK本身提供了很多方便的JVM性能调优监控工具,除了集成式的VisualVM和jConsole外,还有jps、jstack、jmap、jhat、jstat等小巧的工具,本博客希望能起抛砖引玉之用,让大家能开始对JVM性能调优的常用工具有所了解。
现实企业级Java开发中,有时候我们会碰到下面这些问题:
OutOfMemoryError,内存不足
内存泄露
线程死锁
锁争用(LockContention)
Java进程消耗CPU过高
......
这些问题在日常开发中可能被很多人忽视(比如有的人遇到上面的问题只是重启服务器或者调大内存,而不会深究问题根源),但能够理解并解决这些问题是Java程序员进阶的必备要求。本文将对一些常用的JVM性能调优监控工具进行介绍,希望能起抛砖引玉之用。本文参考了网上很多资料,难以一一列举,在此对这些资料的作者表示感谢!关于JVM性能调优相关的资料,请参考文末。
A、jps(JavaVirtualMachineProcessStatusTool)
jps主要用来输出JVM中运行的进程状态信息。语法格式如下:
1
jps[options][hostid]
如果不指定hostid就默认为当前主机或服务器。
命令行参数选项说明如下:
1
-q不输出类名、Jar名和传入main方法的参数
2
-m输出传入main方法的参数
3
-l输出main类或Jar的全限名
4
-
v
输出传入JVM的参数
比如下面:
1
root@ubuntu:/
#jps-m-l
2
2458org.artifactory.standalone.main.Main/usr/
local
/artifactory-2.2.5/etc/jetty.xml
3
29920com.sun.tools.hat.Main-port9998/tmp/dump.dat
4
3149org.apache.catalina.startup.Bootstrapstart
5
30972sun.tools.jps.Jps-m-l
6
8247org.apache.catalina.startup.Bootstrapstart
7
25687com.sun.tools.hat.Main-port9999dump.dat
8
21711mrf-center.jar
B、jstack
jstack主要用来查看某个Java进程内的线程堆栈信息。语法格式如下:
1
jstack[option]pid
2
jstack[option]executablecore
3
jstack[option][server-
id
@]remote-
hostname
-or-ip
命令行参数选项说明如下:
1
-llonglistings,会打印出额外的锁信息,在发生死锁时可以用jstack-lpid来观察锁持有情况
2
-mmixedmode,不仅会输出Java堆栈信息,还会输出C/C++堆栈信息(比如Native方法)
jstack可以定位到线程堆栈,根据堆栈信息我们可以定位到具体代码,所以它在JVM性能调优中使用得非常多。下面我们来一个实例找出某个Java进程中最耗费CPU的Java线程并定位堆栈信息,用到的命令有ps、top、printf、jstack、grep。
第一步先找出Java进程ID,我部署在服务器上的Java应用名称为mrf-center:
1
root@ubuntu:/
#ps-ef|grepmrf-center|grep-vgrep
2
root217111114:47pts/300:02:10java-jarmrf-center.jar
得到进程ID为21711,第二步找出该进程内最耗费CPU的线程,可以使用ps-Lfppid或者ps-mppid-oTHREAD,tid,time或者top-Hppid,我这里用第三个,输出如下:
TIME列就是各个Java线程耗费的CPU时间,CPU时间最长的是线程ID为21742的线程,用
1
printf
"%x\n"
21742
得到21742的十六进制值为54ee,下面会用到。
OK,下一步终于轮到jstack上场了,它用来输出进程21711的堆栈信息,然后根据线程ID的十六进制值grep,如下:
1
root@ubuntu:/
#jstack21711|grep54ee
2
"PollIntervalRetrySchedulerThread"
prio=10tid=0x00007f950043e000nid=0x54ee
in
Object.wait()[0x00007f94c6eda000]
可以看到CPU消耗在PollIntervalRetrySchedulerThread这个类的Object.wait(),我找了下我的代码,定位到下面的代码:
01
//Idlewait
02
getLog().info(
"Thread["
+getName()+
"]isidlewaiting..."
);
03
schedulerThreadState=PollTaskSchedulerThreadState.IdleWaiting;
04
long
now=System.currentTimeMillis();
05
long
waitTime=now+getIdleWaitTime();
06
long
timeUntilContinue=waitTime-now;
07
synchronized
(sigLock){
08
try
{
09
if
(!halted.get()){
10
sigLock.wait(timeUntilContinue);
11
}
12
}
13
catch
(InterruptedExceptionignore){
14
}
15
}
它是轮询任务的空闲等待代码,上面的sigLock.wait(timeUntilContinue)就对应了前面的Object.wait()。
C、jmap(MemoryMap)和jhat(JavaHeapAnalysisTool)
jmap用来查看堆内存使用状况,一般结合jhat使用。
jmap语法格式如下:
1
jmap[option]pid
2
jmap[option]executablecore
3
jmap[option][server-
id
@]remote-
hostname
-or-ip
如果运行在64位JVM上,可能需要指定-J-d64命令选项参数。
1
jmap-permstatpid
打印进程的类加载器和类加载器加载的持久代对象信息,输出:类加载器名称、对象是否存活(不可靠)、对象地址、父类加载器、已加载的类大小等信息,如下图:
使用jmap-heappid查看进程堆内存使用情况,包括使用的GC算法、堆配置参数和各代中堆内存使用情况。比如下面的例子:
01
root@ubuntu:/
#jmap-heap21711
02
AttachingtoprocessID21711,pleasewait...
03
Debuggerattachedsuccessfully.
04
Servercompilerdetected.
05
JVMversionis20.10-b01
06
07
usingthread-
local
objectallocation.
08
ParallelGCwith4thread(s)
09
10
HeapConfiguration:
11
MinHeapFreeRatio=40
12
MaxHeapFreeRatio=70
13
MaxHeapSize=2067791872(1972.0MB)
14
NewSize=1310720(1.25MB)
15
MaxNewSize=17592186044415MB
16
OldSize=5439488(5.1875MB)
17
NewRatio=2
18
SurvivorRatio=8
19
PermSize=21757952(20.75MB)
20
MaxPermSize=85983232(82.0MB)
21
22
HeapUsage:
23
PSYoungGeneration
24
EdenSpace:
25
capacity=6422528(6.125MB)
26
used=5445552(5.1932830810546875MB)
27
free
=976976(0.9317169189453125MB)
28
84.78829520089286%used
29
FromSpace:
30
capacity=131072(0.125MB)
31
used=98304(0.09375MB)
32
free
=32768(0.03125MB)
33
75.0%used
34
ToSpace:
35
capacity=131072(0.125MB)
36
used=0(0.0MB)
37
free
=131072(0.125MB)
38
0.0%used
39
PSOldGeneration
40
capacity=35258368(33.625MB)
41
used=4119544(3.9287033081054688MB)
42
free
=31138824(29.69629669189453MB)
43
11.683876009235595%used
44
PSPermGeneration
45
capacity=52428800(50.0MB)
46
used=26075168(24.867218017578125MB)
47
free
=26353632(25.132781982421875MB)
48
49.73443603515625%used
49
....
使用jmap-histo[:live]pid查看堆内存中的对象数目、大小统计直方图,如果带上live则只统计活对象,如下:
01
root@ubuntu:/
#jmap-histo:live21711|more
02
03
num
#instances#bytesclassname
04
----------------------------------------------
05
1:384455597736<constMethodKlass>
06
2:384455237288<methodKlass>
07
3:35003749504<constantPoolKlass>
08
4:608583242600<symbolKlass>
09
5:35002715264<instanceKlassKlass>
10
6:27962131424<constantPoolCacheKlass>
11
7:55431317400[I
12
8:137141010768[C
13
9:47521003344[B
14
10:1225639656<methodDataKlass>
15
11:14194454208java.lang.String
16
12:3809396136java.lang.Class
17
13:4979311952[S
18
14:5598287064[[I
19
15:3028266464java.lang.reflect.Method
20
16:280163520<objArrayKlassKlass>
21
17:4355139360java.util.HashMap$Entry
22
18:1869138568[Ljava.util.HashMap$Entry;
23
19:244397720java.util.LinkedHashMap$Entry
24
20:207282880java.lang.ref.SoftReference
25
21:180771528[Ljava.lang.Object;
26
22:220670592java.lang.ref.WeakReference
27
23:93452304java.util.LinkedHashMap
28
24:87148776java.beans.MethodDescriptor
29
25:144246144java.util.concurrent.ConcurrentHashMap$HashEntry
30
26:80438592java.util.HashMap
31
27:94837920java.util.concurrent.ConcurrentHashMap$Segment
32
28:162135696[Ljava.lang.Class;
33
29:131334880[Ljava.lang.String;
34
30:139633504java.util.LinkedList$Entry
35
31:46233264java.lang.reflect.Field
36
32:102432768java.util.Hashtable$Entry
37
33:94831440[Ljava.util.concurrent.ConcurrentHashMap$HashEntry;
classname是对象类型,说明如下:
1
Bbyte
2
Cchar
3
Ddouble
4
Ffloat
5
Iint
6
Jlong
7
Zboolean
8
[数组,如[I表示int[]
9
[L+类名其他对象
还有一个很常用的情况是:用jmap把进程内存使用情况dump到文件中,再用jhat分析查看。jmap进行dump命令格式如下:
1
jmap-dump:
format
=b,
file
=dumpFileName
我一样地对上面进程ID为21711进行Dump:
1
root@ubuntu:/
#jmap-dump:format=b,file=/tmp/dump.dat21711
2
Dumpingheapto/tmp/dump.dat...
3
Heapdump
file
created
dump出来的文件可以用MAT、VisualVM等工具查看,这里用jhat查看:
01
root@ubuntu:/
#jhat-port9998/tmp/dump.dat
02
Readingfrom/tmp/dump.dat...
03
Dump
file
createdTueJan2817:46:14CST2014
04
Snapshot
read
,resolving...
05
Resolving132207objects...
06
Chasingreferences,expect26dots..........................
07
Eliminatingduplicatereferences..........................
08
Snapshotresolved.
09
StartedHTTPserveronport9998
10
Serverisready.
然后就可以在浏览器中输入主机地址:9998查看了:
上面红线框出来的部分大家可以自己去摸索下,最后一项支持OQL(对象查询语言)。
D、jstat(JVM统计监测工具)
语法格式如下:
1
jstat[generalOption|outputOptionsvmid[interval[s|ms][count]]]
vmid是虚拟机ID,在Linux/Unix系统上一般就是进程ID。interval是采样时间间隔。count是采样数目。比如下面输出的是GC信息,采样时间间隔为250ms,采样数为4:
1
root@ubuntu:/
#jstat-gc217112504
2
S0CS1CS0US1UECEUOCOUPCPUYGCYGCTFGCFGCTGCT
3
192.0192.064.00.06144.01854.932000.04111.655296.025472.77020.43130.2180.649
4
192.0192.064.00.06144.01972.232000.04111.655296.025472.77020.43130.2180.649
5
192.0192.064.00.06144.01972.232000.04111.655296.025472.77020.43130.2180.649
6
192.0192.064.00.06144.02109.732000.04111.655296.025472.77020.43130.2180.649
要明白上面各列的意义,先看JVM堆内存布局:
可以看出:
1
堆内存=年轻代+年老代+永久代
2
年轻代=Eden区+两个Survivor区(From和To)
现在来解释各列含义:
1
S0C、S1C、S0U、S1U:Survivor0/1区容量(Capacity)和使用量(Used)
2
EC、EU:Eden区容量和使用量
3
OC、OU:年老代容量和使用量
4
PC、PU:永久代容量和使用量
5
YGC、YGT:年轻代GC次数和GC耗时
6
FGC、FGCT:FullGC次数和FullGC耗时
7
GCT:GC总耗时
其他JVM性能调优参考资料:
《Java虚拟机规范》
《JavaPerformance》
《TroubleShootingGuideforJavaSE6withHotSpotVM》:http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/tsg-vm-149989.pdf
《EffectiveJava》
VisualVM:http://docs.oracle.com/javase/7/docs/technotes/guides/visualvm/
jConsole:http://docs.oracle.com/javase/1.5.0/docs/guide/management/jconsole.html
MonitoringandManagingJavaSE6Applications:http://www.oracle.com/technetwork/articles/javase/monitoring-141801.html
OutOfMemoryError,内存不足
内存泄露
线程死锁
锁争用(LockContention)
Java进程消耗CPU过高
......
这些问题在日常开发中可能被很多人忽视(比如有的人遇到上面的问题只是重启服务器或者调大内存,而不会深究问题根源),但能够理解并解决这些问题是Java程序员进阶的必备要求。本文将对一些常用的JVM性能调优监控工具进行介绍,希望能起抛砖引玉之用。本文参考了网上很多资料,难以一一列举,在此对这些资料的作者表示感谢!关于JVM性能调优相关的资料,请参考文末。
A、jps(JavaVirtualMachineProcessStatusTool)
jps主要用来输出JVM中运行的进程状态信息。语法格式如下:
1 | jps[options][hostid] |
命令行参数选项说明如下:
1 | -q不输出类名、Jar名和传入main方法的参数 |
2 | -m输出传入main方法的参数 |
3 | -l输出main类或Jar的全限名 |
4 | - v 输出传入JVM的参数 |
1 | root@ubuntu:/ #jps-m-l |
2 | 2458org.artifactory.standalone.main.Main/usr/ local /artifactory-2.2.5/etc/jetty.xml |
3 | 29920com.sun.tools.hat.Main-port9998/tmp/dump.dat |
4 | 3149org.apache.catalina.startup.Bootstrapstart |
5 | 30972sun.tools.jps.Jps-m-l |
6 | 8247org.apache.catalina.startup.Bootstrapstart |
7 | 25687com.sun.tools.hat.Main-port9999dump.dat |
8 | 21711mrf-center.jar |
jstack主要用来查看某个Java进程内的线程堆栈信息。语法格式如下:
1 | jstack[option]pid |
2 | jstack[option]executablecore |
3 | jstack[option][server- id @]remote- hostname -or-ip |
1 | -llonglistings,会打印出额外的锁信息,在发生死锁时可以用jstack-lpid来观察锁持有情况 |
2 | -mmixedmode,不仅会输出Java堆栈信息,还会输出C/C++堆栈信息(比如Native方法) |
第一步先找出Java进程ID,我部署在服务器上的Java应用名称为mrf-center:
1 | root@ubuntu:/ #ps-ef|grepmrf-center|grep-vgrep |
2 | root217111114:47pts/300:02:10java-jarmrf-center.jar |
TIME列就是各个Java线程耗费的CPU时间,CPU时间最长的是线程ID为21742的线程,用
1 | printf "%x\n" 21742 |
OK,下一步终于轮到jstack上场了,它用来输出进程21711的堆栈信息,然后根据线程ID的十六进制值grep,如下:
1 | root@ubuntu:/ #jstack21711|grep54ee |
2 | "PollIntervalRetrySchedulerThread" prio=10tid=0x00007f950043e000nid=0x54ee in Object.wait()[0x00007f94c6eda000] |
01 | //Idlewait |
02 | getLog().info( "Thread[" +getName()+ "]isidlewaiting..." ); |
03 | schedulerThreadState=PollTaskSchedulerThreadState.IdleWaiting; |
04 | long now=System.currentTimeMillis(); |
05 | long waitTime=now+getIdleWaitTime(); |
06 | long timeUntilContinue=waitTime-now; |
07 | synchronized (sigLock){ |
08 | try { |
09 | if (!halted.get()){ |
10 | sigLock.wait(timeUntilContinue); |
11 | } |
12 | } |
13 | catch (InterruptedExceptionignore){ |
14 | } |
15 | } |
C、jmap(MemoryMap)和jhat(JavaHeapAnalysisTool)
jmap用来查看堆内存使用状况,一般结合jhat使用。
jmap语法格式如下:
1 | jmap[option]pid |
2 | jmap[option]executablecore |
3 | jmap[option][server- id @]remote- hostname -or-ip |
1 | jmap-permstatpid |
使用jmap-heappid查看进程堆内存使用情况,包括使用的GC算法、堆配置参数和各代中堆内存使用情况。比如下面的例子:
01 | root@ubuntu:/ #jmap-heap21711 |
02 | AttachingtoprocessID21711,pleasewait... |
03 | Debuggerattachedsuccessfully. |
04 | Servercompilerdetected. |
05 | JVMversionis20.10-b01 |
06 |
07 | usingthread- local objectallocation. |
08 | ParallelGCwith4thread(s) |
09 |
10 | HeapConfiguration: |
11 | MinHeapFreeRatio=40 |
12 | MaxHeapFreeRatio=70 |
13 | MaxHeapSize=2067791872(1972.0MB) |
14 | NewSize=1310720(1.25MB) |
15 | MaxNewSize=17592186044415MB |
16 | OldSize=5439488(5.1875MB) |
17 | NewRatio=2 |
18 | SurvivorRatio=8 |
19 | PermSize=21757952(20.75MB) |
20 | MaxPermSize=85983232(82.0MB) |
21 |
22 | HeapUsage: |
23 | PSYoungGeneration |
24 | EdenSpace: |
25 | capacity=6422528(6.125MB) |
26 | used=5445552(5.1932830810546875MB) |
27 | free =976976(0.9317169189453125MB) |
28 | 84.78829520089286%used |
29 | FromSpace: |
30 | capacity=131072(0.125MB) |
31 | used=98304(0.09375MB) |
32 | free =32768(0.03125MB) |
33 | 75.0%used |
34 | ToSpace: |
35 | capacity=131072(0.125MB) |
36 | used=0(0.0MB) |
37 | free =131072(0.125MB) |
38 | 0.0%used |
39 | PSOldGeneration |
40 | capacity=35258368(33.625MB) |
41 | used=4119544(3.9287033081054688MB) |
42 | free =31138824(29.69629669189453MB) |
43 | 11.683876009235595%used |
44 | PSPermGeneration |
45 | capacity=52428800(50.0MB) |
46 | used=26075168(24.867218017578125MB) |
47 | free =26353632(25.132781982421875MB) |
48 | 49.73443603515625%used |
49 | .... |
01 | root@ubuntu:/ #jmap-histo:live21711|more |
02 |
03 | num #instances#bytesclassname |
04 | ---------------------------------------------- |
05 | 1:384455597736<constMethodKlass> |
06 | 2:384455237288<methodKlass> |
07 | 3:35003749504<constantPoolKlass> |
08 | 4:608583242600<symbolKlass> |
09 | 5:35002715264<instanceKlassKlass> |
10 | 6:27962131424<constantPoolCacheKlass> |
11 | 7:55431317400[I |
12 | 8:137141010768[C |
13 | 9:47521003344[B |
14 | 10:1225639656<methodDataKlass> |
15 | 11:14194454208java.lang.String |
16 | 12:3809396136java.lang.Class |
17 | 13:4979311952[S |
18 | 14:5598287064[[I |
19 | 15:3028266464java.lang.reflect.Method |
20 | 16:280163520<objArrayKlassKlass> |
21 | 17:4355139360java.util.HashMap$Entry |
22 | 18:1869138568[Ljava.util.HashMap$Entry; |
23 | 19:244397720java.util.LinkedHashMap$Entry |
24 | 20:207282880java.lang.ref.SoftReference |
25 | 21:180771528[Ljava.lang.Object; |
26 | 22:220670592java.lang.ref.WeakReference |
27 | 23:93452304java.util.LinkedHashMap |
28 | 24:87148776java.beans.MethodDescriptor |
29 | 25:144246144java.util.concurrent.ConcurrentHashMap$HashEntry |
30 | 26:80438592java.util.HashMap |
31 | 27:94837920java.util.concurrent.ConcurrentHashMap$Segment |
32 | 28:162135696[Ljava.lang.Class; |
33 | 29:131334880[Ljava.lang.String; |
34 | 30:139633504java.util.LinkedList$Entry |
35 | 31:46233264java.lang.reflect.Field |
36 | 32:102432768java.util.Hashtable$Entry |
37 | 33:94831440[Ljava.util.concurrent.ConcurrentHashMap$HashEntry; |
1 | Bbyte |
2 | Cchar |
3 | Ddouble |
4 | Ffloat |
5 | Iint |
6 | Jlong |
7 | Zboolean |
8 | [数组,如[I表示int[] |
9 | [L+类名其他对象 |
1 | jmap-dump: format =b, file =dumpFileName |
1 | root@ubuntu:/ #jmap-dump:format=b,file=/tmp/dump.dat21711 |
2 | Dumpingheapto/tmp/dump.dat... |
3 | Heapdump file created |
01 | root@ubuntu:/ #jhat-port9998/tmp/dump.dat |
02 | Readingfrom/tmp/dump.dat... |
03 | Dump file createdTueJan2817:46:14CST2014 |
04 | Snapshot read ,resolving... |
05 | Resolving132207objects... |
06 | Chasingreferences,expect26dots.......................... |
07 | Eliminatingduplicatereferences.......................... |
08 | Snapshotresolved. |
09 | StartedHTTPserveronport9998 |
10 | Serverisready. |
上面红线框出来的部分大家可以自己去摸索下,最后一项支持OQL(对象查询语言)。
D、jstat(JVM统计监测工具)
语法格式如下:
1 | jstat[generalOption|outputOptionsvmid[interval[s|ms][count]]] |
1 | root@ubuntu:/ #jstat-gc217112504 |
2 | S0CS1CS0US1UECEUOCOUPCPUYGCYGCTFGCFGCTGCT |
3 | 192.0192.064.00.06144.01854.932000.04111.655296.025472.77020.43130.2180.649 |
4 | 192.0192.064.00.06144.01972.232000.04111.655296.025472.77020.43130.2180.649 |
5 | 192.0192.064.00.06144.01972.232000.04111.655296.025472.77020.43130.2180.649 |
6 | 192.0192.064.00.06144.02109.732000.04111.655296.025472.77020.43130.2180.649 |
可以看出:
1 | 堆内存=年轻代+年老代+永久代 |
2 | 年轻代=Eden区+两个Survivor区(From和To) |
1 | S0C、S1C、S0U、S1U:Survivor0/1区容量(Capacity)和使用量(Used) |
2 | EC、EU:Eden区容量和使用量 |
3 | OC、OU:年老代容量和使用量 |
4 | PC、PU:永久代容量和使用量 |
5 | YGC、YGT:年轻代GC次数和GC耗时 |
6 | FGC、FGCT:FullGC次数和FullGC耗时 |
7 | GCT:GC总耗时 |
《Java虚拟机规范》
《JavaPerformance》
《TroubleShootingGuideforJavaSE6withHotSpotVM》:
《EffectiveJava》
VisualVM:
jConsole:
MonitoringandManagingJavaSE6Applications:
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