JDK 内置实用工具:监视、故障排除

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监视工具

JConsole

JConsole 图形用户界面是一种符合 Java 管理扩展 (JMX) 规范的监视工具。JConsole 使用 Java 虚拟机 (Java VM) 的广泛检测来提供有关在 Java 平台上运行的应用程序的性能和资源消耗的信息。

使用方法

本地
  • 使用jconsole命令:监视本地运行的所有 Java 应用程序,JConsole 可以连接到这些应用程序。

  • 使用jconsole PID命令:监视指定PID的Java应用程序。

获取java PID的方法:通过任务管理器查看、通过Java提供的jps命令查看。

远程

使用jsconsole hostName:portNum命令:hostName是运行应用程序的系统的名称,portNum是您在启动 Java VM 时启用 JMX 代理时指定的端口号。

使用service:jmx:<protocol>:<sap>命令:使用 JMX 服务 URL 进行连接。

内容分析

将 JConsole 连接到应用程序后,JConsole 由六个选项卡组成。

  • 概述:显示有关 Java VM 和受监视值的概述信息。

  • 内存:显示有关内存使用的信息。

  • 线程:显示有关线程使用的信息。

  • 类:显示有关类加载的信息。

  • VM:显示有关 Java VM 的信息。

  • MBeans:显示有关 MBeans 的信息。

组成部分

概览

显示有关 CPU 使用情况、内存使用情况、线程计数和在 Java VM 中加载的类的图形监视信息。

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提供有关内存消耗和内存池的信息。

提供执行GC的操作,可以随时点击按钮进行垃圾回收

  • 伊甸园空间(堆): 最初为大多数对象分配内存的池。

  • 幸存者空间(堆): 包含在伊甸园空间垃圾回收中幸存下来的物体的池。

  • 终身代(堆): 包含在幸存者空间中存在一段时间的对象的池。

  • 永久生成(非堆): 包含虚拟机本身的所有反射数据的池,如类和方法对象。使用类数据共享的 Java VM,这一代分为只读和读写区域。

  • 代码缓存(非堆): HotSpotJava VM 还包括一个代码缓存,其中包含用于编译和存储本机代码的内存。

堆和非堆内存

Java VM 管理两种类型的内存:堆内存和非堆内存,这两种内存都是在 Java VM 启动时创建的。

  • 堆内存是 Java VM 为所有类实例和数组分配内存的运行时数据区域。堆的大小可能是固定的或可变的。垃圾回收器是一个自动内存管理系统,用于回收对象的堆内存。

  • 非堆内存包括所有线程之间共享的方法区域和 Java VM 的内部处理或优化所需的内存。它存储每类结构,如运行时常量池、字段和方法数据,以及方法和构造函数的代码。方法区域在逻辑上是堆的一部分,但是,根据实现,Java VM 可能不会对它进行垃圾回收或压缩。与堆内存一样,方法区域可能为固定大小或可变大小。方法区域的内存不需要连续。

内存池和内存管理器

内存池和内存管理器是 Java VM 内存系统的关键方面。

  • 内存池表示 Java VM 管理的内存区域。Java VM 至少有一个内存池,它可能会在执行期间创建或删除内存池。内存池可以属于堆内存或非堆内存。

  • 内存管理器管理一个或多个内存池。垃圾回收器是一种内存管理器,负责回收不可到达的对象使用的内存。Java VM 可能具有一个或多个内存管理器。它可以在执行期间添加或删除内存管理器。内存池可以由多个内存管理器管理。

垃圾回收

垃圾回收 (GC) 是 Java VM 释放不再引用的对象占用的内存的方式。通常认为具有活动引用为"活动"且未引用(或无法访问)对象的对象为"已死"。垃圾回收是释放死对象使用的内存的过程。GC 使用的算法和参数对性能有显著影响。

Java hotspot VM 垃圾回收器使用代数 GC。生成 GC 利用大多数程序符合以下概括的观察。

  • 它们创建许多寿命较短的对象,例如迭代器和局部变量。

  • 它们创建一些寿命很长的对象,例如高级持久对象。

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线程

提供有关线程使用的信息。

  • 查找监视器死锁线程: 检测对象监视器锁上是否有任何线程死锁。此操作返回死锁线程指示的数组。

  • getThreadInfo: 返回线程信息。这包括线程当前被阻止的名称、堆栈跟踪和监视器锁(如果有)以及持有该锁的线程以及线程争用统计信息。

  • 获取ThreadCpu时间: 返回给定线程消耗的 CPU 时间

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显示有关类加载的信息。

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VM 概要

提供有关 Java VM 的信息。

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MBean

以通用方式显示有关在平台 MBean 服务器注册的所有 MBeans 的信息。MBeans 选项卡允许您访问平台 MXBean 检测的完整集,包括在其他选项卡中不可见的仪器。此外,您还可以使用 MBeans 选项卡监视和管理应用程序的 MBeans。

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jps

列出目标系统上已检测的 Java 虚拟机 (JVM)。

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jstat

监视 Java 虚拟机 (JVM) 统计信息。

对Java应用程序的资源和性能进行实时的命令行的监控,包括了对Heap size和垃圾回收状况的监控。

命令格式

jstat [-option] [PID]

option参数

  • class: 显示有关类加载器行为的统计信息。

  • compiler: 显示有关 Java HotSpot VM 实时编译器行为的统计信息。

  • gc: 显示有关垃圾回收堆行为的统计信息。

  • gccapacity: 显示有关几代人容量及其相应空间的统计信息。

  • gccause: 显示有关垃圾回收统计信息(与 相同)的摘要,以及最后和当前(如果适用)垃圾回收事件的原因。-gcutil

  • gcnew: 显示新一代行为的统计信息。

  • gcnewcapacity: 显示有关新一代大小及其相应空间的统计信息。

  • gcold: 显示有关旧一代和元空间统计信息行为的统计信息。

  • gcoldcapacity: 显示有关旧一代大小的统计信息。

  • gcmetacapacity: 显示有关元空间大小的统计信息。

  • gcutil: 显示有关垃圾回收统计信息的摘要。

  • printcompilation: 显示 Java 热点 VM 编译方法统计信息。

1.jstat –class <pid> : 显示加载class的数量,及所占空间等信息。

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2.jstat -compiler <pid>显示VM实时编译的数量等信息。

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3.jstat -gc <pid>: 可以显示gc的信息,查看gc的次数,及时间。

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4.jstat -gccapacity <pid>:可以显示,VM内存中三代(young,old,perm)对象的使用和占用大小

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5.jstat -gcutil <pid>:统计gc信息

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6.jstat -gcnew <pid>:年轻代对象的信息。

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7.jstat -gcnewcapacity<pid>: 年轻代对象的信息及其占用量。

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8.jstat -gcold <pid>:old代对象的信息。

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9.jstat -gcoldcapacity <pid>: old代对象的信息及其占用量。

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10.jstat -gcpermcapacity<pid>: perm对象的信息及其占用量。

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11.jstat -printcompilation <pid>:当前VM执行的信息。

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jstatd

监视 Java 虚拟机 (JVM),并使远程监视工具能够连接到 JVM

命令格式

jstatd -[option]

option

  • -nr 当找不到现有的RMI注册表时,不尝试使用jstatd进程创建一个内部的RMI注册表。
  • -p port 在指定的端口查找RMI注册表。如果没有找到,并且没有指定-nr选项,则在该端口自行创建一个内部的RMI注册表。
  • -n rminame RMI注册表中绑定的RMI远程对象的名称。默认的名称为JStatRemoteHost。如果多个jstatd服务器在同一主机上运行,你可以通过指定该选项来让每个服务器导出的RMI对象具有唯一的名称。不管如何,这样做需要将唯一的服务器名称包含进监控客户端的hostid和vmid字符串中。
  • -Joption 将选项参数传递给被javac调用的java启动程序。例如,-J-Xms48m设置启动内存为48 MB。使用-J将选项参数传递给执行Java应用程序的底层虚拟机,这是一种常见惯例。

使用方法

1.在jdk的bin目录下创建文件jstatd.all.policy

2.写入下面的安全配置

grant codebase "file:/usr/lib/jvm/java-1.8.0-openjdk-1.8.0.191.b12-1.el7_6.x86_64/lib/tools.jar" {
   permission java.security.AllPermission;
};
#此处写绝对路径,主要是防止路径错误问题,排查问题,应该写成相对路径

3.启动jstatd

./jstatd -J-Djava.security.policy=jstatd.all.policy -J-Djava.rmi.server.hostname=x.x.x.x &

4.使用jvisualvm工具远程连接,进行监控

jvisualvm

VisualVM,能够监控线程,内存情况,查看方法的CPU时间和内存中的对 象,已被GC的对象,反向查看分配的堆栈(如100个String对象分别由哪几个对象分配出来的).

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同时他还提供很多插件可以自己安装,是一款不错的监控分析工具。

故障排除工具

JInfo

可以用来查看正在运行的 java 应用程序的扩展参数,包括Java System属性和JVM命令行参数;也可以动态的修改正在运行的 JVM 一些参数。当系统崩溃时,jinfo可以从core文件里面知道崩溃的Java应用程序的配置信息

命令格式

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参数说明

  • pid 对应jvm的进程id

  • executable core 产生core dump文件

  • [server-id@]remote server IP or hostname 远程的ip或者hostname,server-id标记服务的唯一性id

option

  • no option 输出全部的参数和系统属性

  • -flag name 输出对应名称的参数

  • -flag [+|-]name 开启或者关闭对应名称的参数

  • -flag name=value 设定对应名称的参数

  • -flags 输出全部的参数

  • -sysprops 输出系统属性

Javacore 概述

Javacore,也可以称为“threaddump”或是“javadump”,它是 Java 提供的一种诊断特性,能够提供一份可读的当前运行的 JVM 中线程使用情况的快照。即在某个特定时刻,JVM 中有哪些线程在运行,每个线程执行到哪一个类,哪一个方法。应用程序如果出现不可恢复的错误或是内存泄露,就会自动触发 Javacore 的生成。

使用方法

1.jinfo pid:输出当前 jvm 进程的全部参数和系统属性

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2.jinfo -flag name pid:输出对应名称的参数使用该命令,可以查看指定的 jvm 参数的值。如:查看当前 jvm 进程是否开启打印 GC 日志。

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3.jinfo -flag [+|-]name pid:开启或者关闭对应名称的参数

使用 jinfo 可以在不重启虚拟机的情况下,可以动态的修改 jvm 的参数。尤其在线上的环境特别有用。

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4.jinfo -flag name=value pid:修改指定参数的值。

注意:jinfo虽然可以在java程序运行时动态地修改虚拟机参数,但并不是所有的参数都支持动态修改

5.jinfo -flags pid:输出全部的参数

6.jinfo -sysprops pid:输出当前 jvm 进行的全部的系统属性

jhat

主要是用来分析java堆的命令,可以将堆中的对象以html的形式显示出来,包括对象的数量,大小等等,并支持对象查询语言。

1.使用jmap命令导出堆文件
jmap -dump:live,file=a.log pid

也可以使用下面方式导出堆文件

1、使用 jconsole 选项通过 HotSpotDiagnosticMXBean 从运行时获得堆转储(生成dump文件)、

2、虚拟机启动时如果指定了 -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError 选项, 则在抛出 OutOfMemoryError 时, 会自动执行堆转储。

3、使用 hprof 命令

2.使用jhat分析堆文件
jhat -J-Xmx512M a1.log
3.查看分析的html页面
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http://ip:7000/jhat中的OQL(对象查询语言)

如果需要根据某些条件来过滤或查询堆的对象,这是可能的,可以在jhat的html页面中执行OQL,来查询符合条件的对象

基本语法:

select <javascript expression to select>
[from [instanceof] <class name> <identifier>]
[where <javascript boolean expression to filter>]

解释:

(1)class name是java类的完全限定名,如:java.lang.String, java.util.ArrayList, C是char数组, java.io.Filejava.io.File[]

(2)类的完全限定名不足以唯一的辨识一个类,因为不同的ClassLoader载入的相同的类,它们在jvm中是不同类型的

(3)instanceof表示也查询某一个类的子类,如果不明确instanceof,则只精确查询class name指定的类

(4)from和where子句都是可选的

(5)java域表示:obj.field_name;java数组表示:array[index]

举例:

(1)查询长度大于100的字符串

select s from java.lang.String s where s.count > 100

(2)查询长度大于256的数组

select a from [I a where a.length > 256

(3)显示匹配某一正则表达式的字符串

select a.value.toString() from java.lang.String s where /java/(s.value.toString())

(4)显示所有文件对象的文件路径

select file.path.value.toString() from java.io.File file

(5)显示所有ClassLoader的类名

select classof(cl).name from instanceof java.lang.ClassLoader cl

(6)通过引用查询对象

select o from instanceof 0xd404d404 o

built-in对象 -- heap

(1)heap.findClass(class name) -- 找到类

select heap.findClass("java.lang.String").superclass

(2)heap.findObject(object id) -- 找到对象

select heap.findObject("0xd404d404")

(3)heap.classes -- 所有类的枚举

select heap.classes

(4)heap.objects -- 所有对象的枚举

select heap.objects("java.lang.String")

(5)heap.finalizables -- 等待垃圾收集的java对象的枚举

(6)heap.livepaths -- 某一对象存活路径

select heaplivepaths(s) from java.lang.String s

(7)heap.roots -- 堆根集的枚举

辨识对象的函数

(1)classof(class name) -- 返回java对象的类对象

select classof(cl).name from instanceof java.lang.ClassLoader cl

(2)identical(object1,object2) -- 返回是否两个对象是同一个实例

select identical(heap.findClass("java.lang.String").name, heap.findClass("java.lang.String").name)

(3)objectid(object) -- 返回对象的id

select objectid(s) from java.lang.String s

(4)reachables -- 返回可从对象可到达的对象

select reachables(p) from java.util.Properties p -- 查询从Properties对象可到达的对象
select reachables(u, "java.net.URL.handler") from java.net.URL u -- 查询从URL对象可到达的对象,但不包括从URL.handler可到达的对象

(5)referrers(object) -- 返回引用某一对象的对象

select referrers(s) from java.lang.String s where s.count > 100

(6)referees(object) -- 返回某一对象引用的对象

select referees(s) from java.lang.String s where s.count > 100

(7)refers(object1,object2) -- 返回是否第一个对象引用第二个对象

select refers(heap.findObject("0xd4d4d4d4"),heap.findObject("0xe4e4e4e4"))

(8)root(object) -- 返回是否对象是根集的成员

select root(heap.findObject("0xd4d4d4d4")) 

(9)sizeof(object) -- 返回对象的大小

select sizeof(o) from [I o

(10)toHtml(object) -- 返回对象的html格式

select "<b>" + toHtml(o) + "</b>" from java.lang.Object o

(11)选择多值

select {name:t.name?t.name.toString():"null",thread:t} from instanceof java.lang.Thread t

数组、迭代器等函数

(1)concat(enumeration1,enumeration2) -- 将数组或枚举进行连接

select concat(referrers(p),referrers(p)) from java.util.Properties p

(2)contains(array, expression) -- 数组中元素是否满足某表达式

select p from java.util.Properties where contains(referres(p), "classof(it).name == 'java.lang.Class'")

返回由java.lang.Class引用的java.util.Properties对象

  • built-in变量
  • it -- 当前的迭代元素
  • index -- 当前迭代元素的索引
  • array -- 被迭代的数组

(3)count(array, expression) -- 满足某一条件的元素的数量

select count(heap.classes(), "/java.io./(it.name)")

(4)filter(array, expression) -- 过滤出满足某一条件的元素

select filter(heap.classes(), "/java.io./(it.name)")

(5)length(array) -- 返回数组长度

select length(heap.classes())

(6)map(array,expression) -- 根据表达式对数组中的元素进行转换映射

select map(heap.classes(),"index + '-->' + toHtml(it)")

(7)max(array,expression) -- 最大值, min(array,expression)

select max(heap.objects("java.lang.String"),"lhs.count>rhs.count")
  • built-in变量
  • lhs -- 左边元素
  • rhs -- 右边元素

(8)sort(array,expression) -- 排序

select sort(heap.objects('[C'),'sizeof(lhs)-sizeof(rhs)')

(9)sum(array,expression) -- 求和

select sum(heap.objects('[C'),'sizeof(it)')

(10)toArray(array) -- 返回数组

(11)unique(array) -- 唯一化数组

jmap

打印进程、核心文件或远程调试服务器的共享对象内存映射或堆内存详细信息。

    jmap [option] <pid>
        (to connect to running process) 连接到正在运行的进程

    jmap [option] <executable <core>
        (to connect to a core file)     连接到核心文件

    jmap [option] [server_id@]<remote server IP or hostname>
        (to connect to remote debug server) 连接到远程调试服务

option

  • pid:    目标进程的PID,进程编号,可以采用ps -ef | grep java 查看java进程的PID;
  • executable:     产生core dump的java可执行程序;
  • core:     将被打印信息的core dump文件;
  • remote-hostname-or-IP:     远程debug服务的主机名或ip;
  • server-id:     唯一id,假如一台主机上多个远程debug服务;

使用方法

  1. jmap -dump:[live,]format=b,file=<filename> PID :使用hprof二进制形式,输出jvm的heap内容到文件

  2. jmap -finalizerinfo PID:打印正等候回收的对象的信息

  3. jmap -heap PID:打印heap的概要信息,GC使用的算法,heap(堆)的配置及JVM堆内存的使用情况。

  4. jmap -histo:live PID:打印每个class的实例数目,内存占用,类全名信息。VM的内部类名字开头会加上前缀”*”. 如果live子参数加上后,只统计活的对象数量.

  5. jmap -permstat PID:打印classload和jvm heap长久层的信息. 包含每个classloader的名字、活泼性、地址、父classloader和加载的class数量。另外,内部String的数量和占用内存数也会打印出来。

  6. -F 强迫.在pid没有相应的时候使用-dump或者-histo参数。在这个模式下,live子参数无效。

  7. -h | -help 打印辅助信息

  8. -J 传递参数给jmap启动的jvm.

jstack

jstack命令主要用于调试java程序运行过程中的线程堆栈信息,可以用于检测死锁,进程耗用cpu过高报警问题的排查。jstack命令会打印出所有的线程,包括用户自己启动的线程和jvm后台线程。

命令格式

jstack -[option] pid

option

  • -F 强制dump线程堆栈信息. 用于进程hung住, jstack <pid>命令没有响应的情况

  • -m 同时打印java和本地(native)线程栈信息,m是mixed mode的简写

  • -l 打印锁的额外信

来源:blog.csdn.net/cong____cong/article/

details/106349866


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原文始发于微信公众号(Java知音):JDK 内置实用工具:监视、故障排除