现实企业级Java应用开发、维护中，有时候我们会碰到下面这些问题：
-
OutOfMemoryError，内存不足
-
内存泄露
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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、维护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。
而且这些监控、调优工具的使用，无论你是运维、开发、测试，都是必须掌握的。
1、?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：
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：
[email?protected]:/#?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
2、?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]?[[email?protected]]remote-hostname-or-ip
? ? 命令行参数选项说明如下：
-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：
[email?protected]:/#?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
printf?"%xn"?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：
[email?protected]:/#?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()。
3、?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：
jmap?[option]?pid
jmap?[option]?executable?core
jmap?[option]?[[email?protected]]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。
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：
[email?protected]:/#?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：
[email?protected]:/#?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：
jmap?-dump:format=b,file=dumpFileName pid
? ? 我一样地对上面进程ID为21711进行Dump：
[email?protected]:/#?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：
[email?protected]:/#?jhat?-port?9998?/tmp/dump.dat
Reading?from?/tmp/dump.dat...
Dump?file?created?Tue?Jan?28?17:46:14?CST?2014Snapshot?read,?resolving...
Resolving?132207?objects...
Chasing?references,?expect?26?dots..........................
Eliminating?duplicate?references..........................
Snapshot?resolved.
Started?HTTP?server?on?port?9998Server?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）。
4、jstat（JVM统计监测工具）
? ? 语法格式如下：
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：
[email?protected]:/#?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：
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：
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
5、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：
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
? ? 来几个官方指南上的实例。
? ? CPU Usage Sampling Profiling(cpu=samples)的例子：
java?-agentlib:hprof=cpu=samples,interval=20,depth=3?Hello
? ? 上面每隔20毫秒采样CPU消耗信息，堆栈深度为3，生成的profile文件名称是java.hprof.txt，在当前目录。?
? ? CPU Usage Times Profiling(cpu=times)的例子，它相对于CPU Usage Sampling Profile能够获得更加细粒度的CPU消耗信息，能够细到每个方法调用的开始和结束，它的实现使用了字节码注入技术（BCI）：
javac?-J-agentlib:hprof=cpu=times?Hello.java
? ? Heap Allocation Profiling(heap=sites)的例子：
javac?-J-agentlib:hprof=heap=sites?Hello.java
? ? Heap Dump(heap=dump)的例子，它比上面的Heap Allocation Profiling能生成更详细的Heap Dump信息：
javac?-J-agentlib:hprof=heap=dump?Hello.java
????虽然在JVM启动参数中加入-Xrunprof:heap=sites参数可以生成CPU/Heap Profile文件，但对JVM性能影响非常大，不建议在线上服务器环境使用。
