Tomcat内存优化4 求根索源——工具 JVM性能调优监控工具jps、jstack、jmap、jhat、jstat、hprof使用详解

最新推荐文章于 2024-11-19 07:32:56 发布

MayMatrix

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本文介绍了JDK自带的多种JVM性能调优工具，包括jps、jstat、jmap、jconsole等，帮助开发者解决内存泄漏、线程死锁等问题。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

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、hprof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（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。

1.jps
.:与unix上的ps类似，用来显示本地的java进程，可以查看本地运行着几个java程序，并显示他们的进程号。

2.jstat
.:一个极强的监视VM内存工具。可以用来监视VM内存内的各种堆和非堆的大小及其内存使用量。

3.jmap
.:打印出某个java进程（使用pid）内存内的，所有‘对象’的情况（如：产生那些对象，及其数量）。
4.jconsole
.:一个java GUI监视工具，可以以图表化的形式显示各种数据。并可通过远程连接监视远程的服务器VM。

使用介绍：

     1、jps ：我想很多人都是用过unix系统里的ps命令，这个命令主要是用来显示当前系统的进程情况，有哪些进程，及其 id。 jps 也是一样，它的作用是显示当前系统的java进程情况，及其id号。我们可以通过它来查看我们到底启动了几个java进程（因为每一个java程序都会独占一个java虚拟机实例），和他们的进程号（为下面几个程序做准备），并可通过opt来查看这些进程的详细启动参数。
    使用方法：在当前命令行下打 jps(需要JAVA_HOME，没有的话，到改程序的目录下打) 。

可惜没有linux下的ps好用，名称不好用。但是在第四个工具jconsole的界面里面会有具体JAR包的名称。

/data/jdk1.6.0_06/bin/jps

6360 Resin

6322 WatchdogManager

2466 Jps

     2、jstat ：对VM内存使用量进行监控。
    jstat工具特别强大，有众多的可选项，详细查看堆内各个部分的使用量，以及加载类的数量。使用时，需加上查看进程的进程id，和所选参数。以下详细介绍各个参数的意义。
    jstat -class pid:显示加载class的数量，及所占空间等信息。
    jstat -compiler pid:显示VM实时编译的数量等信息。
    jstat -gc pid:可以显示gc的信息，查看gc的次数，及时间。其中最后五项，分别是young gc的次数，young gc的时间，full gc的次数，full gc的时间，gc的总时间。
    jstat -gccapacity:可以显示，VM内存中三代（young,old,perm）对象的使用和占用大小，如：PGCMN显示的是最小perm的内存使用量，PGCMX显示的是perm的内存最大使用量，PGC是当前新生成的perm内存占用量，PC是但前perm内存占用量。其他的可以根据这个类推， OC是old内纯的占用量。
    jstat -gcnew pid:new对象的信息。
    jstat -gcnewcapacity pid:new对象的信息及其占用量。
    jstat -gcold pid:old对象的信息。
    jstat -gcoldcapacity pid:old对象的信息及其占用量。
    jstat -gcpermcapacity pid: perm对象的信息及其占用量。
    jstat -util pid:统计gc信息统计。
    jstat -printcompilation pid:当前VM执行的信息。
    除了以上一个参数外，还可以同时加上两个数字，如：jstat -printcompilation 3024 250 6是每250毫秒打印一次，一共打印6次，还可以加上-h3每三行显示一下标题。

    3、jmap 是一个可以输出所有内存中对象的工具，甚至可以将VM 中的heap，以二进制输出成文本。使用方法 jmap -histo pid。如果连用 SHELL jmap -histo pid>a.log可以将其保存到文本中去（windows下也可以使用），在一段时间后，使用文本对比工具，可以对比出GC回收了哪些对象。 jmap -dump:format=b,file=f1 3024可以将3024进程的内存heap输出出来到f1文件里。

    4、jconsole 是一个用java写的GUI程序，用来监控VM，并可监控远程的VM，非常易用，而且功能非常强。由于是GUI程序，这里就不详细介绍了，不会的地方可以参考ＳＵＮ的官方文档。
    使用方法：命令行里打 jconsole，选则进程就可以了。

    友好提示：windows查看进程号，由于任务管理器默认的情况下是不显示进程id号的，所以可以通过如下方法加上。ctrl+alt+del打开任务管理器，选择‘进程’选项卡，点‘查看’->''选择列''->加上''PID''，就可以了。当然还有其他很好的选项。

jstack

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 ] pid

$jstack [ option ] executable core

$jstack [ option ] [server-id@]remote-hostname-or-IP

常用参数说明

OPTIONS

-F jstack [-l] pid无法响应时，强制打印堆栈

-l l长列表. 打印关于锁的附加信息,例如属于java.util.concurrent的ownable synchronizers列表.

-m 混合模式输出(包括java和本地c/c++片段)堆栈。

pid: java应用程序的进程号,一般可以通过jps来获得;

executable:产生core dump的java可执行程序;

core:打印出的core文件;

remote-hostname-or-ip:远程debug服务器的名称或IP;

server-id: 唯一id,假如一台主机上多个远程debug服务;

使用示例

blue@blue-pc:~$ jps -ml
5661 org.apache.catalina.startup.Bootstrap 
blue@blue-pc:~$ jstack 5661
2013-04-16 21:09:27
Full thread dump Java HotSpot(TM) Server VM (20.10-b01 mixed mode):

"Attach Listener" daemon prio=10 tid=0x70e95400 nid=0x2265 waiting on condition [0x00000000]
   java.lang.Thread.State: RUNNABLE

"http-bio-8080-exec-20" daemon prio=10 tid=0x08a35800 nid=0x1d42 waiting on condition [0x70997000]
   java.lang.Thread.State: WAITING (parking)
    at sun.misc.Unsafe.park(Native Method)
    - parking to wait for  <0x766a27b8> (a java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer$ConditionObject)
    at java.util.concurrent.locks.LockSupport.park(LockSupport.java:156)
    at java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer$ConditionObject.await(AbstractQueuedSynchronizer.java:1987)
    at java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue.take(LinkedBlockingQueue.java:399)
    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:947)
    at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.run(ThreadPoolExecutor.java:907)
    at java.lang.Thread.run(Thread.java:662)
........

一般情况下，通过jstack输出的线程信息主要包括：jvm自身线程、用户线程等。其中jvm线程会在jvm启动时就会存在。对于用户线程则是在用户访问时才会生成。

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：

1

2

3

4

 
         -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：

1

2

3

 
         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()。

C、 jmap（Memory Map）和jhat（Java Heap Analysis Tool）

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

2

3

 
         jmap [option] pid
        
         jmap [option] executable core
        
         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 -permstat pid`

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 -heap pid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：

 
         root@ubuntu:/
         # jmap -heap 21711
        
         Attaching to process ID 21711, please wait...
        
         Debugger attached successfully.
        
         Server compiler detected.
        
         JVM version is 20.10-b01
        
         using thread-
         local 
         object allocation.
        
         Parallel GC with 4 thread(s)
        
         Heap Configuration:
        
         MinHeapFreeRatio = 40
        
         MaxHeapFreeRatio = 70
        
         MaxHeapSize      = 2067791872 (1972.0MB)
        
         NewSize          = 1310720 (1.25MB)
        
         MaxNewSize       = 17592186044415 MB
        
         OldSize          = 5439488 (5.1875MB)
        
         NewRatio         = 2
        
         SurvivorRatio    = 8
        
         PermSize         = 21757952 (20.75MB)
        
         MaxPermSize      = 85983232 (82.0MB)
        
         Heap Usage:
        
         PS Young Generation
        
         Eden Space:
        
         capacity = 6422528 (6.125MB)
        
         used     = 5445552 (5.1932830810546875MB)
        
         free     
         = 976976 (0.9317169189453125MB)
        
         84.78829520089286% used
        
         From Space:
        
         capacity = 131072 (0.125MB)
        
         used     = 98304 (0.09375MB)
        
         free     
         = 32768 (0.03125MB)
        
         75.0% used
        
         To Space:
        
         capacity = 131072 (0.125MB)
        
         used     = 0 (0.0MB)
        
         free     
         = 131072 (0.125MB)
        
         0.0% used
        
         PS Old Generation
        
         capacity = 35258368 (33.625MB)
        
         used     = 4119544 (3.9287033081054688MB)
        
         free     
         = 31138824 (29.69629669189453MB)
        
         11.683876009235595% used
        
         PS Perm Generation
        
         capacity = 52428800 (50.0MB)
        
         used     = 26075168 (24.867218017578125MB)
        
         free     
         = 26353632 (25.132781982421875MB)
        
         49.73443603515625% used
        
         ....

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：

 
         root@ubuntu:/
         # jmap -histo:live 21711 | more
        
         num     
         #instances         #bytes  class name
        
         ----------------------------------------------
        
         1:         38445        5597736  <constMethodKlass>
        
         2:         38445        5237288  <methodKlass>
        
         3:          3500        3749504  <constantPoolKlass>
        
         4:         60858        3242600  <symbolKlass>
        
         5:          3500        2715264  <instanceKlassKlass>
        
         6:          2796        2131424  <constantPoolCacheKlass>
        
         7:          5543        1317400  [I
        
         8:         13714        1010768  [C
        
         9:          4752        1003344  [B
        
         10:          1225         639656  <methodDataKlass>
        
         11:         14194         454208  java.lang.String
        
         12:          3809         396136  java.lang.Class
        
         13:          4979         311952  [S
        
         14:          5598         287064  [[I
        
         15:          3028         266464  java.lang.reflect.Method
        
         16:           280         163520  <objArrayKlassKlass>
        
         17:          4355         139360  java.util.HashMap$Entry
        
         18:          1869         138568  [Ljava.util.HashMap$Entry;
        
         19:          2443          97720  java.util.LinkedHashMap$Entry
        
         20:          2072          82880  java.lang.ref.SoftReference
        
         21:          1807          71528  [Ljava.lang.Object;
        
         22:          2206          70592  java.lang.ref.WeakReference
        
         23:           934          52304  java.util.LinkedHashMap
        
         24:           871          48776  java.beans.MethodDescriptor
        
         25:          1442          46144  java.util.concurrent.ConcurrentHashMap$HashEntry
        
         26:           804          38592  java.util.HashMap
        
         27:           948          37920  java.util.concurrent.ConcurrentHashMap$Segment
        
         28:          1621          35696  [Ljava.lang.Class;
        
         29:          1313          34880  [Ljava.lang.String;
        
         30:          1396          33504  java.util.LinkedList$Entry
        
         31:           462          33264  java.lang.reflect.Field
        
         32:          1024          32768  java.util.Hashtable$Entry
        
         33:           948          31440  [Ljava.util.concurrent.ConcurrentHashMap$HashEntry;

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

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 pid`

我一样地对上面进程ID为21711进行Dump：

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         root@ubuntu:/
         # jmap -dump:format=b,file=/tmp/dump.dat 21711     
        
         Dumping heap to 
         /tmp/dump
         .dat ...
        
         Heap dump 
         file 
         created

dump出来的文件可以用MAT、VisualVM等工具查看，这里用jhat查看：

 
         root@ubuntu:/
         # jhat -port 9998 /tmp/dump.dat
        
         Reading from 
         /tmp/dump
         .dat...
        
         Dump 
         file 
         created Tue Jan 28 17:46:14 CST 2014
        
         Snapshot 
         read
         , resolving...
        
         Resolving 132207 objects...
        
         Chasing references, expect 26 dots..........................
        
         Eliminating duplicate references..........................
        
         Snapshot resolved.
        
         Started HTTP server on port 9998
        
         Server is ready.

注意如果Dump文件太大，可能需要加上-J-Xmx512m这种参数指定最大堆内存，即jhat -J-Xmx512m -port 9998 /tmp/dump.dat。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 \| outputOptions vmid [interval[s\|ms] [count]] ]`

vmid是Java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：

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         root@ubuntu:/
         # jstat -gc 21711 250 4
        
         S0C    S1C    S0U    S1U      EC       EU        OC         OU       PC     PU    YGC     YGCT    FGC    FGCT     GCT   
        
         192.0  192.0   64.0   0.0    6144.0   1854.9   32000.0     4111.6   55296.0 25472.7    702    0.431   3      0.218    0.649
        
         192.0  192.0   64.0   0.0    6144.0   1972.2   32000.0     4111.6   55296.0 25472.7    702    0.431   3      0.218    0.649
        
         192.0  192.0   64.0   0.0    6144.0   1972.2   32000.0     4111.6   55296.0 25472.7    702    0.431   3      0.218    0.649
        
         192.0  192.0   64.0   0.0    6144.0   2109.7   32000.0     4111.6   55296.0 25472.7    702    0.431   3      0.218    0.649

要明白上面各列的意义，先看JVM堆内存布局：

可以看出：

1 2	`堆内存 = 年轻代 + 年老代 + 永久代` `年轻代 = Eden区 + 两个Survivor区（From和To）`

现在来解释各列含义：

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         S0C、S1C、S0U、S1U：Survivor 0
         /1
         区容量（Capacity）和使用量（Used）
        
         EC、EU：Eden区容量和使用量
        
         OC、OU：年老代容量和使用量
        
         PC、PU：永久代容量和使用量
        
         YGC、YGT：年轻代GC次数和GC耗时
        
         FGC、FGCT：Full GC次数和Full GC耗时
        
         GCT：GC总耗时

E、hprof（Heap/CPU Profiling Tool）

hprof能够展现CPU使用率，统计堆内存使用情况。

语法格式如下：

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         java -agentlib:hprof[=options] ToBeProfiledClass
        
         java -Xrunprof[:options] ToBeProfiledClass
        
         javac -J-agentlib:hprof[=options] ToBeProfiledClass

完整的命令选项如下：

 
         Option Name and Value  Description                    Default
        
         ---------------------  -----------                    -------
        
         heap=dump|sites|all    heap profiling                 all
        
         cpu=samples|
         times
         |old  CPU usage                      off
        
         monitor=y|n            monitor contention             n
        
         format
         =a|b             text(txt) or binary output     a
        
         file
         =<
         file
         >            write data to 
         file             
         java.hprof[.txt]
        
         net=<host>:<port>      send data over a socket        off
        
         depth=<size>           stack trace depth              4
        
         interval=<ms>          sample interval 
         in 
         ms          10
        
         cutoff=<value>         output cutoff point            0.0001
        
         lineno=y|n             line number 
         in 
         traces?         y
        
         thread=y|n             thread 
         in 
         traces?              n
        
         doe=y|n                dump on 
         exit
         ?                  y
        
         msa=y|n                Solaris micro state accounting n
        
         force=y|n              force output to <
         file
         >         y
        
         verbose=y|n            print messages about dumps     y