Java性能调优七种武器

                    Java性能调优七种武器

目录

JDK命令行

Eclipse Memory Analyzer

JMX - Jconsole, VisualVM

Btrace

Flight Recorder Java Mission Control

JProfiler

火焰图

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线上服务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

JDK命令行

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]

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

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：

-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）

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。
1、找出java进程Id, 通过匹配部署在服务器上的java应用名称

ps -ef | grep mibi-admin-timertask

得到进程ID为29051

2、找出该进程内最耗费CPU的线程， TIME列就是各个Java线程耗费的CPU时间

top -Hp 29051

这里得到的pid为：29168
3、得到该pid的十六进制值

printf "%x\n" 29168

该十六进制值为71f0
4、输出进程29051的堆栈信息（是进程pid，不是线程pid）

 ​​​​jstack 29051 | grep 71f0 

可以看到CPU消耗在某个类的方法上，然后匹配相应代码即可。


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。
例如：

jstat -gcutil 62147 1000

jmap 内存使用情况，导出内存镜像文件
 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

jmap -heap pid

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

Eclipse Memory Analyzer（查看内存泄漏）

（线上服务不推荐该工具，因为当dump下来内存数据文件时，可能因为文件过大直接压垮系统，影响线上的服务）
官网：
https://www.eclipse.org/mat/

在Eclipse中安装说明

打开Eclipse->Help->Eclipse Marketplace，搜索memory，如下：
 

打开eclipse后，点击eclipse的file---->open file 找到指定生成的hprof文件位置打开，生成下图报表，选择默认选项 Leak Suspects Report，打开之后的主界面如下图:

第一个菜单：Overview，显示了概要信息，并且展示了MAT常用功能，如下图：

第二个菜单：Histogram，显示了每个类实例的数量和大小，大小包括ShallowHeap，和RetainedHeap，如下图：

第三个菜单：Dominator_tree，列出HeapDump中处于活跃状态的最大的对象，默认按着RetainedHeap排序，很容易找到占用内存最多的对象，如下图：

第四个菜单：OQL，面向对象查询语言（OQL），类似SQL，将类当做表，一个对象当做一条记录行，成员变量当做表中的字段。点击红色叹号（Execute Query），进行查询，如下图：


第五个菜单：ThreadOverride，查看生成HeapDump文件的时候，线程的运行情况，可以用于线程分析，如下图：


 

采用下面的“三步曲”来分析内存泄露问题：

第一步，对问题发生时刻的系统内存状态获取一个整体印象。

第二步，找到最有可能导致内存泄露的元凶，通常也就是消耗内存最多的对象。

最后，去查看这个内存消耗大户的具体情况，看看是否有什么异常的行为。

JMX - Jconsole, VisualVM

Jconsole官网：https://docs.oracle.com/javase/tutorial/jmx/
VisualVM官网：https://visualvm.github.io/

Jconsole
在java的bin目录下即可打开，连接你想连接的Java应用程序。
通过Jconsole工具，可以查看Java应用程序的运行概况，可以监控堆信息、永久区使用情况、类加载情况。
 

如果需要使用JConsole连接远程进程，需要在启动服务器上的java应用时添加参数：

-Dcom.sun.management.jmxremote.host=127.0.0.1
-Dcom.sun.management.jmxremote
-Dcom.sun.management.jmxremote.port=8888
-Dcom.sun.management.jmxremote.ssl=false
-Dcom.sun.management.jmxremote.authenticate=false

进行远程连接时，只需要填写如下远程进程即可：

127.0.0.1：8888

内存监控页面点击"执行GC"按钮，可以强制应用程序执行一次Full Gc。
线程监控页面点击"检测到死锁"按钮，可以自动检测多线程应用程序的死锁情况。
 

VisualVM
可以替代jstat、jmap、jhat、jstack，甚至可以代替Jconsole。在java的bin目录打开后，可以进行本地连接，也可以进行远程连接，远程连接的配置跟上面的Jconsole远程连接时一样。
从java1.7开始，visual vm 就作为JDK的一部分了，打开bin目录下的jvisualvm.exe。

Thread Dump和分析
线程页面提供详细的线程信息，单击“线程Dump”按钮可以导出当前所有线程的堆栈信息，相当于jstack命令。
如果Visual Vm在当前程序中找到死锁，会在页面中给予提示。

性能分析
抽样页面中CPU按钮可以查看CPU占用时间定位到方法，内存按钮可以查看当前程序的堆信息。
CPU采样器可以定位到系统中最消耗资源的方法。另外，如果想统计JDK内置对象的函数调用统计，请勾选设置进行配置。

内存采样器可以实时查看系统中实例的分布情况。

内存快照分析
下图为获取当前应用程序的内存快照，相当于jmap命令。

内存快照分析如下图，基本功能页：概要、类、实例数和OQL控制台。

类页面可以对两个不同的内存快照文件进行比较，帮助我们快速分析同一应用程序在运行的不同时刻，内存数据产生的变化。

Btrace

可以做更精细化的追踪控制。在不停机的情况下，通过字节码注入动态监控系统的运行情况，可以跟踪指定的方法调用、构造函数调用和系统内存等信息。
在Visual VM中安装Btrace插件，点击工具，然后查看可用插件，就能进行安装了。

点击“Trace application"进入BTrace插件页面，在代码区完成Btrace脚本的编写，单击start按钮将BTrace脚本注入选中应用程序。




@OnMethod注释指定要监控的类和方法名称。
@ProbeClassName 类名
@ProbeMethodName 方法名
AnyType[]  传递给方法的参数
下面的脚本是监控每次涉及匹配到的方法的调用时，输出相关信息。

更多详情请参考下面链接：
https://blog.csdn.net/ZYC88888/article/details/81662671

Flight Recorder   Java Mission Control

在java的bin目录下打开jmc.exe这个程序。选中左侧的某个进程的MBean服务器，如下图：

通过左下侧的tab页切换，可以显示内存、线程、诊断命令等。
 

Flight Recorder（飞行记录器）

通过记录程序在一段时间内的运行情况，将记录结果进行分析和展示，可以更进一步对系统的性能进行分析和诊断。前提：要监控的程序必须带以下参数启动：

-XX:+UnlockCommercialFeatures -XX:+FlightRecorder

点击启动飞行器，进行一分钟的数据采集，显示常规的内存和CPU信息，还有代码、线程和I/O等比较重要的信息。

更多学习资料可以参考：
https://github.com/JDKMissionControl/jmc 

JProfiler

最强大，产品化最好，但是收费。
安装教程：https://blog.csdn.net/shiyong1949/article/details/52574896
windows下的使用教程：https://blog.csdn.net/zljain/article/details/81777987

火焰图

功能：快速找到性能瓶颈，改善接口性能。
火焰图是一个SVG格式的图片，图上的每个色块代表的是一个线程栈帧，纵轴方向从下往上表示的是函数调用栈，而横轴方向色块的宽度表示的是函数调用占用CPU的比例。
idea也支持打开火焰图(windows系统的不支持)：
command + shift + alt + / ，快捷键打开下图：

选择Experimental features，对idea.profiler.enabled打勾，配置好，如下图：

执行携带Async Profiler的项 

分析火焰图

得到的图片示例如下，像一团火焰，因此得名火焰图：

y轴表示调用栈，每一层都是一个函数。调用栈越深，火焰就越高，顶部就是正在执行的函数，下方都是它的父函数。

x轴表示抽样数，如果一个函数在x轴占据的宽度越宽，就表示它被抽到的次数多，即执行的时间长。注意，x轴不代表时间，而是所有的调用栈合并后，按字母顺序排列的。

火焰图就是看顶层的哪个函数占据的宽度最大。只要有”平顶”(plateaus)，就表示该函数可能存在性能问题。

除了idea自带，可以在linux环境下载、编译、配置Async Profiler，参考如下：
https://www.jianshu.com/p/3d67d4eaf649