JVM性能调优监控工具

• 一、javah命令(C Header and Stub File Generator)
• 二、jps命令(Java Virtual Machine Process Status Tool)
  • 1、介绍
  • 2、命令格式
  • 3、常用参数说明
  • 4、服务器标识
  • 5、使用示例
    • 5.1、列出本地的Java进程
    • 5.2、列出远程的Java进程
• 三、jstack命令(Java Stack Trace)
  • 1、介绍
  • 2、命令格式
  • 3、常用参数说明
    • 1)、options：
    • 2）、基本参数：
  • 4、使用示例
• 四、jstat命令(Java Virtual Machine Statistics Monitoring Tool)
  • 1、介绍
  • 2、语法
  • 3、不同的统计维度（statOption）及输出说明
• 五、jmap命令(Java Memory Map)
  • 1、介绍
  • 2、命令格式
  • 3、参数说明
    • 1)、options：
    • 2）、基本参数：
  • 4、使用示例
• 六、jinfo命令(Java Configuration Info)
• 七、jconsole命令(Java Monitoring and Management Console)
• 八、jvisualvm命令(Java Virtual Machine Monitoring, Troubleshooting, and Profiling Tool)
• 九、jhat命令(Java Heap Analyse Tool)
• 十、Jdb命令(The Java Debugger)

本文介绍jvm 性能调优

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。

一、javah命令(C Header and Stub File Generator)

javah是用于根据JAVA本地方法，生成对应的c语言头文件及相应的stub文件的命令，使用比较简单，使用示例可以查看这篇文章： JNI简单示例,包括C语言实现及调用 。

二、jps命令(Java Virtual Machine Process Status Tool)

1、介绍

用来查看基于HotSpot的JVM里面中，所有具有访问权限的Java进程的具体状态, 包括进程ID，进程启动的路径及启动参数等等，与unix上的ps类似，只不过jps是用来显示java进程，可以把jps理解为ps的一个子集。 使用jps时，如果没有指定hostid，它只会显示本地环境中所有的Java进程；如果指定了hostid，它就会显示指定hostid上面的java进程，不过这需要远程服务上开启了jstatd服务，可以参看前面的jstatd章节来启动jstad服务。

2、命令格式

jps [ options ] [ hostid ]

3、常用参数说明

-q 忽略输出的类名、Jar名以及传递给main方法的参数，只输出pid。 -m 输出传递给main方法的参数，如果是内嵌的JVM则输出为null。 -l 输出应用程序主类的完整包名，或者是应用程序JAR文件的完整路径。 -v 输出传给JVM的参数。 -V 输出通过标记的文件传递给JVM的参数（.hotspotrc文件，或者是通过参数-XX:Flags=指定的文件）。 -J 用于传递jvm选项到由javac调用的java加载器中，例如，“-J-Xms48m”将把启动内存设置为48M，使用-J选项可以非常方便的向基于Java的开发的底层虚拟机应用程序传递参数。

4、服务器标识

hostid指定了目标的服务器，它的语法如下： [protocol:][[//]hostname][:port][/servername] protocol - 如果protocol及hostname都没有指定，那表示的是与当前环境相关的本地协议，如果指定了hostname却没有指定protocol，那么protocol的默认就是rmi。 hostname - 服务器的IP或者名称，没有指定则表示本机。 port - 远程rmi的端口，如果没有指定则默认为1099。 Servername - 注册到RMI注册中心中的jstatd的名称。

5、使用示例

5.1、列出本地的Java进程

不带任何参数

fenglibin@libin:~$ jps
11644 Main
1947 
12843 Jps

带-v参数

fenglibin@libin:~$ jps -v
11644 Main -agentlib:jdwp=transport=dt_socket,suspend=y,address=localhost:43467 -Dfile.encoding=GBK
1947  -Dosgi.requiredJavaVersion=1.5 -XX:MaxPermSize=256m -Xms40m -Xmx512m
12858 Jps -Denv.class.path=/home/fenglibin/java6/lib/dt.jar:/home/fenglibin/java6/lib/tools.jar::/usr/bin/libtool:/usr/bin/autoconf:/usr/local/BerkeleyDB.4.8/lib -Dapplication.home=/home/fenglibin/java6 -Xms8m

带-l参数

fenglibin@libin:~$ jps -l
11644 com.alibaba.china.webww.core.Main
12870 sun.tools.jps.Jps
1947

5.2、列出远程的Java进程

在jstatd章节，我们有通过：

rmiregistry 2020&jstatd -J-Djava.security.policy=all.policy -p 2020 -n AlternateJstatdServerName

启动了名为AlternateJstatdServerName的jstatd服务，那么我们此时就可以通过该服务列出其有权限访问的Java进程。

fenglibin@libin:~$ jps 10.1.1.234:2020/AlternateJstatdServerName
29556 Bootstrap
28671 WSPreLauncher
2602 RegistryImpl
18272 Test
2603 Jstatd

三、jstack命令(Java Stack Trace)

1、介绍

jstack用于打印出给定的java进程ID或core file或远程调试服务的Java堆栈信息，如果是在64位机器上，需要指定选项”-J-d64”，Windows的jstack使用方式只支持以下的这种方式：

jstack [-l] pid

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。

2、命令格式

jstack [ option ] pid
jstack [ option ] executable core
jstack [ option ] [server-id@]remote-hostname-or-IP

3、常用参数说明

1)、options：

executable Java executable from which the core dump was produced. (可能是产生core dump的java可执行程序) core 将被打印信息的core dump文件 remote-hostname-or-IP 远程debug服务的主机名或ip server-id 唯一id,假如一台主机上多个远程debug服务

2）、基本参数：

-F当’jstack [-l] pid’没有相应的时候强制打印栈信息 -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打印java和native c/c++框架的所有栈信息. -h | -help打印帮助信息 pid 需要被打印配置信息的java进程id,可以用jps查询.

4、使用示例

四、jstat命令(Java Virtual Machine Statistics Monitoring Tool)

1、介绍

Jstat用于监控基于HotSpot的JVM，对其堆的使用情况进行实时的命令行的统计，使用jstat我们可以对指定的JVM做如下监控：

• 类的加载及卸载情况
• 查看新生代、老生代及持久代的容量及使用情况
• 查看新生代、老生代及持久代的垃圾收集情况，包括垃圾回收的次数及垃圾回收所占用的时间
• 查看新生代中Eden区及Survior区中容量及分配情况等 jstat工具特别强大，它有众多的可选项，通过提供多种不同的监控维度，使我们可以从不同的维度来了解到当前JVM堆的使用情况。详细查看堆内各个部分的使用量，使用的时候必须加上待统计的Java进程号，可选的不同维度参数以及可选的统计频率参数。 它主要是用来显示GC及PermGen相关的信息，如果对GC不怎么了解，先看这篇文章： 非常详细GC学习笔记，否则其中即使你会使用jstat这个命令，你也看不懂它的输出。

2、语法

jstat [ generalOption | outputOptions vmid [interval[s|ms] [count]] ]

generalOption - 单个的常用的命令行选项，如-help, -options, 或 -version。

outputOptions - 一个或多个输出选项，由单个的statOption选项组成，可以和-t, -h, and -J等选项配合使用。

statOption： 根据jstat统计的维度不同，可以使用如下表中的选项进行不同维度的统计，不同的操作系统支持的选项可能会不一样，可以通过-options选项，查看不同操作系统所支持选项，如：

-h n

用于指定每隔几行就输出列头，如果不指定，默认是只在第一行出现列头。

-J javaOption

用于将给定的javaOption传给java应用程序加载器，例如，“-J-Xms48m”将把启动内存设置为48M。如果想查看可以传递哪些选项到应用程序加载器中，可以相看如下的文档：

• Linux and Solaris
• Windows

-t n

用于在输出内容的第一列显示时间戳，这个时间戳代表的时JVM开始启动到现在的时间（注：在IBM JDK5中是没有这个选项的）。

vmid - VM的进程号，即当前运行的java进程号。

还有两个关于显示频率的选项：

interval – 间隔时间，单位可以是秒或者毫秒，通过指定s或ms确定，默认单位为毫秒。

count - 打印次数，如果缺省则打印无数次。

3、不同的统计维度（statOption）及输出说明

-class 类加载情况的统计

-compiler HotSpot中即时编译器编译情况的统计

-gc JVM中堆的垃圾收集情况的统计

-gccapacity 新生代、老生代及持久代的存储容量情况

-gccause 这个选项用于查看垃圾收集的统计情况（这个和-gcutil选项一样），如果有发生垃圾收集，它还会显示最后一次及当前正在发生垃圾收集的原因，它比-gcutil会多出最后一次垃圾收集原因以及当前正在发生的垃圾收集的原因。 用于查看垃圾收集的统计情况，包括最近发生垃圾的原因

-gcnew 新生代垃圾收集的情况

-gcnewcapacity 新生代的存储容量情况

-gcold 老生代及持久代发生GC的情况

-gcoldcapacity 老生代的存储容量情况

-gcuti 新生代、老生代及持代垃圾收集的情况

-printcompilation HotSpot编译方法的统计

五、jmap命令(Java Memory Map)

1、介绍

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）。 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，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=outfile 3024可以将3024进程的内存heap输出出来到outfile文件里，再配合MAT（内存分析工具(Memory Analysis Tool）或与jhat (Java Heap Analysis Tool)一起使用，能够以图像的形式直观的展示当前内存是否有问题。 64位机上使用需要使用如下方式：jmap -J-d64 -heap pid

2、命令格式

SYNOPSIS
       jmap [ option ] pid
       jmap [ option ] executable core
       jmap [ option ] [server-id@]remote-hostname-or-IP

3、参数说明

1)、options：

executable Java executable from which the core dump was produced. (可能是产生core dump的java可执行程序) core 将被打印信息的core dump文件 remote-hostname-or-IP 远程debug服务的主机名或ip server-id 唯一id,假如一台主机上多个远程debug服务

2）、基本参数：

-dump:[live,]format=b,file=使用hprof二进制形式,输出jvm的heap内容到文件=. live子选项是可选的，假如指定live选项,那么只输出活的对象到文件.

-finalizerinfo 打印正等候回收的对象的信息.

-heap 打印heap的概要信息，GC使用的算法，heap的配置及wise heap的使用情况.

-histo[:live] 打印每个class的实例数目,内存占用,类全名信息. VM的内部类名字开头会加上前缀”*”. 如果live子参数加上后,只统计活的对象数量.

-permstat 打印classload和jvm heap长久层的信息. 包含每个classloader的名字,活泼性,地址,父classloader和加载的class数量. 另外,内部String的数量和占用内存数也会打印出来.

-F 强迫.在pid没有相应的时候使用-dump或者-histo参数.在这个模式下,live子参数无效.

-h | -help 打印辅助信息.

-J 传递参数给jmap启动的jvm.

pid 需要被打印配相信息的java进程id,创业与打工的区别 - 博文预览,可以用jps查问.

4、使用示例

1)、[fenglb@ccbu-156-5 ~]$ jmap -histo 4939

2）、[fenglb@ccbu-156-5 ~]$ jmap -dump:format=b,file=test.bin 4939

六、jinfo命令(Java Configuration Info)

jinfo可以输出并修改运行时的java 进程的opts。用处比较简单，用于输出JAVA系统参数及命令行参数。用法是jinfo -opt pid 如：查看2788的MaxPerm大小可以用 jinfo -flag MaxPermSize 2788。

七、jconsole命令(Java Monitoring and Management Console)

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。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。命令行里打 jconsole，选则进程就可以了。 需要注意的就是在运行jconsole之前，必须要先设置环境变量DISPLAY，否则会报错误，Linux下设置环境变量如下： export DISPLAY=:0.0

八、jvisualvm命令(Java Virtual Machine Monitoring, Troubleshooting, and Profiling Tool)

jvisualvm同jconsole都是一个基于图形化界面的、可以查看本地及远程的JAVA GUI监控工具，Jvisualvm同jconsole的使用方式一样，直接在命令行打入Jvisualvm即可启动，不过Jvisualvm相比，界面更美观一些，数据更实时

九、jhat命令(Java Heap Analyse Tool)

Jhat用于对JAVA heap进行离线分析的工具，他可以对不同虚拟机中导出的heap信息文件进行分析，如Linux上导出的文件可以拿到WINDOWS上进行分析，可以查找诸如内存方面的问题，使用方式可以查看这篇文章： http://blog.csdn.net/gtuu0123/archive/2010/11/27/6039474.aspx 不过jhat和MAT比较起来，就没有MAT那么直观了，MAT是以图形界面的方式展现结果，MAT的使用方式可以参看文章： http://blog.csdn.net/fenglibing/archive/2011/04/02/6298326.aspx

十、Jdb命令(The Java Debugger)

用来对core文件和正在运行的Java进程进行实时地调试，里面包含了丰富的命令帮助您进行调试，它的功能和Sun studio里面所带的dbx非常相似，但 jdb是专门用来针对Java应用程序的。现在应该说日常的开发中很少用到JDB了，因为现在的IDE已经帮我们封装好了，如使用ECLIPSE调用程序就是非常方便的，只要在非常特定的情况下可能会用到这个命令，如远程服务器的维护，没有IDE进行调试，那这个时候JDB应该可以帮上忙。

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：

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：

-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：

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：

printf "%x\n" 21742

root@ubuntu:/# jstack 21711 | grep 54ee
"PollIntervalRetrySchedulerThread" prio=10 tid=0x00007f950043e000 nid=0x54ee in Object.wait() [0x00007f94c6eda000]

// 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) {
    }
}

jmap [option] pid
jmap [option] executable core
jmap [option] [server-id@]remote-hostname-or-ip

jmap -permstat pid

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
   ....

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;

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

jmap -dump:format=b,file=dumpFileName pid

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

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.

jstat [ generalOption | outputOptions vmid [interval[s|ms] [count]] ]

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

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

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

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

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

java -agentlib:hprof=cpu=samples,interval=20,depth=3 Hello

javac -J-agentlib:hprof=cpu=times Hello.java

javac -J-agentlib:hprof=heap=sites Hello.java

javac -J-agentlib:hprof=heap=dump Hello.java