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

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：

?

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-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：

?

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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：

?

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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：

?

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// 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】

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[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

1	jhat -J-Xmx512m dump.hprof

1	jhat -port 7000 mem.dat

• jmap -dump:format=b,file=mem.dat pid #将内存使用的详细情况输出到mem.dat 文件
  通过jhat -port 7000 mem.dat可以将mem.dat的内容以web的方式暴露到网络，访问http://ip-server:7000查看。

 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。

 

 

 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。