JVM（8）-JDK命令与工具

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在JDK的bin目录下有很多命令行工具：

可以看到各个工具的大小基本上都稳定在17kb左右，这个不是JDK开发团队刻意为之的，而是因为这些工具大多数是jdk\lib\tools.jar类库的一层薄包装而已，他们的主要功能代码是在tools类库中实现的。
命令行工具的好处是：当应用程序部署到生产环境后，无论是直接接触物理服务器还是远程telnet到服务器上都会受到限制。而借助tools.jar类库里面的接口，我们可以直接在应用程序中实现功能强大的监控分析功能。

常用命令

这里主要介绍如下几个工具：

  1. jps：查看本机java进程信息
  2. jstack：打印线程的栈信息，制作 线程dump文件
  3. jmap：打印内存映射信息，制作 堆dump文件
  4. jstat：性能监控工具
  5. jhat：内存分析工具，用于解析堆dump文件并以适合人阅读的方式展示出来
  6. jconsole：简易的JVM可视化工具
  7. jvisualvm：功能更强大的JVM可视化工具

jps

显示当前所有java进程pid的命令，我们可以通过这个命令来查看到底启动了几个java进程（因为每一个java程序都会独占一个java虚拟机实例），不过jps有个缺点是只能显示当前用户的进程id，要显示其他用户的还只能用linux的ps命令。

执行jps命令，会列出所有正在运行的java进程，其中jps命令也是一个java程序。前面的数字就是进程的id，这个id的作用非常大，后面会有相关介绍。
jps命令的语法格式：

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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：

  • -m 输出传入main方法的参数
  • -l 输出main类的全限定名或Jar的完整路径名
  • -v 输出传传递给JVM的参数

jps失效

在定位问题过程会遇到这样一种情况，用jps查看不到进程id，用ps -ef | grep java却能看到启动的java进程。
要解释这种现象，先来了解下jps的实现机制：
java程序启动后，会在目录/tmp/hsperfdata_{userName}/下生成几个文件，文件名就是java进程的pid，因此jps列出进程id就是把这个目录下的文件名列一下而已，至于系统参数，则是读取文件中的内容。
我们来思考下：如果由于磁盘满了，无法创建这些文件，或者用户对这些文件没有读的权限。又或者因为某种原因这些文件或者目录被清除，出现以上这些情况，就会导致jps命令失效。

如果jps命令失效，而我们又要获取pid，还可以使用以下两种方法：

  1. top | grep java
  2. ps -ef |grep java

jinfo

查看指定pid的所有JVM信息。

  1. jinfo -flags pid ：查询虚拟机运行参数信息。
  2. jinfo -flag name pid ：查询具体参数信息，如jinfo -flag UseSerialGC 42324，查看是否启用UseSerialGC。

jstack

主要用于生成指定进程当前时刻的线程快照，线程快照是当前java虚拟机每一条线程正在执行的方法堆栈的集合，生成线程快照的主要目的是用于定位线程出现长时间停顿的原因，如线程间死锁、死循环、请求外部资源导致长时间等待。

值得关注的线程状态有：
① 死锁：Deadlock（重点关注）
② 执行中：Runnable
③ 等待资源：Waiting on condition（重点关注）
④ 等待获取监视器：Waiting on monitor entry（重点关注）
⑤ 暂停：Suspended
⑥ 对象等待中：Object.wait() 或 TIMED_WAITING
⑦ 阻塞：Blocked（重点关注）
⑧ 停止：Parked

语法格式：

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jstack [option] pid

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）。

应用示例

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。

  1. 先找出Java进程ID，我部署在服务器上的Java应用名称为mrf-center：

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    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。

  2. 使用top -Hp pid命令找出该进程内最耗费CPU的线程

    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

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    printf "%x\n" 21742

    得到21742的十六进制值为54ee，下面会用到。

  3. 下面就要使用jstack命令了，用它来输出进程21711的堆栈信息，然后根据线程ID的十六进制值grep，如下：

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    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()。

jstack另一个常见的用法是统计不同状态的线程数量，命令如下：

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jstack ${PID} | grep 'java.lang.Thread.State' |awk '{print $2}' |sort|uniq -c

jmap

jamp命令主要用于获取jvm的堆内存细节。从而可以离线分析堆，以检查内存泄漏，检查一些严重影响性能的大对象的创建，检查系统中什么对象最多，各种对象所占内存的大小等等。

jmap -heap pid

查看堆使用情况

jmap -histo pid

查看堆中对象数量和大小

打印的信息分别是：序列号、对象的数量、这些对象的内存占用大小、这些对象所属的类的全限定名。

如果是内部类，类名的开头会加上*，如果加上live子参数的话，如jmap -histo：live pid，这个命令会触发一次FUll GC，只统计存活对象。

小技巧：

  1. 如果对象类型太多，可使用less查看，比如：如：jmap -histo:live 19931 | less
  2. 可采用jmap -histo pid > a.txt将其不同时刻的统计数据保存到文件中，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=文件名 pid

将堆内存使用的详细情况输出到文件

将文件下载到本地后，然后使用jhat命令查看该文件：jhat -port 4000 文件名 ，在浏览器中访问 http://localhost:4000/ 查看。或者也可以使用可视化工具MAT来分析这个本地文件。

总结：jmap命令适用的场景是程序内存不足或者GC频繁，这时候很可能是内存泄漏。通过用以上命令查看堆使用情况、大量对象被持续引用等情况。

jstat

主要是对java应用程序的资源和性能进行实时的命令行监控，包括了对堆内存的使用和垃圾回收状况的监控。
语法格式：

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jstat -<option> [-t] [-h<lines>] <vmid> [<interval> [<count>]]

  • option：我们经常使用的选项有gc、gcutil
  • vmid：java进程id
  • interval：间隔时间，单位默认为毫秒，也可指定为秒（s）。
  • count：打印次数，可选。

jstat -gc PID 5000 3

  • S0C：新生代幸存者0区的总容量（字节）
  • S1C：新生代幸存者1区的总容量（字节）
  • S0U：新生代幸存者0区已使用的容量（字节）
  • S1U：新生代幸存者1区已使用的容量（字节）
  • EC：新生代中Eden的空间（字节）
  • EU：新生代中Eden已使用的空间（字节）
  • OC：老年代的容量（字节）
  • OU：老年代中已使用的空间（字节）
  • PC：永久代的容量
  • PU：永久代已使用的容量
  • YGC：从应用程序启动到采样时年轻代中GC的次数
  • YGCT：从应用程序启动到采样时年轻代中GC所使用的时间（单位：S）
  • FGC：从应用程序启动到采样时老年代中GC（FULL GC）的次数
  • FGCT：从应用程序启动到采样时老年代中GC所使用的时间（单位：S）
  • GCT：从应用程序启动到采样时GC和FULL GC所使用的总时间（单位：S）

如果持续监控，则打印次数的参数可以省略：jstat -gc PID 5s。

jstat -gcutil PID 5000 3

  • s0：新生代中幸存者0区已使用的占当前容量百分比
  • s1：新生代中幸存者1区已使用的占当前容量百分比
  • E：新生代中Eden已使用的占当前容量百分比
  • O：老年代中已使用的占当前容量百分比
  • P：永久代中已使用的占当前容量百分比

jhat

主要用来解析java堆dump并启动一个web服务器，然后就可以在浏览器中查看堆的dump文件了。

生成dump文件的方法前面已经介绍了，此处主要介绍如何解析java堆转储文件，并启动一个web server。

jhat dump文件名

这个命令将dump文件转换成html格式，并且启动一个http服务，默认端口为7000。
如果端口冲突，可以使用以下命令指定端口：jhat -port 4000 heapdump，然后再浏览器中打开 http://localhost:端口号/ 访问，得到如下页面。

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