JVM性能调优监控工具jps、jstack、jmap、jhat、jstat、hprof使用详解，以及例子

最新推荐文章于 2023-04-20 10:47:33 发布

天边tbdp

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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（Lock Contention）
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(Java Virtual Machine Process Status Tool)

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：

-q 不输出类名、Jar名和传入main方法的参数

-m 输出传入main方法的参数

-l 输出main类或Jar的全限名

- v 输出传入JVM的参数

比如下面：

root@ubuntu:/ # jps -m -l

2458 org.artifactory.standalone.main.Main /usr/local/artifactory-2 .2.5 /etc/jetty .xml

29920 com.sun.tools.hat.Main -port 9998 /tmp/dump .dat

3149 org.apache.catalina.startup.Bootstrap start

30972 sun.tools.jps.Jps -m -l

8247 org.apache.catalina.startup.Bootstrap start

25687 com.sun.tools.hat.Main -port 9999 dump.dat

21711 mrf-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：

jstack [option] pid

jstack [option] executable core

jstack [option] [server- id @]remote- hostname -or-ip

命令行参数选项说明如下：

1 2	`-l long listings，会打印出额外的锁信息，在发生死锁时可以用jstack -l pid来观察锁持有情况` `-m mixed mode，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 2	`root@ubuntu:/` `# ps -ef \| grep mrf-center \| grep -v grep` `root 21711 1 1 14:47 pts` `/3` `00:02:10 java -jar mrf-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 -Lfp pid或者ps -mp pid -o THREAD, tid, time或者top -Hp pid，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 2	`root@ubuntu:/` `# jstack 21711 \| grep 54ee` `"PollIntervalRetrySchedulerThread"` `prio=10 tid=0x00007f950043e000 nid=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：

// Idle wait

getLog().info( "Thread [" + getName() + "] is idle waiting..." );

schedulerThreadState = PollTaskSchedulerThreadState.IdleWaiting;

long now = System.currentTimeMillis();

long waitTime = now + getIdleWaitTime();

long timeUntilContinue = waitTime - now;

synchronized (sigLock) {

try {

if (!halted.get()) {

sigLock.wait(timeUntilContinue);

}

catch (InterruptedException ignore) {

}

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()。

jmap查看内存使用情况与生成heapdump

如果想分析自己的JAVA Application时，可以使用jmap程序来生成heapdump文例：

jmap -heap 1234 (1234为进程号)

jmap是JDK自带的一个工具，非常小巧方便，其支持参数如下：

-heap：打印heap空间的概要，这里可以粗略的检验heap空间的使用情况。
例：
jmap -heap 12345
输出：
Attaching to process ID 2657, please wait...
Debugger attached successfully.
Client compiler detected.
JVM version is 1.5.0_16-b02

using thread-local object allocation.
Mark Sweep Compact GC

Heap Configuration:
   MinHeapFreeRatio = 40
   MaxHeapFreeRatio = 70
   MaxHeapSize      = 67108864 (64.0MB)
   NewSize          = 655360 (0.625MB)
   MaxNewSize       = 4294901760 (4095.9375MB)
   OldSize          = 1441792 (1.375MB)
   NewRatio         = 12
   SurvivorRatio    = 8
   PermSize         = 8388608 (8.0MB)
   MaxPermSize      = 67108864 (64.0MB)

Heap Usage:
New Generation (Eden + 1 Survivor Space):----------------------------------------新生代区
   capacity = 4521984 (4.3125MB)
   used     = 1510200 (1.4402389526367188MB)
   free     = 3011784 (2.8722610473632812MB)
   33.39684527853261% used
Eden Space:--------------------------------------------------------------------伊甸园区

   capacity = 4063232 (3.875MB)
   used     = 1495992 (1.4266891479492188MB)
   free     = 2567240 (2.4483108520507812MB)
   36.81778446320565% used
From Space:-------------------------------------------------------------------年轻代（幸存者乐园1）

   capacity = 458752 (0.4375MB)
   used     = 14208 (0.0135498046875MB)
   free     = 444544 (0.4239501953125MB)
   3.0970982142857144% used
To Space:-----------------------------------------------------------------------------年轻代（幸存者乐园2）
   capacity = 458752 (0.4375MB)
   used     = 0 (0.0MB)
   free     = 458752 (0.4375MB)
   0.0% used

concurrent mark-sweep generation:-------------------------------------------------老年代
capacity = 8589934592 (8192.0MB)
used = 0 (0.0MB)
free = 8589934592 (8192.0MB)
0.0% used

Perm Generation:----------------------------------------------------------------------永久代
   capacity = 11796480 (11.25MB)
   used     = 11712040 (11.169471740722656MB)
   free     = 84440 (0.08052825927734375MB)
   99.28419325086806% used

以上的输出很简单，第四行起开始输出此进程我们的JAVA使用的环境。
Heap Configuration，指在我们启动时设置的一些JVM参数。像最大使用内存大小，年老代，年青代，持久代大小等。有这个可以很简单的查看本进程的内存使用情况。也许进程占用的总内存比较多，但我们在这里可以看到真正用到的并没有多少，很多都是"Free"。内存使用的堆积大多在老年代，内存池露始于此，所以要格外关心“tenured generation”。

-heap:format=b：产生一个HeapDump文件，此为生成heapdump文件的重要参数。
例：jmap -heap:format=b 2657
会产生一个heap.bin的heapdump文件。
需要注意的是，此生成heapdump的参数为JDK1.5，在1.6中的格式为:
jmap -dump:live,format=b,file=xxx 2657
这里更加强大一些，可以指定是存活的对象，还有生成heapdump的文件名。

-histo：这里会生成一个类的统计报表，此表简单无比，如显示什么类有多少个实例，共占了多少字节等，如下：
Size    Count   Class description
-------------------------------------------------------
8394352 105     long[]
8293192 57202   char[]
7834776 14157   byte[]
6713592 53743   * ConstMethodKlass
4194320 1       com.xjawa.cms5server.Kontent[]
4055072 12319   int[]
3291104 85082   * SymbolKlass
3016040 53743   * MethodKlass
2774936 4253    * ConstantPoolKlass
1871480 4253    * InstanceKlassKlass
1811808 3990    * ConstantPoolCacheKlass
1488672 62028   java.lang.String
1203280 13258   java.lang.Object[]

-permstat：打印一些持久代上的内存使用状态，有“活”的，有“死”的。

-h 或者 -help：查看jmap所有可用命令及作用。

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。【内存分析】

 
         [root@localhost bin] 
         # jhat -help 
        
         Usage:  jhat [-stack <bool>] [-refs <bool>] [-port <port>] [-baseline < 
         file 
         >] [-debug <int>] [-version] [-h|-help] < 
         file 
         > 
        
         -J<flag>          Pass <flag> directly to the runtime system. For 
        
         example, -J-mx512m to use a maximum heap size of 512MB 
        
         -stack  
         false 
         :     Turn off tracking object allocation call stack. 
        
         -refs  
         false 
         :      Turn off tracking of references to objects 
        
         -port <port>:     Set the port  
         for  
         the HTTP server.  Defaults to 7000 
        
         -exclude < 
         file 
         >:  Specify a  
         file  
         that lists data members that should 
        
         be excluded from the reachableFrom query. 
        
         -baseline < 
         file 
         >: Specify a baseline object dump.  Objects  
         in 
        
         both heap dumps with the same ID and same class will 
        
         be marked as not being  
         "new" 
         . 
        
         -debug <int>:     Set debug level. 
        
         0:  No debug output 
        
         1:  Debug hprof  
         file  
         parsing 
        
         2:  Debug hprof  
         file  
         parsing, no server 
        
         -version          Report version number 
        
         -h|-help          Print this help and  
         exit 
        
         < 
         file 
         >            The  
         file  
         to  
         read 
        
         For a dump  
         file  
         that contains multiple heap dumps, 
        
         you may specify  
         which  
         dump  
         in  
         the  
         file 
        
         by appending  
         "#<number>"  
         to the  
         file  
         name, i.e.  
         "foo.hprof#3" 
         . 
        
         All boolean options default to  
         "true"

参数

-J< flag >

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.

-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。

示例