效能監控之常見JDK命令列工具整理

「這是我參與11月更文挑戰的第20天，活動詳情檢視：2021最後一次更文挑戰」

---

一、概述

我們在做效能分析的時候，知識、經驗是關鍵基礎，資料是依據，工具是運用知識處理資料的手段。這裡說的資料包括：執行引數、執行日誌、異常堆疊、GC日誌、執行緒快照（threaddump/javacore 檔案）、堆轉儲快照（heapdump/hprof 檔案）等。

本文只討論JDK8的常用引數及工具。

二、JVM 引數型別

引數型別大概可以分為三類：

• 標準引數
• X引數
• XX引數

1、標準引數

JVM各個版本基本上不變的引數

舉栗子：

• -help
• -server
• -client
• -version
• -showversion
• -cp
• -classpath

2、-X 引數

一般用的不多，不同版本的JVM可能有變化

舉栗子： -Xint:完全解釋執行，不會轉換成原生代碼

-Xcomp:第一次使用就編譯成原生代碼，第一次比較慢

-Xmixed:混合模式，JVM自己來決定是否編譯成原生代碼

3、-XXX 引數

非標準化引數,相對不太穩定，主要用於JVM調優和Debug，主要分為Boolean與非Boolean兩種型別

3.1、Boolean 型別

格式：-XX:[+-]表示啟用或者禁用name屬性 比如：

• -XX:+UseConcMarkSweepGC啟用CMS垃圾回收器
• -XX:+UseG1GC 啟用G1垃圾回收器

3.2、非 Boolean 型別

格式：-XX:=表示name的屬性的值是value 比如：

• -XX:MaxGCPauseMilis=500(GC最大停頓時間為500毫秒)
• XX:GCTimeRatio=19
• -Xmx -Xms
  • -Xms等價於-XX:InitialHeapSize(初始化堆大小)
  • --Xms等價於-XX:MaxHeapSize（最大堆大小）

三、執行時 JVM 引數檢視(最關鍵)

• -XX:+PrintFlagsInitial(初始值)
• -XX:+PrintFlagsFinal(最終值)

列表內容 - =表示預設值 - :=被使用者或JVM修改後的值

儲存成文字下載下來大概有700多個引數

• -XX:+UnlockExperimentaIVMOptions(解鎖實驗引數才能賦值)
• -XX:+UnlockDiagnosticVMoptions(解鎖診斷引數)
• -XX:+PrintCommandLineFlags(列印命令列引數)

1、jps（JVM Process Status Tool）

虛擬機器程序狀態工具，即可檢視執行態的Java程序，使用頻度最高的JDK命令列工具之一，因為其他工具大多需要輸入它查詢到LVMID（Local Virtual machine Identifier）來確定監控哪一個程序

jps命令格式：

$jps [ options ] [ hostid ]$

jps工具主要選項： | 選項 | 作用| | ------------- |:-------------| | -q | 只輸出LVMID，省略類名 | | -m | 輸出JVM Main函式的引數 | |-l | 輸出類名，如果是JAR，輸出其路徑| |-v| 輸出JVM啟動引數|

舉栗子： 檢視執行java程序PID

jps -l 檢視完全類名

官方參考連結：http://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/tools/unix/jps.html

2、jinfo（Configuration Info for Java）

JVM配置資訊工具，可實時檢視和調整JVM的各項引數

命令格式：

$jinfo [ option ] pid$

檢視執行中java程序的引數

• jinfo -flag name pid：當前設定的引數
• jin -flags name pid：賦值的引數

舉栗子： 檢視最大記憶體

檢視垃圾回收器，是否啟用

3、jstat（JVM Statistics Monitoring Tool）

監控JVM各種執行狀態資訊的命令列工具，可以監控JVM中的類載入、記憶體、GC、JIT編譯等執行資料

命令格式： $jstat [ generalOption | outputOptions vmid [ interval[s|ms] [ count ] ]$

舉栗子：

• -class 類載入器
• -compiler JIT
• -gc GC狀態
• -printcomplilation HotSpot編譯統計
• -gccapacity 各區大小
• -gccause 最後一次GC統計和原因
• -gcnew 年輕代狀態
• -gcnewcapacity 年輕代大小
• -gcold 年老代大小
• -gcoldcapacity 年老代大小
• -gcutil GC彙總統計

檢視類裝載，解除安裝數量，總空間以及類裝載耗費的時間

官方參考連結：http://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/tools/unix/jstat.html

4、垃圾回收（效能監控非常有用）

實時動態檢視記憶體變化

• S0C、S1C、S0U、S1U：S0和S1的總量與使用量 -EC、EU：Eden區總量與使用量
• OC、OU：Old區總量與使用量
• MC、MU：Metaspace區總量與使用量
• CCSC、CCSU：壓縮類空間總量與使用量
• YGC、YGCT：YoungGC的次數與時間
• FGC、FGCT：FullGC的次數與時間
• GCT：總的GC時間

5、JIT 編譯

• -complier：輸出JIT編譯器編譯過的方法、耗時等資訊
• -printcomplilation：輸出已經被JIT編譯的方法

6、jmap（Memory Map for Java）

JAVA記憶體映像工具，一方面用於生成堆轉儲存快照（heapdump或dump檔案），另一方面可以查詢finalize執行佇列、Java堆和永久代的詳細資訊，如空間使用率、當前使用的垃圾收集器等

jmap命令格式： $jmap [ options ] pid$ $jmap [ options ] executable core$ $jmap [ options ] [ pid ] [email protected] ] remote-hostname-or-IP$

jmap工具主要選項 | 選項 | 作用| | ------------- |:-------------| | -dump | 生成JAVA堆轉儲快照| |-finalize| 顯示在F-Queue中等待finalizer執行緒執行finalize方法的物件| |-heap |顯示堆詳細資訊，如使用的垃圾回收器、引數配置、分代狀況等| |-histo |顯示堆中物件的統計資訊，包括類、例項數量、合計容量等| |-permstat |以ClassLoader為統計口徑顯示永久代的記憶體狀態| |-F| 強制生成dump快照|

使用jmap生成dump檔案

jmap列印記憶體直方圖或heap資訊

官方參考連結：http://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/tools/unix/jmap.html

7、jstack（Stack Track for Java）

JAVA堆疊跟蹤工具，用於生成JVM當前時刻的執行緒快照（threaddump或javacore檔案）。執行緒快照即當前JVM每一條執行緒正在執行的方法堆疊集合

主要用途：定位執行緒長時間停頓的原因，如：執行緒死鎖、死迴圈、請求外部資源導致的長時間等待等。

jstack命令格式： $jstack [ options ] pid$ $jstack [ options ] executable core$ $jstack [ options ] [ [email protected] ] remote-hostname-or-IP$

jstack工具主要選項： | 選項 | 作用| | ------------- |:-------------| |-F |強制輸出執行緒堆疊| |-l| 除堆疊外，顯示關於鎖的附加資訊| |-m |如果呼叫本地方法的話，可以顯示C++的資訊|

使用jstack生成執行緒堆疊，jstack -l 23554 > test.threaddump儲存到檔案

官方參考連結：http://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/tools/unix/jstack.html

舉個小栗子： Java程式抓最耗CPU的執行緒，可以通過這麼幾步：

1. 通過top命令（top之後再按shift+H可以顯示執行緒）檢視CPU使用率高的執行緒；
2. 將這個執行緒號轉換為16進位制，如：printf %x；
3. 使用jps檢視伺服器的Java程序號；
4. 使用jstack [程序號]列印當前的程序堆疊；
5. 從列印的資訊中，找到第2步得到的執行緒號，看看這個執行緒在做什麼。 不一定一次就能抓準執行緒狀態，可以第1步時多記幾個執行緒。

四、JVM 記憶體結構

• 堆區：S0和S1大小相同，同一個時間點上只有一個啟用，另一個是空的
• 非堆區：作業系統的本地記憶體，獨立於JVM的堆區之外的
• Metaspace：JDK8新特性
• CCS：啟用短指標才會有
• CodeCache：把JAVA程式碼轉換為Native程式碼存在此處，如果沒有開啟JIT編譯，此處記憶體不存在
• CCS：啟用短指標的時候存到此處