监控工具jps、jstack、jmap、jhat、jstat、hprof使用详解

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

jps -m -l

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。

找到java进程，然后得到进程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 "%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：

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：

// 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（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] [server-id@]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：

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

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：

root@ubuntu:/ # 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：

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. 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：

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：

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 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

E、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=: send data over a socket off

depth= stack trace depth 4

interval= sample interval in ms 10

cutoff= 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。

java 启动参数推进

jdk8 CMS -Djava.library.path=/usr/local/lib -server -Xms4096m -Xmx4096m -XX:MaxPermSize=256m -XX:+UnlockExperimentalVMOptions -XX:NewRatio=3 -Xss512k -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:+UseParNewGC -XX:ParallelCMSThreads=4 -XX:CMSFullGCsBeforeCompaction=5 -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection
jdk 8 G1 -Xms1G -Xmx1G -server -XX:MaxPermSize=256M -Xss256K -Dspring.profiles.active=test -XX:+DisableExplicitGC -XX:+UseG1GC -XX:LargePageSizeInBytes=128m -XX:+UseFastAccessorMethods -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:HeapDumpPath=/export/Logs/ddd-demo-boot -Xloggc:/export/Logs/ddd-demo-boot/gc-ddd-demo-boot.log -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCDateStamps

`curl -o /dev/null -m 2 -s -w %{http_code} http://localhost:9001/str/test

starttime=date +'%Y-%m-%d %H:%M:%S' endtime=date +'%Y-%m-%d %H:%M:%S' exceTime=expr $(date --date="$endtime" +%s) - $(date --date="$starttime" +%s);`

JVM性能调优