JVM 性能调优监控工具

2020/11/14

jps

JVM Process Status Tool,显示指定系统内所有的 HotSpot 虚拟机进程。

命令格式

jps [options] [hostid]

option 参数

  • -l: 输出主类全名或 jar 路径

  • -q: 只输出 LVMID

  • -m: 输出 JVM 启动时传递给 main() 的参数

  • -v: 输出 JVM 启动时显示指定的 JVM 参数

其中 [option]、[hostid] 参数也可以不写。

示例

$ jps -l -m
  28920 org.apache.catalina.startup.Bootstrap start
  11589 org.apache.catalina.startup.Bootstrap start
  25816 sun.tools.jps.Jps -l -m

jstat

jstat(JVM statistics Monitoring)是用于监视虚拟机运行时状态信息的命令,它可以显示出虚拟机进程中的类装载、内存、垃圾收集、JIT 编译等运行数据。

命令格式

jstat [option] LVMID [interval] [count]

参数

  • [option]: 操作参数

  • LVMID: 本地虚拟机进程 ID

  • [interval]: 连续输出的时间间隔

  • [count]: 连续输出的次数

option 参数总览

Option Displays…
class class loader 的行为统计。Statistics on the behavior of the class loader.
compiler HotSpot JIT 编译器行为统计。Statistics of the behavior of the HotSpot Just-in-Time compiler.
gc 垃圾回收堆的行为统计。Statistics of the behavior of the garbage collected heap.
gccapacity 各个垃圾回收代容量(young,old,perm)和他们相应的空间统计。Statistics of the capacities of the generations and their corresponding spaces.
gcutil 垃圾回收统计概述。Summary of garbage collection statistics.
gccause 垃圾收集统计概述(同 -gcutil),附加最近两次垃圾回收事件的原因。Summary of garbage collection statistics (same as -gcutil), with the cause of the last and current (if applicable) garbage collection events.
gcnew 新生代行为统计。Statistics of the behavior of the new generation.
gcnewcapacity 新生代与其相应的内存空间的统计。Statistics of the sizes of the new generations and its corresponding spaces.
gcold 年老代和永生代行为统计。Statistics of the behavior of the old and permanent generations.
gcoldcapacity 年老代行为统计。Statistics of the sizes of the old generation.
gcpermcapacity 永生代行为统计。Statistics of the sizes of the permanent generation.
printcompilation HotSpot编译方法统计。HotSpot compilation method statistics.

option 参数详解

-class

监视类装载、卸载数量、总空间以及耗费的时间

$ jstat -class 11589
 Loaded  Bytes  Unloaded  Bytes     Time
  7035  14506.3     0     0.0       3.67

-compiler

输出 JIT 编译过的方法数量耗时等

$ jstat -compiler 1262
Compiled Failed Invalid   Time   FailedType FailedMethod
    2573      1       0    47.60          1 org/apache/catalina/loader/WebappClassLoader findResourceInternal
  • Compiled: 编译数量

  • Failed: 编译失败数量

  • Invalid: 无效数量

  • Time: 编译耗时

  • FailedType: 失败类型

  • FailedMethod: 失败方法的全限定名

-gc

垃圾回收堆的行为统计,常用命令

$ jstat -gc 1262
 S0C    S1C     S0U     S1U   EC       EU        OC         OU        PC       PU         YGC    YGCT    FGC    FGCT     GCT
26112.0 24064.0 6562.5  0.0   564224.0 76274.5   434176.0   388518.3  524288.0 42724.7    320    6.417   1      0.398    6.815

C 即 Capacity 总容量,U 即 Used 已使用的容量

  • S0C: survivor0 区的总容量

  • S1C: survivor1 区的总容量

  • S0U: survivor0 区已使用的容量

  • S1C: survivor1 区已使用的容量

  • EC: Eden 区的总容量

  • EU: Eden 区已使用的容量

  • OC: Old 区的总容量

  • OU: Old 区已使用的容量

  • PC: 当前 perm 的容量(KB)

  • PU: perm 的使用(KB)

  • YGC: 新生代垃圾回收次数

  • YGCT: 新生代垃圾回收时间

  • FGC: 老年代垃圾回收次数

  • FGCT: 老年代垃圾回收时间

  • GCT: 垃圾回收总消耗时间

-gccapacity

同 -gc,不过还会输出 Java 堆各区域使用到的最大、最小空间

$ jstat -gccapacity 1262
 NGCMN    NGCMX     NGC    S0C   S1C       EC         OGCMN      OGCMX      OGC        OC       PGCMN    PGCMX     PGC      PC         YGC    FGC
614400.0 614400.0 614400.0 26112.0 24064.0 564224.0   434176.0   434176.0   434176.0   434176.0 524288.0 1048576.0 524288.0 524288.0    320     1
  • NGCMN: 新生代占用的最小空间

  • NGCMX: 新生代占用的最大空间

  • OGCMN: 老年代占用的最小空间

  • OGCMX: 老年代占用的最大空间

  • OGC:当前年老代的容量(KB)

  • OC:当前年老代的空间(KB)

  • PGCMN: perm 占用的最小空间

  • PGCMX: perm 占用的最大空间

-gcutil

同 -gc,不过输出的是已使用空间占总空间的百分比

$ jstat -gcutil 28920
  S0     S1     E      O      P     YGC     YGCT    FGC    FGCT     GCT
 12.45   0.00  33.85   0.00   4.44  4       0.242     0    0.000    0.242

-gccause

垃圾收集统计概述(同 -gcutil),附加最近两次垃圾回收事件的原因

$ jstat -gccause 28920
  S0     S1     E      O      P       YGC     YGCT    FGC    FGCT     GCT    LGCC                 GCC
 12.45   0.00  33.85   0.00   4.44      4    0.242     0    0.000    0.242   Allocation Failure   No GC
  • LGCC:最近垃圾回收的原因

  • GCC:当前垃圾回收的原因

-gcnew

统计新生代的行为

$ jstat -gcnew 28920
 S0C      S1C      S0U        S1U  TT  MTT  DSS      EC        EU         YGC     YGCT
 419392.0 419392.0 52231.8    0.0  6   6    209696.0 3355520.0 1172246.0  4       0.242
  • TT:Tenuring threshold(提升阈值)

  • MTT:最大的 tenuring threshold

  • DSS:survivor 区域大小(KB)

-gcnewcapacity

新生代与其相应的内存空间的统计

$ jstat -gcnewcapacity 28920
  NGCMN      NGCMX       NGC      S0CMX     S0C     S1CMX     S1C       ECMX        EC        YGC   FGC
 4194304.0  4194304.0  4194304.0 419392.0 419392.0 419392.0 419392.0  3355520.0  3355520.0     4     0
  • NGC: 当前年轻代的容量(KB)

  • S0CMX: 最大的 S0 空间(KB)

  • S0C: 当前 S0 空间(KB)

  • ECMX: 最大 eden 空间(KB)

  • EC: 当前 eden 空间(KB)

-gcold

统计旧生代的行为

$ jstat -gcold 28920
   PC       PU        OC           OU       YGC    FGC    FGCT     GCT
1048576.0  46561.7   6291456.0     0.0      4      0      0.000    0.242

-gcoldcapacity

统计旧生代的大小和空间

$ jstat -gcoldcapacity 28920
   OGCMN       OGCMX        OGC         OC         YGC   FGC    FGCT     GCT
  6291456.0   6291456.0   6291456.0   6291456.0     4     0    0.000    0.242

-gcpermcapacity

永生代行为统计

$ jstat -gcpermcapacity 28920
    PGCMN      PGCMX       PGC         PC      YGC   FGC    FGCT     GCT
 1048576.0  2097152.0  1048576.0  1048576.0     4     0    0.000    0.242

-printcompilation

hotspot 编译方法统计

$ jstat -printcompilation 28920
    Compiled  Size  Type Method
    1291      78     1    java/util/ArrayList indexOf
  • Compiled:被执行的编译任务的数量

  • Size:方法字节码的字节数

  • Type:编译类型

  • Method:编译方法的类名和方法名。类名使用 “/” 代替 “.” 作为空间分隔符。方法名是给出类的方法名。格式是一致于 HotSpot - XX:+PrintComplation 选项

interval count 参数详解

$ jstat -gc 1262 2000 20

这个命令意思就是每隔 2000ms 输出 1262 的 gc 情况,一共输出 20 次

jinfo

jinfo(JVM Configuration info)这个命令作用是实时查看和调整虚拟机运行参数。

之前的 jps -v 口令只能查看到显示指定的参数,如果想要查看未被显示指定的参数的值就要使用 jinfo 口令。

命令格式

jinfo [option] [args] LVMID

option 参数

  • -flag: 输出指定 args 参数的值

  • -flags: 不需要 args 参数,输出所有 JVM 参数的值

  • -sysprops: 输出系统属性,等同于 System.getProperties()

示例

$ jinfo -flags 25070

$ jinfo -flag HeapDumpOnOutOfMemoryError 25070
$ jinfo -flag HeapDumpBeforeFullGC 25070
$ jinfo -flag HeapDumpAfterFullGC 25070
$ jinfo -flag HeapDumpPath 25070

$ jinfo -flag +HeapDumpOnOutOfMemoryError 25070
$ jinfo -flag +HeapDumpBeforeFullGC 25070
$ jinfo -flag +HeapDumpAfterFullGC 25070

$ jinfo -flag -HeapDumpOnOutOfMemoryError 25070
$ jinfo -flag -HeapDumpBeforeFullGC 25070
$ jinfo -flag -HeapDumpAfterFullGC 25070

$ jinfo -flag HeapDumpPath=/tmp/heap-dump/ 25070

$ jinfo -sysprops 25070

jmap

jmap(JVM Memory Map)命令用于生成 heap dump 文件,如果不使用这个命令,还可以使用 -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError 参数来让虚拟机出现 OOM 的时候自动生成 dump 文件。

jmap 不仅能生成 dump 文件,还可以查询 finalize 执行队列、Java 堆和永久代的详细信息,如当前使用率、当前使用的是哪种收集器等。

命令格式

jmap [option] LVMID

option 参数

  • dump: 生成堆转储快照

  • finalizerinfo: 显示在 F-Queue 队列等待 Finalizer 线程执行 finalizer 方法的对象

  • heap: 显示 Java 堆详细信息

  • histo: 显示堆中对象的统计信息

  • permstat: to print permanent generation statistics

  • F: 当 -dump 没有响应时,强制生成 dump 快照

示例

-dump

常用格式

-dump:live,format=b,file=<filename> pid

dump 堆到文件,format 指定输出格式,live 指明是活着的对象,file 指定文件名

$ jmap -dump:live,format=b,file=heap.hprof 28920
  Dumping heap to /home/xxx/heap.hprof ...
  Heap dump file created

heap.hprof 这个后缀是为了后续可以直接用 MAT(Memory Anlysis Tool)打开。

-finalizerinfo

打印等待回收对象的信息

$ jmap -finalizerinfo 28920
  Attaching to process ID 28920, please wait...
  Debugger attached successfully.
  Server compiler detected.
  JVM version is 24.71-b01
  Number of objects pending for finalization: 0

可以看到当前 F-QUEUE 队列中并没有等待 Finalizer 线程执行 finalizer 方法的对象。

-heap

打印 heap 的概要信息,GC 使用的算法,heap 的配置及 wise heap 的使用情况,可以用此来判断内存目前的使用情况以及垃圾回收情况

$ jmap -heap 28920
  Attaching to process ID 28920, please wait...
  Debugger attached successfully.
  Server compiler detected.
  JVM version is 24.71-b01  

  using thread-local object allocation.
  Parallel GC with 4 thread(s) // GC 方式  

  Heap Configuration: // 堆内存初始化配置
     MinHeapFreeRatio = 0 // 对应 JVM 启动参数 -XX:MinHeapFreeRatio 设置 JVM 堆最小空闲比率(default 40)
     MaxHeapFreeRatio = 100 // 对应 JVM 启动参数 -XX:MaxHeapFreeRatio 设置 JVM 堆最大空闲比率(default 70)
     MaxHeapSize      = 2082471936 (1986.0MB) // 对应 JVM 启动参数 -XX:MaxHeapSize 设置 JVM 堆的最大大小
     NewSize          = 1310720 (1.25MB) // 对应 JVM 启动参数 -XX:NewSize 设置 JVM 堆的‘新生代’的默认大小
     MaxNewSize       = 17592186044415 MB // 对应 JVM 启动参数 -XX:MaxNewSize 设置 JVM 堆的‘新生代’的最大大小
     OldSize          = 5439488 (5.1875MB) // 对应 JVM 启动参数 -XX:OldSize 设置 JVM 堆的‘老生代’的大小
     NewRatio         = 2 // 对应 JVM 启动参数 -XX:NewRatio ‘新生代’和‘老生代’的大小比率
     SurvivorRatio    = 8 // 对应 JVM 启动参数 -XX:SurvivorRatio 设置年轻代中 Eden 区与 Survivor 区的大小比值
     PermSize         = 21757952 (20.75MB) // 对应 JVM 启动参数 -XX:PermSize 设置 JVM 堆的‘永生代’的初始大小
     MaxPermSize      = 85983232 (82.0MB) // 对应 JVM 启动参数 -XX:MaxPermSize= 设置 JVM 堆的‘永生代’的最大大小
     G1HeapRegionSize = 0 (0.0MB)

  Heap Usage: // 堆内存使用情况
  PS Young Generation
  Eden Space: // Eden 区内存分布
     capacity = 33030144 (31.5MB) // Eden 区总容量
     used     = 1524040 (1.4534378051757812MB)  // Eden 区已使用
     free     = 31506104 (30.04656219482422MB)  // Eden 区剩余容量
     4.614088270399305% used // Eden 区使用比率
  From Space:  // 其中一个 Survivor 区的内存分布
     capacity = 5242880 (5.0MB)
     used     = 0 (0.0MB)
     free     = 5242880 (5.0MB)
     0.0% used
  To Space:  // 另一个 Survivor 区的内存分布
     capacity = 5242880 (5.0MB)
     used     = 0 (0.0MB)
     free     = 5242880 (5.0MB)
     0.0% used
  PS Old Generation // 当前的 Old 区内存分布
     capacity = 86507520 (82.5MB)
     used     = 0 (0.0MB)
     free     = 86507520 (82.5MB)
     0.0% used
  PS Perm Generation // 当前的 “永生代” 内存分布
     capacity = 22020096 (21.0MB)
     used     = 2496528 (2.3808746337890625MB)
     free     = 19523568 (18.619125366210938MB)
     11.337498256138392% used

  670 interned Strings occupying 43720 bytes.

可以很清楚的看到 Java 堆中各个区域目前的情况。

-histo

打印堆的对象统计,包括对象数、内存大小等等(因为在 dump:live 前会进行 full gc,如果带上 live 则只统计活对象,因此不加 live 的堆大小要大于加 live 堆的大小)

$ jmap -histo:live 28920 | more
 num     #instances         #bytes  class name
----------------------------------------------
   1:         83613       12012248  <constMethodKlass>
   2:         23868       11450280  [B
   3:         83613       10716064  <methodKlass>
   4:         76287       10412128  [C
   5:          8227        9021176  <constantPoolKlass>
   6:          8227        5830256  <instanceKlassKlass>
   7:          7031        5156480  <constantPoolCacheKlass>
   8:         73627        1767048  java.lang.String
   9:          2260        1348848  <methodDataKlass>
  10:          8856         849296  java.lang.Class
  ....

仅仅打印了前 10 行

class name 是对象类型,说明如下:

B  byte
C  char
D  double
F  float
I  int
J  long
Z  boolean
[  数组,如[I表示int[]
[L+类名 其他对象

-permstat

打印 Java 堆内存的永久保存区域的类加载器的智能统计信息。对于每个类加载器而言,它的名称、活跃度、地址、父类加载器、它所加载的类的数量和大小都会被打印。此外,包含的字符串数量和大小也会被打印。

$ jmap -permstat 28920
  Attaching to process ID 28920, please wait...
  Debugger attached successfully.
  Server compiler detected.
  JVM version is 24.71-b01
  finding class loader instances ..done.
  computing per loader stat ..done.
  please wait.. computing liveness.liveness analysis may be inaccurate ...

  class_loader            classes bytes   parent_loader           alive?  type  
  <bootstrap>             3111    18154296          null          live    <internal>
  0x0000000600905cf8      1       1888    0x0000000600087f08      dead    sun/reflect/DelegatingClassLoader@0x00000007800500a0
  0x00000006008fcb48      1       1888    0x0000000600087f08      dead    sun/reflect/DelegatingClassLoader@0x00000007800500a0
  0x00000006016db798      0       0       0x00000006008d3fc0      dead    java/util/ResourceBundle$RBClassLoader@0x0000000780626ec0
  0x00000006008d6810      1       3056      null          dead    sun/reflect/DelegatingClassLoader@0x00000007800500a0

-F

强制模式。如果指定的 pid 没有响应,请使用 jmap -dump 或 jmap -histo 选项。此模式下,不支持 live 子选项。

jhat

jhat(JVM Heap Analysis Tool)命令是与 jmap 搭配使用,用来分析 jmap 生成的 dump,jhat 内置了一个微型的 HTTP/HTML 服务器,生成 dump 的分析结果后,可以在浏览器中查看。在此要注意,一般不会直接在服务器上进行分析,因为 jhat 是一个耗时并且耗费硬件资源的过程,一般把服务器生成的 dump 文件复制到本地或其他机器上进行分析。

命令格式

jhat [dumpfile]

参数

  • -stack false|true

    关闭对象分配调用栈跟踪(tracking object allocation call stack)。如果分配位置信息在堆转储中不可用则必须将此标志设置为 false。默认值为 true。

  • -refs false|true

    关闭对象引用跟踪(tracking of references to objects)。默认值为 true。默认情况下,返回的指针是指向其他特定对象的对象,如反向链接或输入引用(referrers or incoming references),会统计/计算堆中的所有对象。

  • -port port-number

    设置 jhat HTTP server 的端口号。默认值 7000。

  • -exclude exclude-file

    指定对象查询时需要排除的数据成员列表文件(a file that lists data members that should be excluded from the reachable objects query)。例如,如果文件列列出了 java.lang.String.value,那么当从某个特定对象 Object o 计算可达的对象列表时,引用路径涉及 java.lang.String.value 的都会被排除。

  • -baseline exclude-file

    指定一个基准堆转储(baseline heap dump)。在两个 heap dumps 中有相同 object ID 的对象会被标记为不是新的(marked as not being new)。其他对象被标记为新的(new)。在比较两个不同的堆转储时很有用。

  • -debug int

    设置 debug 级别。0 表示不输出调试信息。值越大则表示输出更详细的 debug 信息。

  • -version

    启动后只显示版本信息就退出。

  • -J<flags>

    因为 jhat 命令实际上会启动一个 JVM 来执行, 通过 -J 可以在启动 JVM 时传入一些启动参数。例如,-J-Xmx512m 则指定运行 jhat 的 Java 虚拟机使用的最大堆内存为 512 MB。如果需要使用多个 JVM 启动参数,则传入多个 -Jxxxxxx。

示例

$ jhat -J-Xmx512m
  eading from heap.hprof...
  Dump file created Fri Mar 11 17:13:42 CST 2016
  Snapshot read, resolving...
  Resolving 271678 objects...
  Chasing references, expect 54 dots......................................................
  Eliminating duplicate references......................................................
  Snapshot resolved.
  Started HTTP server on port 7000
  Server is ready.

中间的 -J-Xmx512m 是在 dump 快照很大的情况下分配 512M 内存去启动 HTTP 服务器,运行完之后就可在浏览器打开 Http://localhost:7000 进行快照分析。

堆快照分析主要在最后面的 Heap Histogram 里,里面根据 class 列出了 dump 的时候所有存活对象。

分析同样一个 dump 快照,MAT 需要的额外内存比 jhat 要小的多的多,所以建议使用 MAT 来进行分析,当然也看个人偏好。

分析

打开浏览器 Http://localhost:7000,该页面提供了几个查询功能可供使用:

All classes including platform
Show all members of the rootset
Show instance counts for all classes (including platform)
Show instance counts for all classes (excluding platform)
Show heap histogram
Show finalizer summary
Execute Object Query Language (OQL) query

一般查看堆异常情况主要看这个两个部分:

  • Show instance counts for all classes (excluding platform),平台外的所有对象信息。

  • Show heap histogram 以树状图形式展示堆情况。

具体排查时需要结合代码,观察是否大量应该被回收的对象在一直被引用或者是否有占用内存特别大的对象无法被回收。

jstack

jstack 用于生成 java 虚拟机当前时刻的线程快照。线程快照是当前 java 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。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在后台做什么事情,或者等待什么资源。如果 java 程序崩溃生成 core 文件,jstack 工具可以用来获得 core 文件的 java stack 和 native stack 的信息,从而可以轻松地知道 java 程序是如何崩溃和在程序何处发生问题。另外,jstack 工具还可以附属到正在运行的 java 程序中,看到当时运行的 java 程序的 java stack 和 native stack 的信息, 如果现在运行的 java 程序呈现 hung 的状态,jstack 是非常有用的。

命令格式

jstack [option] LVMID

option 参数

  • -F: 当正常输出请求不被响应时,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

示例

$ jstack -l 11494 > thread.tdump

2016-07-28 13:40:04
Full thread dump Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (24.71-b01 mixed mode):

"Attach Listener" daemon prio=10 tid=0x00007febb0002000 nid=0x6b6f waiting on condition [0x0000000000000000]
   java.lang.Thread.State: RUNNABLE

   Locked ownable synchronizers:
        - None

"http-bio-8005-exec-2" daemon prio=10 tid=0x00007feb94028000 nid=0x7b8c waiting on condition [0x00007fea8f56e000]
   java.lang.Thread.State: WAITING (parking)
        at sun.misc.Unsafe.park(Native Method)
        - parking to wait for  <0x00000000cae09b80> (a java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer$ConditionObject)
        at java.util.concurrent.locks.LockSupport.park(LockSupport.java:186)
        at java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer$ConditionObject.await(AbstractQueuedSynchronizer.java:2043)
        at java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue.take(LinkedBlockingQueue.java:442)
        at org.apache.tomcat.util.threads.TaskQueue.take(TaskQueue.java:104)
        at org.apache.tomcat.util.threads.TaskQueue.take(TaskQueue.java:32)
        at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.getTask(ThreadPoolExecutor.java:1068)
        at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.runWorker(ThreadPoolExecutor.java:1130)
        at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.run(ThreadPoolExecutor.java:615)
        at org.apache.tomcat.util.threads.TaskThread$WrappingRunnable.run(TaskThread.java:61)
        at java.lang.Thread.run(Thread.java:745)

   Locked ownable synchronizers:
        - None
      .....

参考

https://www.cnblogs.com/ityouknow/p/5714703.html

https://geekflare.com/generate-analyze-thread-dumps/

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