1、JVM监控及诊断工具-命令行篇

1.0 相关问题

你使用过Java虚拟机性能监控和故障处理工具吗？（美图）
怎么打出线程栈信息。（字节跳动）
JVM诊断调优工具用过哪些？ (京东)
怎么获取 Java 程序使用的内存？堆使用的百分比？（国美）
几种常用的内存调试工具你知道哪些？（搜狐）
JVM诊断调优工具用过哪些？ (蚂蚁金服)

1.1 概述

简单命令行工具 在我们刚接触java学习的时候，大家肯定最先了解的两个命令就是javac，java，那么除此之外，还有没有其他的命令可以供我们使用呢？我们进入到安装jdk的bin目录，发现还有一系列辅助工具。这些辅助工具用来获取目标 JVM 不同方面、不同层次的信息，帮助开发人员很好地解决Java应用程序的一些疑难杂症。 mac系统下：

命令行工具1.jpeg

windows系统下：

命令行工具2.bmp

源码： hg.openjdk.java.net/jdk/jdk11/f…

1.2 jps：查看正在运行的Java进程

1.2.1 基本情况

jps(Java Process Status):

显示指定系统内所有的HotSpot虚拟机进程(查看虚拟机进程信息)，可用于查询正在运行的虚拟机进程。

说明：对于本地虚拟机进程来说，进程的本地虚拟机ID与操作系统的进程ID是一致的，是唯一的。

1.2.2 测试代码

见尚硅谷大厂学院 - 《JVM与GC调优专题-宋红康》 - 代码部分

1.2.3 基本语法

它的基本使用语法为： jps [options] [hostid]

我们还可以通过追加参数，来打印额外的信息。

1.2.3.1 options参数

-q :仅仅显示LVMID (local virtual machine id)，即本地虚拟机唯一id。不显示主类的名称等

-l: 输出应用程序主类的全类名或如果进程执行的是jar包，则输出jar完整路径

-m: 输出虚拟机进程启动时传递给主类main()的参数

-v: 列出虚拟机进程启动时的JVM参数。比如：-Xms20m -Xmx50m是启动程序指定的jvm参数。

说明：以上参数可以综合使用。

补充：如果某 Java 进程关闭了默认开启的UsePerfData参数（即使用参数-XX:-UsePerfData），那么jps命令（以及下面介绍的jstat）将无法探知该 Java 进程。

1.2.3.2 hostid参数

1.3 jstat：查看JVM统计信息

1.3.1 基本情况

jstat(JVM Statistics Monitoring Tool)：用于监视虚拟机各种运行状态信息的命令行工具。它可以显示本地或者远程虚拟机进程中的类装载、内存、垃圾收集、JIT编译等运行数据。

在没有GUI图形界面，只提供了纯文本控制台环境的服务器上，它将是运行期定位虚拟机性能问题的首选工具。常用于检测垃圾回收问题以及内存泄漏问题。

官方文档： docs.oracle.com/javase/8/do…

1.3.2 基本语法

它的基本使用语法为： jstat - [-t] [-h] [ []]

查看命令相关参数： jstat -h 或 jstat -help

1.3.2.1 option参数

选项option可以由以下值构成。

类装载相关的：
- -class：显示ClassLoader的相关信息：类的装载、卸载数量、总空间、类装载所消耗的时间等
垃圾回收相关的：
- -gc：显示与GC相关的堆信息。包括Eden区、两个Survivor区、老年代、永久代等的容量、已用空间、GC时间合计等信息。
- -gccapacity：显示内容与-gc基本相同，但输出主要关注Java堆各个区域使用到的最大、最小空间。 -gcutil：显示内容与-gc基本相同，但输出主要关注已使用空间占总空间的百分比。
- -gccause：与-gcutil功能一样，但是会额外输出导致最后一次或当前正在发生的GC产生的原因。
- -gcnew：显示新生代GC状况
- -gcnewcapacity：显示内容与-gcnew基本相同，输出主要关注使用到的最大、最小空间
- -geold：显示老年代GC状况
- -gcoldcapacity：显示内容与-gcold基本相同，输出主要关注使用到的最大、最小空间
- -gcpermcapacity:显示永久代使用到的最大、最小空间。
JIT相关的：
- -compiler：显示JIT编译器编译过的方法、耗时等信息
- -printcompilation：输出已经被JIT编译的方法

1.3.2.2 interval参数

用于指定输出统计数据的周期，单位为毫秒。即：查询间隔

1.3.2.3 count参数

用于指定查询的总次数

1.3.2.4 -t参数

可以在输出信息前加上一个Timestamp列，显示程序的运行时间。单位：秒

1.3.2.5 -h参数

可以在周期性数据输岀时，输出多少行数据后输出一个表头信息

1.4 jinfo：实时查看和修改JVM配置参数

1.4.1 基本情况

jinfo(Configuration Info for Java) 查看虚拟机配置参数信息，也可用于调整虚拟机的配置参数。

在很多情况下，Java应用程序不会指定所有的Java虚拟机参数。而此时，开发人员可能不知道某一个具体的Java虚拟机参数的默认值。在这种情况下，可能需要通过查找文档获取某个参数的默认值。这个査找过程可能是非常艰难的。但有了jinfo工具，开发人员可以很方便地找到Java虚拟机参数的当前值。

jinfo基本情况.bmp

官方帮助文档： docs.oracle.com/en/java/jav…

1.4.2 基本语法

它的基本使用语法为： jinfo [ options ] pid

说明：java 进程ID 必须要加上

jinfo基本语法.bmp

1.4.2.1 查看

1.4.2.1.1 jinfo -sysprops PID

1.4.2.1.2 jinfo -flags PID

1.4.2.1.3 jinfo -flag 具体参数 PID

1.4.2.2 修改

jinfo不仅可以查看运行时某一个Java虚拟机参数的实际取值，甚至可以在运行时修改部分参数，并使之立即生效。

但是，并非所有参数都支持动态修改。参数只有被标记为manageable的flag可以被实时修改。其实，这个修改能力是极其有限的。

可以查看被标记为manageable的参数 java -XX:+PrintFlagsFinal -version | grep manageable

intx CMSAbortablePrecleanWaitMillis            = 100             {manageable}        
intx CMSWaitDuration                           = 2000            {manageable}        
bool HeapDumpAfterFullGC                       = false           {manageable}        
bool HeapDumpBeforeFullGC                      = false           {manageable}        
bool HeapDumpOnOutOfMemoryError                = false           {manageable}        
ccstr HeapDumpPath                             =                 {manageable}        
uintx MaxHeapFreeRatio                         = 100             {manageable}        
uintx MinHeapFreeRatio                         = 0               {manageable}        
bool PrintClassHistogram                       = false           {manageable}        
bool PrintClassHistogramAfterFullGC            = false           {manageable}        
bool PrintClassHistogramBeforeFullGC           = false           {manageable}        
bool PrintConcurrentLocks                      = false           {manageable}        
bool PrintGC                                   = false           {manageable}        
bool PrintGCDateStamps                         = false           {manageable}        
bool PrintGCDetails                            = false           {manageable}        
bool PrintGCTimeStamps                         = false           {manageable}

1.4.2.2.1 针对boolean类型

jinfo -flag [+|-]具体参数 PID

1.4.2.2.2 针对boolean类型

jinfo -flag 具体参数=具体参数值 PID

1.5 jmap：导出内存映像文件&内存使用情况

1.5.1 基本情况

jmap(JVM Memory Map)：作用一方面是获取dump文件（堆转储快照文件，二进制文件），它还可以获取目标Java进程的内存相关信息，包括Java堆各区域的使用情况、堆中对象的统计信息、类加载信息等。

开发人员可以在控制台中输入命令“jmap -help”查阅jmap工具的具体使用方式和一些标准选项配置。

官方帮助文档： docs.oracle.com/en/java/jav…

1.5.2 基本语法

它的基本使用语法为：

jmap [option]
jmap [option] <executable
jmap [option] [server_id@]

其中option包括：

说明：这些参数和linux下输入显示的命令多少会有不同，包括也受jdk版本的影响。

jmap包含的option.bmp

1.5.2.1 -dump

生成Java堆转储快照：dump文件
特别的：-dump:live只保存堆中的存活对象

1.5.2.2 -heap

输出整个堆空间的详细信息，包括GC的使用、堆配置信息，以及内存的使用信息等

1.5.2.3 -histo

输出堆中对象的统计信息，包括类、实例数量和合计容量
特别的：-histo:live只统计堆中的存活对象

1.5.2.4 -permstat

以ClassLoader为统计口径输出永久代的内存状态信息
仅linux/solaris平台有效

1.5.2.5 -finalizerinfo

显示在F-Queue中等待Finalizer线程执行finalize方法的对象
仅linux/solaris平台有效

1.5.2.6 -F

当虚拟机进程对-dump选项没有任何响应时，可使用此选项强制执行生成dump文件
仅linux/solaris平台有效

1.5.2.7 -h | -help

jmap工具使用的帮助命令

1.5.2.7 -J

传递参数给jmap启动的jvm

1.5.3 使用1：导出内存映像文件

一般来说，使用jmap指令生成dump文件的操作算得上是最常用的jmap命令之一,将堆中所有存活对象导出至一个文件之中。

Heap Dump又叫做堆存储文件，指一个Java进程在某个时间点的内存快照。Heap Dump在触发内存快照的时候会保存此刻的信息如下：

All Objects
- Class,fields,primitive values and references
All Classes
- ClassLoader,name,super class,static fields
Garbage Collection Roots
- Objects defined to be reachable by the JVM
Thread Stacks and Local Variables
- The call-stacks of threads at the moment of the snapshot,and per-frame information about local objects

说明：

通常在写Heap Dump文件前会触发一次Full GC，所以heap dump文件里保存的都是FullGC后留下的对象信息。
由于生成dump文件比较耗时，因此大家需要耐心等待，尤其是大内存镜像生成dump文件则需要耗费更长的时间来完成。

1.5.3.1 手动方式

-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError jmap -dump:format=b,file=<filename.hprof>

1.5.3.2 自动方式

当程序发生OOM退出系统时，一些瞬时信息都随着程序的终止而消失，而重现OOM问题往往比较困难或者耗时。此时若能在OOM时，自动导出dump文件就显得非常迫切。

这里介绍一种比较常用的取得堆快照文件的方法，即使用:

-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError：在程序发生OOM时，导出应用程序的当前堆快照。
-XX:HeapDumpPath：可以指定堆快照的保存位置。

比如： -Xmx100m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:HeapDumpPath=D:\m.hprof

jmap -dump:live,format=b,file=<filename.hprof>
-XX:HeapDumpPath=<filename.hprof>

1.5.4 使用2：显示堆内存相关信息

jmap -heap pid
-jmap -histo pid

1.5.5 使用3：其它作用

1.5.5.1 jmap -permstat pid

查看系统的ClassLoader信息

1.5.5.2 jmap -finalizerinfo

査看堆积在finalizer队列中的对象

1.6 jhat：JDK自带堆分析工具

1.6.1 基本情况

jhat(JVM Heap Analysis Tool):

Sun JDK提供的jhat命令与jmap命令搭配使用，用于分析jmap生成的heap dump文件（堆转储快照）。jhat内置了一个微型的HTTP/HTML服务器，生成dump文件的分析结果后，用户可以在浏览器中查看分析结果(分析虚拟机转储快照信息)。

使用了jhat命令，就启动了一个http服务，端口是7000，即http://localhost:7000/，就可以在浏览器里分析。

说明：jhat命令在JDK9、JDK10中已经被删除，官方建议用VisualVM代替。

1.6.2 基本语法

它的基本使用语法为： jhat [option] [dumpfile]

option参数：-stack false|true
- 关闭 | 打开对象分配调用栈跟踪
option参数：-refs false|true
- 关闭 | 打开对象引用跟踪
option参数：-port port-number
- 设置jhat HTTP Server的端口号，默认7000
option参数：-exclude exclude-file
- 执行对象查询时需要排除的数据成员列表文件
option参数：-baseline exclude-file
- 指定一个基准堆转储
option参数：-debug int
- 设置debug级别
option参数：-version
- 启动后显示版本信息就退出
option参数：-J
- 传入启动参数，比如-J -Xmx512m`

1.7 jstack：打印JVM中线程快照

1.7.1 相关问题

JVM的进程有哪些线程启动，有了解吗？（神州租车）

每当使用java命令执行一个带main方法的类时，就会启动JVM（应用程序），实际上就是**在操作系统中启动一个JVM进程，JVM启动时，必然会创建以下5个线程：**

1-main 主线程，执行我们指定的启动类的main方法

2-Reference Handler 处理引用的线程　

3-Finalizer 调用对象的finalize方法的线程，就是垃圾回收的线程　

4-Signal Dispatcher 分发处理发送给JVM信号的线程　　

5-Attach Listener 负责接收外部的命令的线程

Attach Listener ：该线程是负责接收到外部的命令，执行该命令，并且把结果返回给发送者。通常我们会用一些命令去要求jvm给我们一些反馈信息，如：java -version、jmap、jstack等等。如果该线程在jvm启动的时候没有初始化，那么，则会在用户第一次执行jvm命令时，得到启动。

signal dispather：前面我们提到第一个Attach Listener线程的职责是接收外部jvm命令，当命令接收成功后，会交给signal dispather线程去进行分发到各个不同的模块处理命令，并且返回处理结果。signal dispather线程也是在第一次接收外部jvm命令时，进行初始化工作。

Finalizer：JVM在垃圾收集时会将失去引用的对象包装成Finalizer对象（Reference的实现），并放入ReferenceQueue，由Finalizer线程来处理；最后将该Finalizer对象的引用置为null，由垃圾收集器来回收。

Reference Handler ：它主要用于处理引用对象本身（软引用、弱引用、虚引用）的垃圾回收问题。

main：主线程，用于执行我们编写的java程序的main方法。

编写java应用程序查看JVM启动时创建的所有线程，代码如下：

package com.atguigu.java;

import java.lang.management.ManagementFactory;
import java.lang.management.ThreadInfo;
import java.lang.management.ThreadMXBean;

public class JVMTest {
　　public static void main(String[] args) throws Exception {
　　　　ThreadMXBean threadMXBean = ManagementFactory.getThreadMXBean();
　　　　ThreadInfo[] threadInfos = threadMXBean.dumpAllThreads(false, false);
　　　　for(ThreadInfo threadInfo : threadInfos) {
　　　　　　System.out.println(threadInfo.getThreadId() + "-" + threadInfo.getThreadName());
　　　　}
　　}
}

输出如下：

5-Attach Listener 4-Signal Dispatcher 3-Finalizer 2-Reference Handler 1-main

1.7.2 基本情况

jstack基本情况.bmp

它的基本使用语法为： jstack option pid

jstack管理远程进程的话，需要在远程程序的启动参数中增加： -Djava.rmi.server.hostname=….. -Dcom.sun.management.jmxremote -Dcom.sun.management.jmxremote.port=8888 -Dcom.sun.management.jmxremote.authenticate=false -Dcom.sun.management.jmxremote.ssl=false

1.7.3 基本语法

option参数：-F
- 当正常输出的请求不被响应时，强制输出线程堆栈
option参数：-l
- 除堆栈外，显示关于锁的附加信息
option参数：-m
- 如果调用到本地方法的话，可以显示C/C++的堆栈
option参数：-h
- 帮助操作

1.8 jcmd：多功能命令行

多功能命令.bmp

1.8.1 基本情况

在JDK 1.7以后，新增了一个命令行工具jcmd。它是一个多功能的工具，可以用来实现前面除了jstat之外所有命令的功能。比如：用它来导出堆、内存使用、查看Java进程、导出线程信息、执行GC、JVM运行时间等。

官方帮助文档： docs.oracle.com/en/java/jav…

jcmd拥有jmap的大部分功能，并且在Oracle的官方网站上也推荐使用jcmd命令代jmap命令。

1.8.2 基本语法

1.8.2.1 jcmd -l

列出所有的JVM进程

1.8.2.2 jcmd pid help

针对指定的进程，列出支持的所有命令

1.8.2.3 jcmd pid 具体命令

显示指定进程的指令命令的数据

你可以探索jcmd中的下述功能，看看有没有适合你项目的监控项：

Compiler.CodeHeap_Analytics
Compiler.codecache
Compiler.codelist
Compiler.directives_add
Compiler.directives_clear
Compiler.directives_print
Compiler.directives_remove
Compiler.queue
GC.class_histogram
GC.class_stats
GC.finalizer_info
GC.heap_dump
GC.heap_info
GC.run
GC.run_finalization
VM.class_hierarchy
VM.classloader_stats
VM.classloaders
VM.command_line
VM.dynlibs
VM.flags
VM.info
VM.log
VM.metaspace
VM.native_memory
VM.print_touched_methods
VM.set_flag
VM.stringtable
VM.symboltable
VM.system_properties
VM.systemdictionary
VM.unlock_commercial_features
VM.uptime
VM.version

1.9 jstatd：远程主机信息收集

之前的指令只涉及到监控本机的Java应用程序，而在这些工具中，一些监控工具也支持对远程计算机的监控（如jps、jstat）。为了启用远程监控，则需要配合使用jstatd 工具。

命令jstatd是一个RMI服务端程序，它的作用相当于代理服务器，建立本地计算机与远程监控工具的通信。 jstatd服务器将本机的Java应用程序信息传递到远程计算机。

2、JVM监控及诊断工具-GUI篇

2.1 工具概述

使用上一章命令行工具或组合能帮您获取目标Java应用性能相关的基础信息，但它们存在下列局限：

无法获取方法级别的分析数据，如方法间的调用关系、各方法的调用次数和调用时间等（这对定位应用性能瓶颈至关重要）。
要求用户登录到目标 Java 应用所在的宿主机上，使用起来不是很方便。
分析数据通过终端输出，结果展示不够直观。

为此，JDK提供了一些内存泄漏的分析工具，如jconsole，jvisualvm等，用于辅助开发人员定位问题，但是这些工具很多时候并不足以满足快速定位的需求。所以这里我们介绍的工具相对多一些、丰富一些。

图形化综合诊断工具

JDK自带的工具
- jconsole:JDK自带的可视化监控工具。查看Java应用程序的运行概况、监控堆信息、永久区（或元空间）使用情况、类加载情况等
  
  位置：jdk\bin\jconsole.exe
- Visual VM:Visual VM是一个工具，它提供了一个可视界面，用于查看Java虚拟机上运行的基于Java技术的应用程序的详细信息。
  
  位置：jdk\bin\jvisualvm.exe
- JMC:Java Mission Control，内置Java Flight Recorder。能够以极低的性能开销收集Java虚拟机的性能数据。
第三方工具
- MAT: MAT(Memory Analyzer Tool)是基于Eclipse的内存分析工具，是一个快速、功能丰富的Java heap分析工具，它可以帮助我们查找内存泄漏和减少内存消耗
  
  Eclipse的插件形式
- JProfiler：商业软件，需要付费。功能强大。
  
  与 VisualVM类似
- Arthas:Alibaba开源的Java诊断工具。深受开发者喜爱。
- Btrace:Java运行时追踪工具。可以在不停机的情况下，跟踪指定的方法调用、构造函数调用和系统内存等信息。

2.2 jConsole

2.2.1 基本概述

jconsole: 从Java5开始，在JDK中自带的java监控和管理控制台。用于对JVM中内存、线程和类等的监控，是一个基于JMX(java management extensions)的GUI性能监控工具。

官方教程： docs.oracle.com/javase/7/do…

2.2.2 启动

jdk/bin目录下，启动jconsole.exe命令即可
不需要使用jps命令来查询

2.2.3 三种连接方式

Local
Remote
Advanced

2.2.4 主要作用

监控内存
监控线程
监控死锁
类加载与虚拟机信息

2.3 Visual VM

2.3.1 基本概述

Visual VM是一个功能强大的多合一故障诊断和性能监控的可视化工具。它集成了多个JDK命令行工具，使用Visual VM可用于显示虚拟机进程及进程的配置和环境信息(jps,jinfo)，监视应用程序的CPU、GC、堆、方法区及线程的信息(jstat、jstack)等，甚至代替JConsole。在JDK 6 Update 7以后，Visual VM便作为JDK的一部分发布（VisualVM 在JDK/bin目录下），即：它完全免费。此外，Visual VM也可以作为独立的软件安装: 首页：visualvm.github.io/index.html

visualVM基本概述.bmp

2.3.2 插件的安装

Visual VM的一大特点是支持插件扩展，并且插件安装非常方便。我们既可以通过离线下载插件文件*.nbm，然后在Plugin对话框的已下载页面下，添加已下载的插件。也可以在可用插件页面下，在线安装插件。（这里建议安装上：VisualGC）
插件地址：visualvm.github.io/pluginscent…

IDEA安装VisualVM Launcher插件

Preferences --> Plugins --> 搜索VisualVM Launcher，安装重启即可。
- ① 在IDEA中安装插件：
- ② 配置Idea VisualVM Launcher插件

2.3.3 连接方式

本地连接
远程连接

2.3.4 主要功能

1.生成/读取堆内存快照
2.查看JVM参数和系统属性
3.查看运行中的虚拟机进程
4.生成/读取线程快照
5.程序资源的实时监控
6.其他功能
- JMX代理连接
- 远程环境监控
- CPU分析和内存分析

2.4 eclipse MAT

2.4.1 基本概述

MAT(Memory Analyzer Tool)工具是一款功能强大的Java堆内存分析器。可以用于查找内存泄漏以及查看内存消耗情况。

MAT是基于Eclipse开发的，不仅可以单独使用，还可以作为插件的形式嵌入在Eclipse中使用。是一款免费的性能分析工具，使用起来非常方便。大家可以在www.eclipse.org/mat/downloa…下载并使用MAT。

EcllipseMAT概述1.bmp

只要确保机器上装有JDK并配置好相关的环境变量，MAT可正常启动。还可以在Eclipse中以插件的方式安装：

Eclipse概述2.bmp

2.4.2 获取堆dump文件

2.4.2.1 两点说明

说明1：缺点：

MAT 不是一个万能工具，它并不能处理所有类型的堆存储文件。但是比较主流的厂家和格式，例如 Sun, HP, SAP 所采用的 HPROF 二进制堆存储文件，以及 IBM 的 PHD 堆存储文件等都能被很好的解析。

说明2：

最吸引人的还是能够快速为开发人员生成内存泄漏报表，方便定位问题和分析问题。虽然MAT有如此强大的功能，但是内存分析也没有简单到一键完成的程度，很多内存问题还是需要我们从MAT展现给我们的信息当中通过经验和直觉来判断才能发现。

两点说明.bmp

2.4.2.2 获取dump文件

方法一：通过前一章介绍的 jmap工具生成，可以生成任意一个java进程的dump文件；

方法二：通过配置JVM参数生成。

选项"-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError" 或 "-XX:+HeapDumpBeforeFullGC"
选项"-XX:HeapDumpPath"所代表的含义就是当程序出现OutofMemory时，将会在相应的目录下生成一份dump文件。如果不指定选项“-XX:HeapDumpPath”则在当前目录下生成dump文件。

对比：考虑到生产环境中几乎不可能在线对其进行分析，大都是采用离线分析，因此使用jmap+MAT工具是最常见的组合。

方法三：使用VisualVM可以导出堆dump文件

方法四：使用MAT既可以打开一个已有的堆快照，也可以通过MAT直接从活动Java程序中导出堆快照。该功能将借助jps列出当前正在运行的 Java 进程，以供选择并获取快照。

获取dump文件.bmp

2.4.3 分析堆dump文件

分析堆dump文件1.bmp

分析堆dump文件2.bmp

分析堆dump文件3.bmp

2.4.3.1 histogram

MAT 的直方图和jmap的-histo子命令一样，都能够展示各个类的实例数目以及这些实例的 Shallow heap 总和。但是，MAT 的直方图还能够计算 Retained heap，并支持基于实例数目或 Retained heap 的排序方式（默认为 Shallow heap）。

此外，MAT 还可以将直方图中的类按照超类、类加载器或者包名分组。

当选中某个类时，MAT 界面左上角的 Inspector 窗口将展示该类的 Class 实例的相关信息，如类加载器等。

展示了各个类的实例数目以及这些实例的Shallow heap 或Retainedheap的总和

2.4.3.2 thread overview

查看系统中的Java线程
查看局部变量的信息

2.4.3.3 获得对象相互引用的关系

with outgoing references
with incoming references

2.4.3.4 浅堆与深堆

2.4.3.5 支配树

支配树（Dominator Tree）支配树的概念源自图论。

MAT提供了一个称为支配树（Dominator Tree）的对象图。支配树体现了对象实例间的支配关系。在对象引用图中，所有指向对象B的路径都经过对象A，则认为对象A支配对象B。如果对象A是离对象B最近的一个支配对象，则认为对象A为对象B的直接支配者。支配树是基于对象间的引用图所建立的，它有以下基本性质：

对象A的子树（所有被对象A支配的对象集合）表示对象A的保留集（retained set），即深堆。
如果对象A支配对象B，那么对象A的直接支配者也支配对象B。
支配树的边与对象引用图的边不直接对应。

如下图所示：左图表示对象引用图，右图表示左图所对应的支配树。对象A和B由根对象直接支配，由于在到对象C的路径中，可以经过A，也可以经过B，因此对象C的直接支配者也是根对象。对象F与对象D相互引用，因为到对象F的所有路径必然经过对象D，因此，对象D是对象F的直接支配者。而到对象D的所有路径中，必然经过对象C，即使是从对象F到对象D的引用，从根节点出发，也是经过对象C的，所以，对象D的直接支配者为对象C。

支配树1.bmp

同理，对象E支配对象G。到达对象H的可以通过对象D，也可以通过对象E，因此对象D和E都不能支配对象H，而经过对象C既可以到达D也可以到达E，因此对象C为对象H的直接支配者。

在MAT中，单击工具栏上的对象支配树按钮，可以打开对象支配树视图。

支配树按钮.bmp

下图显示了对象支配树视图的一部分。该截图显示部分Lily学生的history队列的直接支配对象。即当Lily对象被回收，也会一并回收的所有对象。显然能被3或者5整除的网页不会出现在该列表中，因为它们同时被另外两名学生对象引用。

支配树视图.bmp

2.4.4 案例：Tomcat堆溢出分析

2.4.4.1 说明

Tomcat是最常用的Java Servlet容器之一，同时也可以当做单独的Web服务器使用。Tomcat本身使用Java实现，并运行于Java虚拟机之上。在大规模请求时，Tomcat有可能会因为无法承受压力而发生内存溢出错误。这里根据一个被压垮的Tomcat的堆快照文件，来分析Tomcat在崩溃时的内部情况。

2.4.4.2 分析过程

图1： Tomcat堆溢出分析过程1.bmp

图2： Tomcat堆溢出分析过程2.bmp

图3：sessions对象，它占用了约17MB空间

Tomcat堆溢出分析过程3.bmp

图4：可以看到sessions对象为ConcurrentHashMap，其内部分为16个Segment。从深堆大小看，每个Segment都比较平均，大约为1MB，合计17MB。

Tomcat堆溢出分析过程4.bmp

图5： Tomcat堆溢出分析过程5.bmp

图6：当前堆中含有9941个session，并且每一个session的深堆为1592字节，合计约15MB，达到当前堆大小的50%。

Tomcat堆溢出分析过程6.bmp

图7： Tomcat堆溢出分析过程7.bmp

图8： Tomcat堆溢出分析过程8.bmp

根据当前的session总数，可以计算每秒的平均压力为：9941/(1403324677648-1403324645728)*1000=311次/秒。

由此推断，在发生Tomcat堆溢出时，Tomcat在连续30秒的时间内，平均每秒接收了约311次不同客户端的请求，创建了合计9941个session。

2.5 JProfiler

2.5.1 基本概述

2.5.1.1 介绍

在运行Java的时候有时候想测试运行时占用内存情况，这时候就需要使用测试工具查看了。在eclipse里面有 Eclipse Memory Analyzer tool(MAT)插件可以测试，而在IDEA中也有这么一个插件，就是JProfiler。

JProfiler 是由 ej-technologies 公司开发的一款 Java 应用性能诊断工具。功能强大，但是收费。

官网下载地址：www.ej-technologies.com/products/jp…

2.5.1.2 特点

特点：

使用方便、界面操作友好（简单且强大）
对被分析的应用影响小（提供模板）
CPU,Thread,Memory分析功能尤其强大
支持对jdbc,noSql, jsp, servlet, socket等进行分析
支持多种模式(离线，在线)的分析
支持监控本地、远程的JVM
跨平台,拥有多种操作系统的安装版本

跨平台.bmp

2.5.1.3 主要功能

1-方法调用
2-内存分配
3-线程和锁
4-高级子系统

2.5.2 安装与配置

2.5.2.1 下载与安装

下载： www.ej-technologies.com/download/jp…

JProfiler下载与安装

安装后，直接启动bin目录下jprofiler.exe命令即可

JProfiler下载与安装2

2.5.2.2 JProfiler中配置IDEA

JProfiler下载与安装.bmp

选择IDEA 2019

JProfiler下载与安装2.bmp

JProfiler下载与安装3.bmp

2.5.2.3 IDEA集成JProfiler

一、安装分为在线安装和离线安装两种方式 方式一： 直接在IDEA上下载File–Settings–plugins–Browse repositories ，找到jprofiler然后点击安装。

Idea集成Profilter1.bmp

看到如下图片则说明安装完成

Idea集成Profilter1.1.bmp

方式二： 从官网下载插件官方下载地址：plugins.jetbrains.com/plugin/253-…

Idea集成Profilter2.bmp

找到对应的版本下载就行。然后把从下载的压缩包解压出来的JProfiler文件夹，copy到IDEA自定义插件目录，默认路径：C:\Users\Administrator.IntelliJIdea2017.2\config\plugins

二、安装完之后，还不能使用，如果不配置OK的话，会一直报错的。

Idea集成Profilter3.bmp

然后启动的时候，就可以使用这个 jprofiler 的插件启动，监测了。

Idea集成Profilter4.bmp

启动项目的时候，他会自动调用你安装的客户端。

Idea集成Profilter5.bmp

2.5.3 具体使用

2.5.3.1 数据采集方式

JProfier数据采集方式分为两种：Sampling(样本采集)和Instrumentation（重构模式）

Instrumentation: 这是JProfiler全功能模式。在class加载之前，JProfier把相关功能代码写入到需要分析的class的bytecode中，对正在运行的jvm有一定影响。
- 优点: 功能强大。在此设置中,调用堆栈信息是准确的。
- 缺点：若要分析的class较多,则对应用的性能影响较大,CPU开销可能很高(取决于Filter的控制)。因此使用此模式一般配合Filter使用,只对特定的类或包进行分析。
Sampling: 类似于样本统计, 每隔一定时间(5ms)将每个线程栈中方法栈中的信息统计出来。
- 优点：对CPU的开销非常低，对应用影响小(即使你不配置任何Filter)
- 缺点：一些数据/特性不能提供(例如:方法的调用次数、执行时间)

注: JProfiler本身没有指出数据的采集类型，这里的采集类型是针对方法调用的采集类型。因为JProfiler的绝大多数核心功能都依赖方法调用采集的数据, 所以可以直接认为是JProfiler的数据采集类型。

2.5.3.2 遥感监测 Telemetries

遥感监测 Telemetries（查看JVM的运行信息）

整体视图 Overview：显示堆内存、cpu、线程以及GC等活动视图
内存 Memory：显示一张关于内存变化的活动时间表。
记录的对象 Recorded objects：显示一张关于活动对象与数组的图表的活动时间表。
记录吞吐量 Record Throughput：显示一段时间累计的JVM生产和释放的活动时间表。
垃圾回收活动 GC Activity：显示一张关于垃圾回收活动的活动时间表。
类 Classes：显示一个与已装载类的图表的活动时间表。
线程 Threads：显示一个与动态线程图表的活动时间表
CPU负载 CPU Load：显示一段时间中CPU的负载图表。

2.5.3.3 内存视图 Live Memory

Live memory 内存剖析：class/class instance的相关信息。例如对象的个数，大小，对象创建的方法执行栈，对象创建的热点。

所有对象 All Objects 显示所有加载的类的列表和在堆上分配的实例数。只有Java 1.5 (JVMTI)才会显示此视图。
记录对象 Record Objects 查看特定时间段对象的分配，并记录分配的调用堆栈。
分配访问树 Allocation Call Tree 显示一棵请求树或者方法、类、包或对已选择类有带注释的分配信息的J2EE组件。分配热点 Allocation Hot Spots 显示一个列表，包括方法、类、包或分配已选类的J2EE组件。你可以标注当前值并且显示差异值。对于每个热点都可以显示它的跟踪记录树。
类追踪器 Class Tracker 类跟踪视图可以包含任意数量的图表，显示选定的类和包的实例与时间。

分析：内存中的对象的情况

频繁创建的Java对象：死循环、循环次数过多
存在大的对象：读取文件时，byte[]应该边读边写。-->如果长时间不写出的话，导致byte[]过大
存在内存泄漏

2.5.3.4 堆遍历 heap walker

Heap walker 堆遍历：对一定时间内收集的内存对像信息进行静态分析，功能强大且使用。包含对象的outgoing reference, incoming reference, biggest object等。

类 Classes 显示所有类和它们的实例，可以右击具体的类"Used Selected Instance"实现进一步跟踪。 分配 Allocations 为所有记录对象显示分配树和分配热点。 索引 References 为单个对象和“显示到垃圾回收根目录的路径”提供索引图的显示功能。还能提供合并输入视图和输出视图的功能。 时间 Time 显示一个对已记录对象的解决时间的柱状图。 检查 Inspections 显示了一个数量的操作，将分析当前对象集在某种条件下的子集，实质是一个筛选的过程。 图表 Graph 你需要在references视图和biggest视图手动添加对象到图表，它可以显示对象的传入和传出引用，能方便的找到垃圾收集器根源。

Ps:在工具栏点击"Go To Start"可以使堆内存重新计数，也就是回到初始状态。

2.5.3.5 cpu视图 cpu views

JProfiler 提供不同的方法来记录访问树以优化性能和细节。线程或者线程组以及线程状况可以被所有的视图选择。所有的视图都可以聚集到方法、类、包或J2EE组件等不同层上。 访问树 Call Tree 显示一个积累的自顶向下的树，树中包含所有在JVM中已记录的访问队列。JDBC,JMS和JNDI服务请求都被注释在请求树中。请求树可以根据Servlet和JSP对URL的不同需要进行拆分。 热点 Hot Spots 显示消耗时间最多的方法的列表。对每个热点都能够显示回溯树。该热点可以按照方法请求，JDBC，JMS和JNDI服务请求以及按照URL请求来进行计算。 访问图 Call Graph 显示一个从已选方法、类、包或J2EE组件开始的访问队列的图。 方法统计 Method Statistis 显示一段时间内记录的方法的调用时间细节。

2.5.3.6 线程视图 threads

JProfiler通过对线程历史的监控判断其运行状态，并监控是否有线程阻塞产生，还能将一个线程所管理的方法以树状形式呈现。对线程剖析。 线程历史 Thread History 显示一个与线程活动和线程状态在一起的活动时间表。 线程监控 Thread Monitor 显示一个列表，包括所有的活动线程以及它们目前的活动状况。 线程转储 Thread Dumps 显示所有线程的堆栈跟踪。

线程分析主要关心三个方面：

web容器的线程最大数。比如：Tomcat的线程容量应该略大于最大并发数。
线程阻塞
线程死锁

2.5.3.7 监视器&锁 Monitors&locks

监控和锁 Monitors & Locks 所有线程持有锁的情况以及锁的信息。观察JVM的内部线程并查看状态：

死锁探测图表 Current Locking Graph :显示JVM中的当前死锁图表。
目前使用的监测器 Current Monitors :显示目前使用的监测器并且包括它们的关联线程。
锁定历史图表 Locking History Graph :显示记录在JVM中的锁定历史。
历史检测记录 Monitor History :显示重大的等待事件和阻塞事件的历史记录。
监控器使用统计 Monitor Usage Statistics :显示分组监测，线程和监测类的统计监测数据。

2.5.4 案例分析

2.6 Arthas

2.6.1 基本概述

2.6.1.1 背景

前面，我们介绍了jdk自带的jvisualvm等免费工具，以及商业化工具Jprofiler。 jvisualvm界面

jvisualvm界面.bmp

Jprofiler

Jprofiler界面.bmp

这两款工具在业界知名度也比较高，他们的优点是可以图形界面上看到各维度的性能数据，使用者根据这些数据进行综合分析，然后判断哪里出现了性能问题。

但是这两款工具也有个缺点，都必须在服务端项目进程中配置相关的监控参数。然后工具通过远程连接到项目进程，获取相关的数据。这样就会带来一些不便，比如线上环境的网络是隔离的，本地的监控工具根本连不上线上环境。并且类似于Jprofiler这样的商业工具，是需要付费的。那么有没有一款工具不需要远程连接，也不需要配置监控参数，同时也提供了丰富的性能监控数据呢？

今天跟大家介绍一款阿里巴巴开源的性能分析神器Arthas（阿尔萨斯）

2.6.1.2 概述

Arthas（阿尔萨斯）是Alibaba开源的Java诊断工具，深受开发者喜爱。在线排查问题，无需重启；动态跟踪Java代码；实时监控JVM状态。

Arthas 支持JDK 6+，支持Linux/Mac/Windows，采用命令行交互模式，同时提供丰富的 Tab 自动补全功能，进一步方便进行问题的定位和诊断。

当你遇到以下类似问题而束手无策时，Arthas可以帮助你解决：

这个类从哪个 jar 包加载的？为什么会报各种类相关的 Exception？
我改的代码为什么没有执行到？难道是我没 commit？分支搞错了？
遇到问题无法在线上 debug，难道只能通过加日志再重新发布吗？
线上遇到某个用户的数据处理有问题，但线上同样无法 debug，线下无法重现！
是否有一个全局视角来查看系统的运行状况？
有什么办法可以监控到JVM的实时运行状态？
怎么快速定位应用的热点，生成火焰图？

2.6.1.3 基于哪些工具开发而来

greys-anatomy: Arthas代码基于Greys二次开发而来，非常感谢Greys之前所有的工作，以及Greys原作者对Arthas提出的意见和建议！
termd: Arthas的命令行实现基于termd开发，是一款优秀的命令行程序开发框架，感谢termd提供了优秀的框架。
crash: Arthas的文本渲染功能基于crash中的文本渲染功能开发，可以从这里看到源码，感谢crash在这方面所做的优秀工作。
cli: Arthas的命令行界面基于vert.x提供的cli库进行开发，感谢vert.x在这方面做的优秀工作。
compiler Arthas里的内存编绎器代码来源
Apache Commons Net Arthas里的Telnet Client代码来源
JavaAgent：运行在 main方法之前的拦截器，它内定的方法名叫 premain ，也就是说先执行 premain 方法然后再执行 main 方法
ASM：一个通用的Java字节码操作和分析框架。它可以用于修改现有的类或直接以二进制形式动态生成类。ASM提供了一些常见的字节码转换和分析算法，可以从它们构建定制的复杂转换和代码分析工具。ASM提供了与其他Java字节码框架类似的功能，但是主要关注性能。因为它被设计和实现得尽可能小和快，所以非常适合在动态系统中使用(当然也可以以静态方式使用，例如在编译器中)

2.6.1.4 官方使用文档

arthas.aliyun.com/zh-cn/

2.6.2 安装与使用

2.6.2.1 安装

安装方式一：可以直接在Linux上通过命令下载可以在官方 Github 上进行下载，如果速度较慢，可以尝试国内的码云 Gitee 下载。

github下载

wget alibaba.github.io/arthas/arth…
Gitee 下载

wget arthas.gitee.io/arthas-boot…

安装方式二：也可以在浏览器直接访问alibaba.github.io/arthas/arth…，等待下载成功后，上传到Linux服务器上。

arthas安装方式2.bmp

卸载：在 Linux/Unix/Mac 平台删除下面文件： rm -rf ~/.arthas/ rm -rf ~/logs/arthas Windows平台直接删除user home下面的.arthas和logs/arthas目录

2.6.2.2 工程目录

arthas-agent：基于JavaAgent技术的代理 bin：一些启动脚本 arthas-boot：Java版本的一键安装启动脚本 arthas-client：telnet client代码 arthas-common：一些共用的工具类和枚举类 arthas-core：核心库，各种arthas命令的交互和实现 arthas-demo：示例代码 arthas-memorycompiler：内存编绎器代码，Fork from github.com/skalogs/Ska… arthas-packaging：maven打包相关的 arthas-site：arthas站点 arthas-spy：编织到目标类中的各个切面 static：静态资源 arthas-testcase：测试

2.6.2.3 启动

Arthas 只是一个 java 程序，所以可以直接用 java -jar 运行。

执行成功后，arthas提供了一种命令行方式的交互方式，arthas会检测当前服务器上的Java进程，并将进程列表展示出来，用户输入对应的编号（1、2、3、4…）进行选择，然后回车。比如：方式1: java -jar arthas-boot.jar

选择进程(输入[]内编号(不是PID)回车)

[INFO] arthas-boot version: 3.1.4 [INFO] Found existing java process, please choose one and hit RETURN. [1]: 11616 com.Arthas [2]: 8676 [3]: 16200 org.jetbrains.jps.cmdline.Launcher [4]: 21032 org.jetbrains.idea.maven.server.RemoteMavenServer

方式2：运行时选择 Java 进程 PID java -jar arthas-boot.jar [PID]

2.6.2.4 查看进程

查看 PID 的方式可以通过 ps 命令，也可以通过 JDK 提供的 jps命令。

查看运行的 java 进程信息 jps -mlvV ps -ef| grep java
筛选 java 进程信息 jps -mlvV | grep [xxx]

2.6.2.5 查看日志

cat ~/logs/arthas/arthas.log

2.6.2.6 参看帮助

java -jar arthas-boot.jar -h

2.6.2.7 web console

除了在命令行查看外，Arthas 目前还支持 Web Console。在成功启动连接进程之后就已经自动启动，可以直接访问 http://127.0.0.1:8563/ 访问，页面上的操作模式和控制台完全一样。

2.6.2.8 退出

最后一行 [arthas@7457]$，说明打开进入了监控客户端，在这里就可以执行相关命令进行查看了。

使用quit\exit：退出当前客户端
使用stop\shutdown：关闭arthas服务端,并退出所有客户端。

2.6.3 相关诊断指令

2.6.3.1 基础指令

arthas相关诊断指令.bmp

2.6.3.2 jvm相关

arthas-jvm相关指令.bmp

2.6.3.2.1 dashboard

dashboard命令：可以查看当前系统的实时数据面板。

arthas.aliyun.com/doc/dashboa…
展示当前tomcat的多线程状态、JVM各区域、GC情况等信息
输入 Q 或者 Ctrl+C 可以退出dashboard命令
常用参数：
- -i1000：每次执行间隔时间，这是单位是毫秒
- -n4：执行多少次dashboard，不指定的话会一直刷新

可以看到，这里会显示出线程(按照cpu占用百分比倒排)、内存(堆空间实时情况)、GC情况等数据。

2.6.3.2.2 thread

thread命令：查看当前 JVM 的线程堆栈信息

arthas.aliyun.com/doc/thread
常用参数：
- 无：显示所有线程的状态信息
- -b 显示当前处于BLOCKED状态的线程，可以排查线程锁的问题
- -i 5000 查看在接下来的多长时间内统计cpu利用率，单位毫秒
- -n 5 查看cpu占用率前5的线程的堆栈信息
- <thread_id> 直接跟着线程id，可以看到指定thread的堆栈信息
Arthas支持管道，可以用 thread 1 | grep 'main(' 查找到main class。

[arthas@49290] $thread 1 | grep 'main(' at org.apache.zookeeper.server.ZooKeeperServerMain.main(ZooKeeperServerMain.java:55) at org.apache.zookeeper.server.quorum.QuorumPeerMain.main(QuorumPeerMain.java:81) [arthas@49290]$

2.6.3.2.3 jvm

jvm命令：查看jvm详细的性能数据 arthas.aliyun.com/doc/jvm

2.6.3.2.4 其它

sysprop 查看和修改JVM的系统属性 arthas.aliyun.com/doc/sysprop

sysenv 查看JVM的环境变量 arthas.aliyun.com/doc/sysenv

getstatic 查看类的静态属性 arthas.aliyun.com/doc/getstat…

heapdump

类似 jmap 命令的 heap dump 功能
arthas.aliyun.com/doc/heapdum…
dump到指定的文件：
- [arthas@58205]$ heapdump /tmp/dump.hprof
只dump live对象：
- [arthas@58205]$ heapdump --live /tmp/dump.hprof

2.6.3.3 class/classloader相关

class、classloader相关.bmp

2.6.3.3.1 sc

sc命令：查看 JVM 已加载的类信息

arthas.aliyun.com/doc/sc
常用参数：
- class-pattern 类名表达式匹配
- -d 输出当前类的详细信息，包括这个类所加载的原始文件来源、类的声明、加载的ClassLoader等详细信息。如果一个类被多个ClassLoader所加载，则会出现多次
- -E 开启正则表达式匹配，默认为通配符匹配
- -f 输出当前类的成员变量信息（需要配合参数-d一起使用）
- -x 指定输出静态变量时属性的遍历深度，默认为 0，即直接使用 toString 输出
补充:
- class-pattern支持全限定名，如com.test.AAA，也支持com/test/AAA这样的格式，这样，我们从异常堆栈里面把类名拷贝过来的时候，不需要在手动把/替换为.了。
- sc 默认开启了子类匹配功能，也就是说所有当前类的子类也会被搜索出来，想要精确的匹配，请打开options disable-sub-class true开关

sc -d com.atguigu.arthas.OOMTest

2.6.3.3.2 sm

sm命令:查看已加载类的方法信息

arthas.aliyun.com/doc/sm
sm 命令只能看到由当前类所声明 (declaring) 的方法，父类则无法看到。
常用参数：
- class-pattern 类名表达式匹配
- method-pattern 方法名表达式匹配
- -d 展示每个方法的详细信息
- -E 开启正则表达式匹配，默认为通配符匹配

sm -d com.atguigu.arthas.OOMTest main

2.6.3.3.3 jad

jad命令：反编译指定已加载类的源码

arthas.aliyun.com/doc/jad
在 Arthas Console 上，反编译出来的源码是带语法高亮的，阅读更方便
当然，反编译出来的 java 代码可能会存在语法错误，但不影响你进行阅读理解
编译java.lang.String

2.6.3.3.4 mc 、redefine

mc命令：Memory Compiler/内存编译器，编译.java文件生成.class arthas.aliyun.com/doc/mc

mc /tmp/Test.java

redefine命令：加载外部的.class文件，redefine jvm已加载的类。 arthas.aliyun.com/doc/redefin… 推荐使用 retransform 命令

redefine /tmp/Test.class

redefine -c 327a647b /tmp/Test.class /tmp/Test$Inner.class

2.6.3.3.5 classloader

classloader命令：查看 classloader 的继承树，urls，类加载信息

arthas.aliyun.com/doc/classlo…
了解当前系统中有多少类加载器，以及每个加载器加载的类数量，帮助您判断是否有类加载器泄漏。
常用参数：
- -t : 查看ClassLoader的继承树
- -l : 按类加载实例查看统计信息
- -c : 用classloader对应的hashcode 来查看对应的jar urls

2.6.3.4 monitor/watch/trace相关

moniter、watch、trace.bmp

2.6.3.4.1 monitor

monitor命令：方法执行监控

对匹配 class-pattern／method-pattern的类、方法的调用进行监控。涉及方法的调用次数、执行时间、失败率等
arthas.aliyun.com/doc/monitor
monitor 命令是一个非实时返回命令
常用参数：
- class-pattern 类名表达式匹配
- method-pattern 方法名表达式匹配
- -c 统计周期，默认值为120秒
监控项：

监控项.bmp

2.6.3.4.2 watch

watch命令:方法执行数据观测

arthas.aliyun.com/doc/watch
让你能方便的观察到指定方法的调用情况。能观察到的范围为：返回值、抛出异常、入参，通过编写 groovy 表达式进行对应变量的查看。
常用参数：
- class-pattern 类名表达式匹配
- method-pattern 方法名表达式匹配
- express 观察表达式
- condition-express 条件表达式
- -b 在方法调用之前观察(默认关闭)
- -e 在方法异常之后观察(默认关闭)
- -s 在方法返回之后观察(默认关闭)
- -f 在方法结束之后(正常返回和异常返回)观察 (默认开启)
- -x 指定输出结果的属性遍历深度，默认为0
cost 方法执行耗时
说明：这里重点要说明的是观察表达式，观察表达式的构成主要由 ognl 表达式组成，所以你可以这样写"{params,returnObj}"，只要是一个合法的 ognl 表达式，都能被正常支持。
举例：watch 全限定类名方法名 returnObj

2.6.3.4.3 trace

trace命令：方法内部调用路径，并输出方法路径上的每个节点上耗时

arthas.aliyun.com/doc/trace
补充说明：
- trace 命令能主动搜索 class-pattern／method-pattern 对应的方法调用路径，渲染和统计整个调用链路上的所有性能开销和追踪调用链路。
- trace 能方便的帮助你定位和发现因 RT 高而导致的性能问题缺陷，但其每次只能跟踪一级方法的调用链路
- trace 在执行的过程中本身是会有一定的性能开销，在统计的报告中并未像 JProfiler 一样预先减去其自身的统计开销。所以这统计出来有些许的不准，渲染路径上调用的类、方法越多，性能偏差越大。但还是能让你看清一些事情的。
参数说明
- class-pattern 类名表达式匹配
- method-pattern 方法名表达式匹配
- condition-express 条件表达式
- -n 命令执行次数

cost 方法执行耗时

--skipJDKMethod false 设置trace是否包含jdk里的函数调用。默认为false

2.6.3.4.4 stack

stack命令：输出当前方法被调用的调用路径

arthas.aliyun.com/doc/stack
常用参数
- class-pattern 类名表达式匹配
- method-pattern 方法名表达式匹配
- condition-express 条件表达式
- -n 执行次数限制

cost 方法执行耗时

举例：

2.6.3.4.5 tt

tt命令：方法执行数据的时空隧道，记录下指定方法每次调用的入参和返回信息，并能对这些不同的时间下调用进行观测。

arthas.aliyun.com/doc/tt
TimeTunnel的缩写
常用参数：
- -t 表明希望记录下类 *Test 的 print 方法的每次执行情况。
- -n 3 指定你需要记录的次数，当达到记录次数时 Arthas 会主动中断tt命令的记录过程，避免人工操作无法停止的情况。
- -s 筛选指定方法的调用信息
- -i 参数后边跟着对应的 INDEX 编号查看到它的详细信息
- -p 重做一次调用通过 --replay-times 指定调用次数，通过 --replay-interval 指定多次调用间隔(单位ms, 默认1000ms)
举例：

表格中的字段说明：

2.6.3.5 其它

使用 > 将结果重写到日志文件，使用&指令命令是后台运行，session断开不影响任务执行（生命周期默认为1天）

jobs:列出所有job
kill:强制终止任务
fg:将暂停的任务拉到前台执行
bg:将暂停的任务放到后台执行
grep:搜索满足条件的结果
plaintext:将命令的结果去除ANSI颜色
wc:按行统计输出结果
options:查看或设置Arthas全局开关
profiler:使用async-profiler对应用采样，生成火焰图

2.6.3.5.1 火焰图

profiler命令：支持生成应用热点的火焰图。

arthas.aliyun.com/doc/profile… 本质上是通过不断的采样，然后把收集到的采样结果生成火焰图。
参数说明： action 要执行的操作 actionArg 属性名模式 [i:] 采样间隔（单位：ns）（默认值：10'000'000，即10 ms） [f:] 将输出转储到指定路径 [d:] 运行评测指定秒 [e:] 要跟踪哪个事件（cpu, alloc, lock, cache-misses等），默认是cpu
启动profiler profiler start
获取已采集的sample的数量 profiler getSamples
查看profiler状态 profiler status
停止profiler，生成svg格式结果 profiler stop 默认情况下，生成的结果保存到应用的工作目录下的arthas-output目录。可以通过 --file参数来指定输出结果路径。

比如：profiler stop --file /tmp/output.svg
生成html格式结果 profiler stop --format html
通过浏览器查看arthas-output下面的profiler结果默认情况下，arthas使用3658端口，则可以打开： http://localhost:3658/arthas-output/ 查看到arthas-output目录下面的profiler结果：

火焰图1.bmp

点击可以查看具体的结果：

火焰图2.bmp

2.6.3.5.2 options

2.7 Java Mission Control

2.7.1 历史

在 Oracle 收购 Sun 之前，Oracle 的 JRockit 虚拟机提供了一款叫做 JRockit Mission Control 的虚拟机诊断工具。

在Oracle收购Sun之后，Oracle公司同时拥有了Sun Hotspot和JRockit两款虚拟机。根据Oracle对于Java的战略，在今后的发展中，会将JRockit的优秀特性移植到Hotspot上。其中，一个重要的改进就是在Sun的JDK中加入了JRockit的支持。在Oracle JDK 7u40之后，Mission Control这款工具已经绑定在Oracle JDK中发布。

自 Java 11 开始，本节介绍的 JFR 已经开源。但在之前的 Java 版本，JFR 属于 Commercial Feature，需要通过 Java 虚拟机参数-XX:+UnlockCommercialFeatures开启。

如果你有兴趣请可以查看OpenJDK的Mission Control项目。 github.com/JDKMissionC…

2.7.2 启动

Mission Control 位于％JAVA_HOME%/ bin/jmc.exe,打开这款软件。

javaMissionContol启动1.bmp

javaMissionContol启动2.bmp

2.7.3 概述

Java Mission Control（简称 JMC）,Java官方提供的性能强劲的工具。是一个用于对 Java 应用程序进行管理、监视、概要分析和故障排除的工具套件。

它包含一个 GUI 客户端，以及众多用来收集 Java 虚拟机性能数据的插件，如 JMX Console（能够访问用来存放虚拟机各个子系统运行数据的MXBeans），以及虚拟机内置的高效 profiling 工具 Java Flight Recorder（JFR）。

JMC 的另一个优点就是：采用取样，而不是传统的代码植入技术，对应用性能的影响非常非常小，完全可以开着 JMC 来做压测（唯一影响可能是 full gc 多了）。

2.7.4 功能：实时监控 JVM 运行时的状态

如果是远程服务器，使用前要开 JMX。 -Dcom.sun.management.jmxremote.port= ${YOUR PORT} -Dcom.sun.management.jmxremote -Dcom.sun.management.jmxremote.authenticate=false -Dcom.sun.management.jmxremote.ssl=false -Djava.rmi.server.hostname=$ {YOUR HOST/IP}

文件 -> 连接 -> 创建新连接，填入上面 JMX 参数的 host 和 port

实时监控JVM运行时的状态.bmp

Mission Control的界面非常有特色，在默认的界面中，以飞机仪表的视图显示了Java堆使用率、CPU使用率和Live Set+Fragmentation。 Mission Control的一大特点是可以自由设置图标内容。比如，如果希望在飞机仪表面板再增加一个监控项，可以单击右侧的添加按钮“+”，按需添加各种统计图表。

“触发器” tab 可以根据 CPU、线程等信息，设定一定的阈值，来触发报警。
“内存” tab 提供 heap 和 GC 的信息。可以关注 GC次数、时间以及随着 GC 发生 heap 的内存变化情况，以此来调整 jvm 参数。
“线程” tab 可以关注每条线程所占的CPU、死锁情况以及线程堆栈信息。

2.7.5 Java Flight Recorder

Java Flight Recorder 是 JMC 的其中一个组件。

Java Flight Recorder能够以极低的性能开销收集 Java 虚拟机的性能数据。

JFR 的性能开销很小，在默认配置下平均低于 1%。与其他工具相比，JFR 能够直接访问虚拟机内的数据，并且不会影响虚拟机的优化。因此，它非常适用于生产环境下满负荷运行的 Java 程序。

Java Flight Recorder和JDK Mission Control共同创建了一个完整的工具链。JDK Mission Control可对Java Flight Recorder连续收集低水平和详细的运行时信息进行高效，详细的分析。

2.7.5.1 事件类型

当启用时，JFR 将记录运行过程中发生的一系列事件。其中包括 Java 层面的事件，如线程事件、锁事件，以及 Java 虚拟机内部的事件，如新建对象、垃圾回收和即时编译事件。

按照发生时机以及持续时间来划分，JFR 的事件共有四种类型，它们分别为以下四种。

瞬时事件（Instant Event），用户关心的是它们发生与否，例如异常、线程启动事件。
持续事件（Duration Event），用户关心的是它们的持续时间，例如垃圾回收事件。
计时事件（Timed Event），是时长超出指定阈值的持续事件。
取样事件（Sample Event），是周期性取样的事件。

取样事件的其中一个常见例子便是方法抽样（Method Sampling），即每隔一段时间统计各个线程的栈轨迹。如果在这些抽样取得的栈轨迹中存在一个反复出现的方法，那么我们可以推测该方法是热点方法。

2.7.5.1 启动方式

方式1：使用-XX:StartFlightRecording=参数
方式2：使用jcmd的JFR.*子命令
方式3：JMC 的 JFR 插件

2.7.5.1 Java Flight Recorder 取样分析

要采用取样，必须先添加参数： -XX:+UnlockCommercialFeatures -XX:+FlightRecorder 否则：

取样分析失败.bmp

取样时间默认 1 分钟，可自行按需调整，事件设置选为 profiling，然后可以设置取样 profile 哪些信息，比如：

加上对象数量的统计：Java Virtual Machine -> GC -> Detailed -> Object Count/Object Count after GC
方法调用采样的间隔从 10ms 改为 1ms(但不能低于 1ms，否则会影响性能了): Java Virtual Machine -> Profiling -> Method Profiling Sample/Method Sampling Information
Socket 与 File 采样, 10ms 太久，但即使改为 1ms 也未必能抓住什么，可以干脆取消掉: Java Application->File Read/FileWrite/Socket Read/Socket Write

然后就开始 Profile，到时间后 Profile 结束，会自动把记录下载回来，在 JMC 中展示。

Java Flight ecode取样2.bmp

从展示信息中，我们大致可以读到内存和CPU信息、代码、线程和IO等比较重要的信息展示。

2.7.5.1.1 代码

它可以显示系统中的热点方法和占用的时间，下图显示了占用CPU时间最多的方法调用树信息。

Java Flight ecode代码.bmp

2.7.5.1.2 IO

在IO页面，还可以看到磁盘文件的读写情况，以及网络Socket的访问情况。

下图显示了在记录时间段内，程序通过Socket访问的远程主机以及数据读取次数和数据读取数量。

Java Flight ecode IO.bmp

2.8 其它工具

2.8.1 Flame Graphs（火焰图）

在追求极致性能的场景下，了解你的程序运行过程中cpu在干什么很重要，火焰图就是一种非常直观的展示cpu在程序整个生命周期过程中时间分配的工具。

火焰图对于现代的程序员不应该陌生，这个工具可以非常直观的显示出调用栈中的CPU消耗瓶颈。

网上的关于java火焰图的讲解大部分来自于Brendan Gregg的博客：www.brendangregg.com/flamegraphs…

火焰图，简单通过x轴横条宽度来度量时间指标，y轴代表线程栈的层次。

2.8.2 Tprofiler

案例：使用 JDK 自身提供的工具进行 JVM 调优可以将 TPS 由 2.5 提升到 20 (提升了 7 倍)，并准确定位系统瓶颈。系统瓶颈有：应用里静态对象不是太多、有大量的业务线程在频繁创建一些生命周期很长的临时对象，代码里有问题。那么，如何在海量业务代码里边准确定位这些性能代码？这里使用阿里开源工具 TProfiler 来定位这些性能代码，成功解决掉了 GC 过于频繁的性能瓶颈，并最终在上次优化的基础上将 TPS 再提升了4 倍，即提升到 100。
TProfiler 配置部署、远程操作、日志阅读都不太复杂，操作还是很简单的。但是其却是能够起到一针见血、立竿见影的效果，帮我们解决了 GC 过于频繁的性能瓶颈。
TProfiler 最重要的特性就是能够统计出你指定时间段内 JVM 的 top method，这些 top method 极有可能就是造成你 JVM 性能瓶颈的元凶。这是其他大多数 JVM 调优工具所不具备的，包括 JRockit Mission Control。JRokit 首席开发者 Marcus Hirt 在其私人博客《Low Overhead Method Profiling with Java Mission Control》下的评论中曾明确指出 JRMC 并不支持 TOP 方法的统计。
TProfiler的下载： github.com/alibaba/TPr…

2.8.3 Btrace

Java运行时追踪工具常见的动态追踪工具有BTrace、HouseMD（该项目已经停止开发）、Greys-Anatomy（国人开发，个人开发者）、Byteman（JBoss出品），注意Java运行时追踪工具并不限于这几种，但是这几个是相对比较常用的。

BTrace是SUN Kenai云计算开发平台下的一个开源项目，旨在为java提供安全可靠的动态跟踪分析工具。先看一下BTrace的官方定义：

BTrace is a safe, dynamic tracing tool for the Java platform. BTrace can be used to dynamically trace a running Java program (similar to DTrace for OpenSolaris applications and OS). BTrace dynamically instruments the classes of the target application to inject tracing code (“bytecode tracing”)。

简洁明了，大意是一个Java平台的安全的动态追踪工具。可以用来动态地追踪一个运行的Java程序。BTrace动态调整目标应用程序的类以注入跟踪代码（“字节码跟踪”）。

JVM与GC调优-性能监控篇(一)

1、JVM监控及诊断工具-命令行篇

1.0 相关问题

1.1 概述

1.2 jps：查看正在运行的Java进程

1.2.1 基本情况

1.2.2 测试代码

1.2.3 基本语法

1.2.3.1 options参数

1.2.3.2 hostid参数

1.3 jstat：查看JVM统计信息

1.3.1 基本情况

1.3.2 基本语法

1.3.2.1 option参数

1.3.2.2 interval参数

1.3.2.3 count参数

1.3.2.4 -t参数

1.3.2.5 -h参数

1.4 jinfo：实时查看和修改JVM配置参数

1.4.1 基本情况

1.4.2 基本语法

1.4.2.1 查看

1.4.2.1.1 jinfo -sysprops PID

1.4.2.1.2 jinfo -flags PID

1.4.2.1.3 jinfo -flag 具体参数 PID

1.4.2.2 修改

1.4.2.2.1 针对boolean类型

1.4.2.2.2 针对boolean类型

1.5 jmap：导出内存映像文件&内存使用情况

1.5.1 基本情况

1.5.2 基本语法

1.5.2.1 -dump

1.5.2.2 -heap

1.5.2.3 -histo

1.5.2.4 -permstat

1.5.2.5 -finalizerinfo

1.5.2.6 -F

1.5.2.7 -h | -help

1.5.2.7 -J

1.5.3 使用1：导出内存映像文件

1.5.3.1 手动方式

1.5.3.2 自动方式

1.5.4 使用2：显示堆内存相关信息

1.5.5 使用3：其它作用

1.5.5.1 jmap -permstat pid

1.5.5.2 jmap -finalizerinfo

1.6 jhat：JDK自带堆分析工具

1.6.1 基本情况

1.6.2 基本语法

1.7 jstack：打印JVM中线程快照

1.7.1 相关问题

1.7.2 基本情况

1.7.3 基本语法

1.8 jcmd：多功能命令行

1.8.1 基本情况

1.8.2 基本语法

1.8.2.1 jcmd -l

1.8.2.2 jcmd pid help

1.8.2.3 jcmd pid 具体命令

1.9 jstatd：远程主机信息收集

2、JVM监控及诊断工具-GUI篇

2.1 工具概述

2.2 jConsole

2.2.1 基本概述

2.2.2 启动

2.2.3 三种连接方式

2.2.4 主要作用

2.3 Visual VM

2.3.1 基本概述

2.3.2 插件的安装

2.3.3 连接方式

2.3.4 主要功能

2.4 eclipse MAT

2.4.1 基本概述

2.4.2 获取堆dump文件

2.4.2.1 两点说明

2.4.2.2 获取dump文件

2.4.3 分析堆dump文件

2.4.3.1 histogram

2.4.3.2 thread overview