JVM 監控，調優，調試
JVM監控工具
Java的安裝包自帶了很多優秀的工具，善用這些工具對於監控和調試Java程序非常有幫助。常用工具如下：
jps
用途：jps用來查看JVM裏面所有進程的具體狀態, 包括進程ID，進程啟動的路徑等等。
常用參數：
-l: 輸出完成的包名稱；
-m: 輸出程序的命令行輸入參數；
-v: 輸出完整的JVM參數。
jstack
用途：1）查看java程序崩潰生成core文件，獲得core文件的java stack和native stack的信息；
2）查看正在運行的java程序的java stack和native stack的信息：a) 查看運行的java程序呈現hung的狀態；b) 跟蹤Java的調用棧，剖析程序。
jinfo
用途：jinfo可觀察運行中的java程序的運行環境參數：參數包括Java System屬性和JVM命令行參數；也可從core文件裏面知道崩潰的Java應用程序的配置信息。
jstat
用途：jstat利用了JVM內建的指令對Java應用程序的資源和性能進行實時的命令行的監控，包括了對Heap size和垃圾回收狀況的監控等等。
語法結構：
Usage: jstat -help|-options
jstat -<option> [-t] [-h<lines>] <vmid> [<interval> [<count>]]
參數解釋：
Options — 選項，我們一般使用 -gcutil 查看gc情況
vmid — VM的進程號，即當前運行的java進程號
interval– 間隔時間，單位為秒或者毫秒
count — 打印次數，如果缺省則打印無數次
具體option參數如下：
-class：統計class loader行為信息
-compile：統計編譯行為信息
-gc：統計jdk gc時heap信息
-gccapacity：統計不同的generations（不知道怎麽翻譯好，包括新生區，老年區，permanent區）相應的heap容量情況
-gccause：統計gc的情況，（同-gcutil）和引起gc的事件
-gcnew：統計gc時，新生代的情況
-gcnewcapacity：統計gc時，新生代heap容量
-gcold：統計gc時，老年區的情況
-gcoldcapacity：統計gc時，老年區heap容量
-gcpermcapacity：統計gc時，permanent區heap容量
-gcutil：統計gc時，heap情況
輸出內容含義如下：
S0 — Heap上的 Survivor space 0 區已使用空間的百分比
S1 — Heap上的 Survivor space 1 區已使用空間的百分比
E — Heap上的 Eden space 區已使用空間的百分比
O — Heap上的 Old space 區已使用空間的百分比
P — Perm space 區已使用空間的百分比
YGC — 從應用程序啟動到采樣時發生 Young GC 的次數
YGCT– 從應用程序啟動到采樣時 Young GC 所用的時間(單位秒)
FGC — 從應用程序啟動到采樣時發生 Full GC 的次數
FGCT– 從應用程序啟動到采樣時 Full GC 所用的時間(單位秒)
GCT — 從應用程序啟動到采樣時用於垃圾回收的總時間(單位秒)
示例
實例使用1：
[root@localhost bin]# jstat -gcutil 25444
S0 S1 E O P YGC YGCT FGC FGCT GCT
11.63 0.00 56.46 66.92 98.49 162 0.248 6 0.331 0.579
實例使用2：
[root@localhost bin]# jstat -gcutil 25444 1000 5
S0 S1 E O P YGC YGCT FGC FGCT GCT
73.54 0.00 99.04 67.52 98.49 166 0.252 6 0.331 0.583
73.54 0.00 99.04 67.52 98.49 166 0.252 6 0.331 0.583
73.54 0.00 99.04 67.52 98.49 166 0.252 6 0.331 0.583
73.54 0.00 99.04 67.52 98.49 166 0.252 6 0.331 0.583
73.54 0.00 99.04 67.52 98.49 166 0.252 6 0.331 0.583
我們可以看到，5次young gc之後，垃圾內存被從Eden space區(E)放入了Old space區(O)，並引起了百分比的變化，導致Survivor space使用的百分比從73.54%(S0)降到0%(S1)。有效釋放了內存空間。綠框中，我們可以看到，一次full gc之後，Old space區(O)的內存被回收，從99.05%降到67.52%。
圖中同時打印了young gc和full gc的總次數、總耗時。而，每次young gc消耗的時間，可以用相間隔的兩行YGCT相減得到。每次full gc消耗的時間，可以用相隔的兩行FGCT相減得到。例如紅框中表示的第一行、第二行之間發生了1次young gc，消耗的時間為0.252-0.252＝0.0秒。
常駐內存區(P)的使用率，始終停留在98.49%左右，說明常駐內存沒有突變，比較正常。
如果young gc和full gc能夠正常發生，而且都能有效回收內存，常駐內存區變化不明顯，則說明java內存釋放情況正常，垃圾回收及時，java內存泄露的幾率就會大大降低。但也不能說明一定沒有內存泄露。
GCT 是YGCT 和FGCT的時間總和。
以上，介紹了Jstat按百分比查看gc情況的功能。其實，它還有功能，例如加載類信息統計功能、內存池信息統計功能等，那些是以絕對值的形式打印出來的，比較少用，在此就不做介紹。
[root@localhost bin]# ps -ef | grep java
root 25917 1 2 23:23 pts/2 00:00:05 /usr/local/jdk1.5/bin/java -Djava.endorsed.dirs=/usr/local/jakarta-tomcat-5.0.30/common/endorsed -classpath /usr/local/jdk1.5/lib/tools.jar:/usr/local/jakarta-tomcat-5.0.30/bin/bootstrap.jar:/usr/local/jakarta-tomcat-5.0.30/bin/commons-logging-api.jar -Dcatalina.base=/usr/local/jakarta-tomcat-5.0.30 -Dcatalina.home=/usr/local/jakarta-tomcat-5.0.30 -Djava.io.tmpdir=/usr/local/jakarta-tomcat-5.0.30/temp org.apache.catalina.startup.Bootstrap start
jstat -class pid:顯示加載class的數量，及所占空間等信息。
實例使用3：
[root@localhost bin]# jstat -class 25917
Loaded Bytes Unloaded Bytes Time
2629 2916.8 29 24.6 0.90
jstat -compiler pid:顯示VM實時編譯的數量等信息。
實例使用4：
[root@localhost bin]# jstat -compiler 25917
Compiled Failed Invalid Time FailedType FailedMethod
768 0 0 0.70 0
jstat –gccapacity :可以顯示，VM內存中三代（young,old,perm）對象的使用和占用大小，如：PGCMN顯示的是最小perm的內存使用量，PGCMX顯示的是perm的內存最大使用量，PGC是當前新生成的perm內存占用量，PC是但前perm內存占用量。其他的可以根據這個類推， OC是old內純的占用量。
[root@localhost bin]# jstat -gccapacity 25917
NGCMN 640.0
NGCMX 4992.0
NGC 832.0
S0C 64.0
S1C 64.0
EC 704.0
OGCMN 1408.0
OGCMX 60544.0
OGC 9504.0
OC 9504.0 OC是old內純的占用量
PGCMN 8192.0 PGCMN顯示的是最小perm的內存使用量
PGCMX 65536.0 PGCMX顯示的是perm的內存最大使用量
PGC 12800.0 PGC是當前新生成的perm內存占用量
PC 12800.0 PC是但前perm內存占用量
YGC 164
FGC 6
jstat -gcnew pid: new對象的信息
[root@localhost bin]# jstat -gcnew 25917
S0C S1C S0U S1U TT MTT DSS EC EU YGC YGCT
64.0 64.0 47.4 0.0 2 15 32.0 704.0 145.7 168 0.254
jstat -gcnewcapacity pid: new對象的信息及其占用量
[root@localhost bin]# jstat -gcnewcapacity 25917
NGCMN NGCMX NGC S0CMX S0C S1CMX S1C ECMX EC YGC FGC
640.0 4992.0 832.0 64.0 448.0 448.0 64.0 4096.0 704.0 168 6
jstat -gcold pid: old對象的信息。
[root@localhost bin]# jstat -gcold 25917
PC PU OC OU YGC FGC FGCT GCT
12800.0 12617.6 9504.0 6561.3 169 6 0.335 0.591
jstat -gcoldcapacity pid:old對象的信息及其占用量。
[root@localhost bin]# jstat -gcoldcapacity 25917
OGCMN OGCMX OGC OC YGC FGC FGCT GCT
1408.0 60544.0 9504.0 9504.0 169 6 0.335 0.591
jstat -gcpermcapacity pid: perm對象的信息及其占用量。
[root@localhost bin]# jstat -gcpermcapacity 25917
PGCMN PGCMX PGC PC YGC FGC FGCT GCT
8192.0 65536.0 12800.0 12800.0 169 6 0.335 0.591
jstat -printcompilation pid:當前VM執行的信息。
[root@localhost bin]# jstat -printcompilation -h3 25917 1000 5
每1000毫秒打印一次，一共打印5次，還可以加上-h3每三行顯示一下標題。
Compiled Size Type Method
788 73 1 java/io/File <init>
788 73 1 java/io/File <init>
788 73 1 java/io/File <init>
Compiled Size Type Method
788 73 1 java/io/File <init>
788 73 1 java/io/File <init>
jmap
用途：觀察運行中的jvm物理內存的占用情況，包括Heap size, Perm size等等。
參數如下：
-heap：打印jvm heap的情況
-histo：打印jvm heap的直方圖。其輸出信息包括類名，對象數量，對象占用大小。
-histo：live ：同上，但是只答應存活對象的情況
-permstat：打印permanent generation heap情況
命令使用：
jmap -heap 2083 ---- 觀察到New Generation（Eden Space，From Space，To Space）,tenured generation,Perm Generation的內存使用情況
jmap -histo 2083 ｜ jmap -histo:live 2083 ---- 觀察heap中所有對象的情況（heap中所有生存的對象的情況）。包括對象數量和所占空間大小。
jmap -dump:live,format=b,file=heap.bin 2083 ---- dump java heap in hprof binary format。輸出文件可用於進一步分析。
class name對應的就是Class文件裏的class的標識
B代表byte
C代表char
D代表double
F代表float
I代表int
J代表long
Z代表boolean
前邊有[代表數組，[I 就相當於int[]
對象用[L+類名表示
| BaseType Character | Type | Interpretation |
| B | byte | signed byte |
| C | char | Unicode character |
| D | double | double-precision floating-point value |
| F | float | single-precision floating-point value |
| I | int | integer |
| J | long | long integer |
| L<classname>; | reference | an instance of class de><classname>de> |
| S | short | signed short |
| Z | boolean | de>truede> or de>falsede> |
| [ | reference | one array dimension |
Java調優
JVM調優總結
JAVA虛擬機性能參數調優指導書
Jprofiler使用介紹
Memory Analyzer (MAT)
使用Memory Analyzer tool(MAT)分析內存泄漏
JVM常見參數及其默認值：
（詳見：JVM系列三:JVM參數設置、分析）
| 參數名稱 | 含義 | 默認值 | |
| -Xms | 初始堆大小 | 物理內存的1/64(<1GB) | 默認(MinHeapFreeRatio參數可以調整)空余堆內存小於40%時，JVM就會增大堆直到-Xmx的最大限制. |
| -Xmx | 最大堆大小 | 物理內存的1/4(<1GB) | 默認(MaxHeapFreeRatio參數可以調整)空余堆內存大於70%時，JVM會減少堆直到 -Xms的最小限制 |
| -Xmn | 年輕代大小(1.4or lator) | 註意：此處的大小是（eden+ 2 survivor space).與jmap -heap中顯示的New gen是不同的。 整個堆大小=年輕代大小 + 年老代大小 + 持久代大小. 增大年輕代後,將會減小年老代大小.此值對系統性能影響較大,Sun官方推薦配置為整個堆的3/8 |
|
| -XX:NewSize | 設置年輕代大小(for 1.3/1.4) | ||
| -XX:MaxNewSize | 年輕代最大值(for 1.3/1.4) | ||
| -XX:PermSize | 設置持久代(perm gen)初始值 | 物理內存的1/64 | |
| -XX:MaxPermSize | 設置持久代最大值 | 物理內存的1/4 | |
| -Xss | 每個線程的堆棧大小 | JDK5.0以後每個線程堆棧大小為1M,以前每個線程堆棧大小為256K.更具應用的線程所需內存大小進行 調整.在相同物理內存下,減小這個值能生成更多的線程.但是操作系統對一個進程內的線程數還是有限制的,不能無限生成,經驗值在3000~5000左右 一般小的應用， 如果棧不是很深， 應該是128k夠用的 大的應用建議使用256k。這個選項對性能影響比較大，需要嚴格的測試。（校長） 和threadstacksize選項解釋很類似,官方文檔似乎沒有解釋,在論壇中有這樣一句話:"” -Xss is translated in a VM flag named ThreadStackSize” 一般設置這個值就可以了。 |
JVM配置示例：
JAVA_OPTS="-server -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:PermSize=100M -XX:MaxPermSize=300M -Xms8g -Xmx8g -Xmn4g -Xss256k -XX:MaxNewSize=4g -XX:NewSize=4g -XX:SurvivorRatio=2 -Xnoclassgc -XX:+DisableExplicitGC -XX:+UseParNewGC -XX:ParallelGCThreads=8 -XX:+CMSParallelRemarkEnabled -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection -XX:CMSFullGCsBeforeCompaction=0 -XX:+CMSClassUnloadingEnabled -XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=92 -XX:SoftRefLRUPolicyMSPerMB=0 -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCTimeStamps -XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly -XX:+PrintHeapAtGC -Xloggc:/data/resys/zhenjing/tomcat-solr-slave/logs/gc.log -XX:+PrintGCApplicationConcurrentTime -XX:+PrintGCApplicationStoppedTime -Duser.timezone=Asia/Shanghai -XX:MaxDirectMemorySize=7g -Dcom.tc.productkey.path=/data/conf/terracotta-license.key"
機器配置：4CPU，16G內存
-server -Xms8g -Xmx8g -XX:PermSize=256m -XX:MaxPermSize=256m -Xmn4g -XX:MaxDirectMemorySize=512m -XX:SurvivorRatio=8 -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection -XX:CMSMaxAbortablePrecleanTime=5000 -XX:+CMSClassUnloadingEnabled -XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=80 -XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly -XX:+ExplicitGCInvokesConcurrent -Dsun.rmi.dgc.server.gcInterval=2592000000 -Dsun.rmi.dgc.client.gcInterval=2592000000 -XX:ParallelGCThreads=4 -Xloggc:/data/logs/gc.log -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCDateStamps -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:HeapDumpPath=/data/logs/java.hprof -Djava.awt.headless=true -Dsun.net.client.defaultConnectTimeout=10000 -Dsun.net.client.defaultReadTimeout=30000 -Dfile.encoding=UTF-8 -Ddubbo.application.logger=slf4j -Dcom.sun.management.jmxremote -Dcom.sun.management.jmxremote.port=8082 -Dcom.sun.management.jmxremote.ssl=false -Dcom.sun.management.jmxremote.authenticate=false -Djava.rmi.server.hostname=10.2.113.82
說明：
# 各個堆棧區域空間分配 -server -XX:PermSize=100M -XX:MaxPermSize=300M -Xms8g -Xmx8g -Xmn4g -Xss256k -XX:MaxNewSize=4g -XX:NewSize=4g -XX:SurvivorRatio=2 # eden = from+to # 回收算法相關。該配置以滿足響應實時性為目的。 -Xnoclassgc #禁用類垃圾回收，性能會高一點； -XX:+DisableExplicitGC #禁止System.gc() -XX:+UseConcMarkSweepGC #老年代回收采用CMS算法 -XX:+UseParNewGC #年輕代回收采用並行算法 -XX:ParallelGCThreads=8 -XX:+CMSParallelRemarkEnabled -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection -XX:CMSFullGCsBeforeCompaction=0 -XX:+CMSClassUnloadingEnabled -XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=92 -XX:SoftRefLRUPolicyMSPerMB=0 # gc日誌相關。 采用 jstat -gcutil PID 10000 監控更簡潔直觀。 -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCTimeStamps -XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly -XX:+PrintHeapAtGC -Xloggc:logs/gc.log -XX:+PrintGCApplicationConcurrentTime -XX:+PrintGCApplicationStoppedTime -Duser.timezone=Asia/Shanghai # BigMemory for Ehcache 相關配置，啟用本地緩存，避免觸發gc。 -XX:MaxDirectMemorySize=7g -Dcom.tc.productkey.path=/data/conf/terracotta-license.key
幾點說明：
Young GC: 一般情況下，當生成新對象，觸發Eden申請空間失敗時，就會觸發Scavenge GC，對Eden區域進行GC，清除非存活對象，並且把尚且存活的對象移動到空的Survivor區(to Survivor)。然後整理上次存放數據的Survivor(from Survivor)，將依然存活的對象放入新的to Survivor。若多次整理後，對象依然存活，且達到閾值(由 InitialTenuringThreshold 和 MaxTenuringThreshold 控制，默認值為7和15)，則將對象放入老年代。
Full GC: 主要是回收老年代的失效對象，一般同時觸發整理年輕代。
幾個參考數據：gc的核心工作是：清除無效對象；移動有效對象。若需要清除的無效對象很多，或需要移動的有效對象很多，則gc過程耗時。對於4G的年輕代，2G的eden代，一次Young GC大概耗時100~200ms。 若實際應用中，Young GC超過200ms，一般需要調優JVM。調優的目標：1）降低單次Young GC時間； 2) 降低Full GC次數。 Young GC 的次數和程序的負載和對象使用方式(代碼實現方式)有關，優化空間不大。
測試過 -XX:+AggressiveHeap 選項，對gc影響不大。測試過 -XX:+UseFastAccessorMethods -XX:+AggressiveOpts -XX:+UseBiasedLocking 選項，對gc影響不大。
對於-XX:LargePageSizeInBytes=128m選項，有些麻煩，且可能導致Full GC變長，沒試用。參見：http://hllvm.group.iteye.com/group/wiki/2870-JVM
Java調試輔助工具
鏈接的jar庫可能包含重復的class，導致行為錯誤。
findclass.sh 用於查找特定類名出現在哪些jar包。
#! /bin/bash
if [ $# -lt 2 ]; then
echo "Usage: $0 classname jar1 jar2..."
exit -1
fi
classname=$1
echo "Find Class: $classname"
shift
for file in $*
do
# echo $file
suffix=${file##*.}
if [ "x$suffix" == "xjar" ]; then
grepret=`jar -tf $file | grep $classname`
# echo $grepret
if [ "x$grepret" != "x" ]; then
echo "$file"
fi
fi
done
jps_kill.sh 用於kill指定類名的的java進程。JVM很耗資源，當啟動的JVM達到幾百個時，系統負載很重，會導致jps運行變慢(1、負載重；2、進程多)。
#! /bin/bash
TMP=/tmp/jps_kill.log
if [ $# -lt 1 ]
then
echo "Usage: $0 prog_name"
exit -1
fi
jps | grep -i $1 > $TMP
while read pid other
do
echo $pid
#echo $other
kill -9 $pid
done < $TMP
gcstat.sh 長期監控JVM的gc狀況。
#!/bin/bash
PID=-1
INTERVAL=1000
NUM=60000000
if [[ $# -lt 1 ]]
then
echo "Usage: $0 <vmid> [<interval(ms)> [<count>]]"
exit 1
fi
PID=$1
if [[ $# -gt 1 ]]
then
INTERVAL=$2
fi
if [[ $# -gt 2 ]]
then
NUM=$3
fi
echo "$0 Start test...`date`"
echo
jstat -gcutil -t -h50 $PID $INTERVAL $NUM
echo "$0 Finish test.`date`"
jmap_stat.sh 長期監控jmap狀況。
#!/bin/bash
PID=-1
INTERVAL=3
NUM=60
if [[ $# -lt 1 ]]
then
echo "Usage: $0 <vmid> [<interval> [<count>]]"
exit 1
fi
PID=$1
if [[ $# -gt 1 ]]
then
INTERVAL=$2
fi
if [[ $# -gt 2 ]]
then
NUM=$3
fi
echo "$0 Start test...`date`"
echo
i=0
while [[ i -lt $NUM ]]
do
echo `date`
jmap -histo:live $PID | head -n 20
echo
sleep $INTERVAL
((i++))
done
echo "$0 Finish test.`date`"
Java調試輔助函數
調試Java程序經常需要知道Java進程PID、當前目錄、Java Home、內存使用情況、執行特定命令等等。JavaDebug收集了上述這些常用的輔助調試函數。
import java.lang.management.ManagementFactory;
import java.lang.management.RuntimeMXBean;
import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStreamWriter;
import java.io.PrintWriter;
import java.util.Iterator;
import java.util.Map;
import java.util.Properties;
public class JavaDebug{
public static int getPid() {
RuntimeMXBean runtime = ManagementFactory.getRuntimeMXBean();
String name = runtime.getName(); // format: "pid@hostname"
try {
return Integer.parseInt(name.substring(0, name.indexOf(‘@‘)));
} catch (Exception e) {
System.err.println(e.getMessage());
return -1;
}
}
public static void printEnv(){
Map<String,String> map = System.getenv();
Iterator<Map.Entry<String, String>> iter = map.entrySet().iterator();
Map.Entry<String, String> entry;
while (iter.hasNext()) {
entry = iter.next();
String name = entry.getKey();
String value = entry.getValue();
System.out.println(name + ": "+ value);
}
}
public static void printProperties(){
Properties pros = System.getProperties();
pros.list(System.out);
}
public static String getPWD(){
return System.getProperty("user.dir");
}
public static void printSimpleMemoryInfo(){
Runtime runTime = Runtime.getRuntime();
System.out.println("Total Mem:" + runTime.totalMemory() + " Max Mem:" +runTime.maxMemory()
+ " Free mem:" + runTime.freeMemory() );
}
public static void printMemoryInfo(String info){
if( info != null){
System.out.println(info+ " JavaDebug:printMemoryInfo");
}
printSimpleMemoryInfo();
ExecCommand("jmap " + getPid());
}
public static void ExecCommand(String cmd){
System.out.println("Exec command: "+cmd);
try{
Process pro = null;
Runtime runTime = Runtime.getRuntime();
if (runTime == null) {
System.err.println("Create runtime false!");
throw new RuntimeException("Create runtime false!");
}
pro = runTime.exec(cmd);
BufferedReader input = new BufferedReader(new InputStreamReader(pro.getInputStream()));
PrintWriter output = new PrintWriter(new OutputStreamWriter(pro.getOutputStream()));
String line;
while ((line = input.readLine()) != null) {
System.out.println(line);
}
input.close();
output.close();
pro.destroy();
}
catch(IOException e) {
System.err.println(e.getMessage());
e.printStackTrace();
throw new RuntimeException("run command error!");
}
System.out.println("Exec command: "+cmd + " finish.");
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
printProperties();
//printEnv();
System.out.println("========================");
int pid = getPid();
System.out.println("pid: " + pid);
System.out.println("pwd: " + getPWD());
printMemoryInfo(null);
ExecCommand("ls -l");
ExecCommand("jmap " + pid);
printMemoryInfo(null);
}
}
JVM 監控，調優，調試