Java虚拟机性能调优（一）

一、Java虚拟机监控与调优，借助Java自带分析工具。

jps：(JVM Process Status Tool)，显示指定系统内所有的HotSpot虚拟机进程

jstat：(JVM Statistics Monitoring Tool)，用于收集和统计HotSpot虚拟机各方面的运行数据

jinfo：(Configuration Info for Java)，显示虚拟机配置信息

jmap：(Memory Map for Java)，生成虚拟机的内存转储快照（heapdump文件）

jstack：(Stack Trace for Java)，显示虚拟机线程快照

1、jps：虚拟机进程状况工具

用法：

usage: jps [-help]
jps [-q] [-mlvV] [<hostid>]

Definitions:
<hostid>: <hostname>[:<port>]

选项说明：

-q：只输出本地虚拟机唯一标识符（Local Virtual Machine Identifier,LVMID），省略主类的名称

-m：输出虚拟机进程启动时传递给主类（）函数的参数

-l：输出主类的全名，如果进程执行的是jar包，输出jar包路径

-v：输出虚拟机进行启动时JVM参数

补充网上查询的资料：

Linux无法查看进程：http://t.zoukankan.com/jpfss-p-11313248.html

ps -ef | grep java

2、jstat：虚拟机统计信息监控工具

用于监视虚拟机各种运行状态信息的命令工具。

用法：

Usage: jstat -help | -options
jstat -<option> [-t] [-h<lines>] <vmid> [<interval> [<count>]]

Definitions:
<option> 选项
<vmid> 进程ID
<lvmid>本地虚拟机进程vmid和lvmid是一致的，如果是远程虚拟机进程，vmid格式：[@<hostname>[:<port>]]
<interval> 查询间隔：支持毫秒和秒，默认毫秒
<count> 查询次数

选项说明：

-class：监视类装载、卸载数量、总空间以及类装载所耗费的时间

-gc：监视Java堆状况，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：监视内容与-gc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：监视内容与-gc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上一次GC产生的原因

-gcnew：监视新生代GC状况

-gcnewcapacity：监视内容与-gcnew相同，但输出主要关注使用到的最大、最小空间

-gcold：监视老年代GC状况

-gcoldcapacity：监视内容与-gcold相同，但输出主要关注使用到的最大、最小空间

-gcpermcapacity：输出永久代使用到的最大、最小空间

-compiler：输出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

例1：

说明1：

S0C：第一个存活区的内存大小，S1C：第二个存活区的内存大小；S0U：第一个存活区的内存使用大小，S1U：第二个存活区的内存使用大小；
EC：伊甸园区的内存大小，EU：伊甸园区的内存使用大小；
OC：老年代大小，OU：老年代使用大小；
MC：方法区大小，MU：方法区使用大小；
CCSC:压缩类空间大小，CCSU:压缩类空间使用大小；

YGC：年轻代垃圾回收次数，YGCT：年轻代垃圾回收消耗时间；

FGC：老年代垃圾回收次数，FGCT：老年代垃圾回收消耗时间；

GCT：垃圾回收消耗总时间。

说明2：

新生代Eden区（E）使用40.09%，两个Survivor区（S0、S1）分别使用0.00%和100.00%，老年代（O）使用14.57%，永久代（P）在jdk1.8以后被元空间（M）取代使用97.55%。程序运行以来共发生Minor GC（YGC）19次，（YGCT）总耗时3.229秒；发生Full GC（FGC）0次，（FGCT）总耗时0秒；所有GC（GCT）总耗时3.229秒。

例2：

说明：

NGCMN：新生代最小容量,NGCMX：新生代最大容量,NGC：当前新生代容量；
S0C：第一个幸存区大小,S1C：第二个幸存区的大小；
EC：伊甸园区的大小；
OGCMN：老年代最小容量,OGCMX：老年代最大容量,OGC：当前老年代大小,OC:当前老年代大小；
MCMN:最小元数据容量,MCMX：最大元数据容量,MC：当前元数据空间大小；
CCSMN：最小压缩类空间大小,CCSMX：最大压缩类空间大小,CCSC：当前压缩类空间大小；
YGC：年轻代gc次数,FGC：老年代GC次数；

扩展：

jstat -gc -h3 8460 1000 10：分析虚拟机进程VMID为8460的GC情况，每隔1000ms分析并打印一次记录，共计打印10次，每3行后打印指标名称头。（后追加内容）

3、jinfo：Java配置信息工具

查看和调整虚拟机各项参数和系统属性。

用法：

jinfo [option] <pid>
(to connect to running process)
jinfo [option] <executable <core>
(to connect to a core file)
jinfo [option] [server_id@]<remote server IP or hostname>
(to connect to remote debug server)

选项说明：

-flag <name> ：输出指定参数值
-flag [+|-]<name> ：设置指定参数是否可用
-flag <name>=<value> ：设置参数和值
-flags：输出所有参数
-sysprops：输出Java参数
<no option> ：输出上面的所有参数信息

动态修改虚拟机参数PrintGC：

4、jmap：Java内存映像工具

用于生成堆转储快照（一般称为heapdump或dump文件）

用法：

jmap [option] <pid>
(to connect to running process)
jmap [option] <executable <core>
(to connect to a core file)
jmap [option] [server_id@]<remote server IP or hostname>
(to connect to remote debug server)

选项说明：

-dump：生成Java堆转储快照。格式为：-dump:[live,]format=b,file=<filename>，其中live子参数说明是否只dump出存活的对象

-finalizerinfo：显示在F-Queue队列中等待Finalizer线程执行finalize方法的对象。只在Linux/Solaris平台下有效

-heap：显示Java堆详细信息，如使用哪种回收期、参数配置、分代状况等。只在Linux/Solaris平台下有效

-histo：显示对重对象统计信息，包括类、实例数量、合计容量

-permstat：以ClassLoader为统计口径显示永久代内存状态。只在Linux/Solaris平台下有效

-F：当虚拟机进程堆-dump选项没有响应时，可食用这个选项强制生成dump快照。只在Linux/Solaris平台下有效

生成Java堆转储快照：

显示Java堆详细信息：

堆配置参数说明：

MinHeapFreeRatio：最小堆空闲比率，默认40%，小于40%增加堆内存
MaxHeapFreeRatio：最大堆空闲比率，默认70%，大于70%减少堆内存
MaxHeapSize：最大堆内存
NewSize：新生代内存大小
MaxNewSize：新生代最大内存
OldSize：老年代大小
NewRatio：新生代比率，默认2
SurvivorRatio：存活区比率，默认8
MetaspaceSize：元空间内存大小
MaxMetaspaceSize：元空间最大内存
CompressedClassSpaceSize：压缩类空间大小
G1HeapRegionSize：G1垃圾收集器Region大小，取值范围从1M到32M，且是2的指数。如不设定，那么G1会根据Heap大小自动决定

5、jhat：虚拟机堆转储快照分析工具

jhat命令与jmap搭配使用，来分析jmap生成的堆转储快照。jhat内置了一个微型的HTTP/HTML服务器，生产dump文件的分析结果后，可以在浏览器中查看。

实际工作很少使用，本文使用Eclipse Memory Analyzer等工具。

关于Eclipse Memory Analyzer可以查看我的另一篇文章：https://www.cnblogs.com/wangymd/p/11277583.html

结合jmap命令和jhat命令举例使用：

第一步：生成堆转储快照

jmap -dump:format=b,file=E:\Test\Java\heap.hprof 8460

第二步：分析堆转储快照

jhat heap.hprof

打开浏览器，端口7000，查看分析结果：

6、jstack：生成虚拟机当前时刻线程快照

用于生成虚拟机当前时刻的线程快照（一般称为threaddump或者javacore文件）。

线程快照就是单签虚拟机内每条线程正在习性的方法堆栈的集合，生成线程快照的主要目的是定位线程出现长时间停顿的原因，如线程死锁、死循环、请求外部资源导致的长时间等待等都是导致线程长时间停顿的常见原因。

用法：

jstack [-l] <pid>
(to connect to running process)
jstack -F [-m] [-l] <pid>
(to connect to a hung process)
jstack [-m] [-l] <executable> <core>
(to connect to a core file)
jstack [-m] [-l] [server_id@]<remote server IP or hostname>
(to connect to a remote debug server)

选项：

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

将stack信息输入到文件中（Windows中）：

jstack -l 11408 >> zuul.txt

举例1、死锁分析：

代码：

package com.javabasic.locks.dead;

/**
 * 死锁，jstack分析
 * @author win7
 *
 */
public class DeadLockDemo {
    private static Object resource1 = new Object();// 资源 1
    private static Object resource2 = new Object();// 资源 2

    public static void main(String[] args) {
        new Thread(() -> {
            synchronized (resource1) {
                System.out.println(Thread.currentThread() + "get resource1");
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println(Thread.currentThread() + "waiting get resource2");
                synchronized (resource2) {
                    System.out.println(Thread.currentThread() + "get resource2");
                }
            }
        }, "线程 1").start();

        new Thread(() -> {
            synchronized (resource2) {
                System.out.println(Thread.currentThread() + "get resource2");
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println(Thread.currentThread() + "waiting get resource1");
                synchronized (resource1) {
                    System.out.println(Thread.currentThread() + "get resource1");
                }
            }
        }, "线程 2").start();
    }
}

jstack 9168：

Found one Java-level deadlock:
=============================
"线程 2":
  waiting to lock monitor 0x0000000019a31048 (object 0x00000007816786a8, a java.lang.Object),
  which is held by "线程 1"
"线程 1":
  waiting to lock monitor 0x0000000019a2e7b8 (object 0x00000007816786b8, a java.lang.Object),
  which is held by "线程 2"

Java stack information for the threads listed above:
===================================================
"线程 2":
        at com.javabasic.locks.dead.DeadLockDemo.lambda$1(DeadLockDemo.java:33)
        - waiting to lock <0x00000007816786a8> (a java.lang.Object)
        - locked <0x00000007816786b8> (a java.lang.Object)
        at com.javabasic.locks.dead.DeadLockDemo$$Lambda$2/135721597.run(Unknown Source)
        at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)
"线程 1":
        at com.javabasic.locks.dead.DeadLockDemo.lambda$0(DeadLockDemo.java:18)
        - waiting to lock <0x00000007816786b8> (a java.lang.Object)
        - locked <0x00000007816786a8> (a java.lang.Object)
        at com.javabasic.locks.dead.DeadLockDemo$$Lambda$1/531885035.run(Unknown Source)
        at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)

Found 1 deadlock.