JVM分析利器

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​ 大家在学习JVM的时候知道有好多参数，另外在我们系统在出现问题的时候我们可以接触对JVM中堆使用情况和垃圾回收情况进行分析，同时在jvm调优的时候通过分析GC日志中吞吐量和停顿时间来不断优化，那么对上述指标分析我们除了有JVM的系统理论知识支撑外，还要借助比较优秀的分析利器帮助我们去分析。

JVM分析工具

1.jvm参数

1.1 -XX参数

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a.Boolean类型
格式：-XX:[+-]<name> +或-表示启用或者禁用name属性
比如：-XX:+UseConcMarkSweepGC 表示启用CMS类型的垃圾回收器
     -XX:+UseG1GC 表示启用G1类型的垃圾回收器
b.非Boolean类型
格式：-XX<name>=<value>表示name属性的值是value
比如：-XX:MaxGCPauseMillis=500

1.2 其他参数

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-Xms1000等价于-XX:InitialHeapSize=1000
-Xmx1000等价于-XX:MaxHeapSize=1000
-Xss100等价于-XX:ThreadStackSize=100

1.3 设置参数方式

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开发工具中设置比如IDEA，eclipse
运行jar包的时候:java -XX:+UseG1GC xxx.jar
web容器比如tomcat，可以在脚本中的进行设置
通过jinfo实时调整某个java进程的参数(参数只有被标记为manageable的flags可以被实时修改)

例子

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(1)设置堆内存大小和参数打印
   -Xmx100M -Xms100M -XX:+PrintFlagsFinal
(2)查询+PrintFlagsFinal的值
   :=true
(3)查询堆内存大小MaxHeapSize
   := 104857600

1.4常用参数汇总

参数 含义 说明
-XX:CICompilerCount=3 最大并行编译数 如果设置大于1，虽然编译速度会提高，但是同样影响系 统稳定性，会增加JVM崩溃的可能
-XX:InitialHeapSize=100M 初始化堆大小 简写-Xms100M
-XX:MaxHeapSize=100M 最大堆大小 简写-Xmx100M
-XX:NewSize=20M 设置年轻代的大小
-XX:MaxNewSize=50M 年轻代最大大小
-XX:OldSize=50M 设置老年代大小
-XX:MetaspaceSize=50M 设置方法区大小
-XX:MaxMetaspaceSize=50M 方法区最大大小
-XX:+UseParallelGC 使用UseParallelGC 新生代，吞吐量优先
-XX:+UseParallelOldGC 使用UseParallelOldGC 老年代，吞吐量优先
-XX:+UseConcMarkSweepGC 使用CMS 老年代，停顿时间优先
-XX:+UseG1GC 使用G1GC 新生代，老年代，停顿时间优先
-XX:NewRatio 新老生代的比值 比如-XX:Ratio=4，则表示新生代:老年代=1:4，也就是新 生代占整个堆内存的1/5
-XX:SurvivorRatio 两个S区和Eden区的比值 比如-XX:SurvivorRatio=8，也就是(S0+S1):Eden=2:8， 也就是一个S占整个新生代的1/10
-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError 启动堆内存溢出打印 当JVM堆内存发生溢出时，也就是OOM，自动生成dump 文件
-XX:HeapDumpPath=heap.hprof 指定堆内存溢出打印目录 表示在当前目录生成一个heap.hprof文件
XX:+PrintGCDetails - XX:+PrintGCTimeStamps - XX:+PrintGCDateStamps Xloggc:$CATALINA_HOME/logs/gc.log 打印出GC日志 可以使用不同的垃圾收集器，对比查看GC情况
-Xss128k 设置每个线程的堆栈大小 经验值是3000-5000最佳
-XX:MaxTenuringThreshold=6 提升年老代的最大临界值 默认值为 15
-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent 启动并发GC周期时堆内存使用占比 G1之类的垃圾收集器用它来触发并发GC周期,基于整个堆 的使用率,而不只是某一代内存的使用比. 值为 0 则表 示”一直执行GC循环”. 默认值为 45.
-XX:G1HeapWastePercent 允许的浪费堆空间的占比 默认是10%，如果并发标记可回收的空间小于10%,则不 会触发MixedGC。
-XX:MaxGCPauseMillis=200ms G1最大停顿时间 暂停时间不能太小，太小的话就会导致出现G1跟不上垃 圾产生的速度。最终退化成Full GC。所以对这个参数的 调优是一个持续的过程，逐步调整到最佳状态。
-XX:ConcGCThreads=n 并发垃圾收集器使用的线程数量 默认值随JVM运行的平台不同而不同
-XX:G1MixedGCLiveThresholdPercent=65 混合垃圾回收周期中要包括的旧区域设置 占用率阈值 默认占用率为 65%
-XX:G1MixedGCCountTarget=8 设置标记周期完成后，对存活数据上限为 G1MixedGCLIveThresholdPercent 的旧 区域执行混合垃圾回收的目标次数 默认8次混合垃圾回收，混合回收的目标是要控制在此目 标次数以内
- XX:G1OldCSetRegionThresholdPercent=1 描述Mixed GC时，Old Region被加入到 CSet中 默认情况下，G1只把10%的Old Region加入到CSet中

其他常用的参数：

-XX:+CMSParallelInitialMarkEnabled表示在初始标记的多线程执行，减少STW；

-XX:+CMSScavengeBeforeRemark：在重新标记之前执行minorGC减少重新标记时间；

-XX:+CMSParallelRemarkEnabled:在重新标记的时候多线程执行，降低STW；

-XX：CMSInitiatingOccupancyFraction=92和-XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly配套使用，如果不设置后者，jvm第一次会采用92%但是后续jvm会根据运行时采集的数据来进行GC周期，如果设置后者则jvm每次都会在92%的时候进行gc；

-XX:+PrintHeapAtGC:在每次GC前都要GC堆的概况输出

2.常用命令

2.1jps

查看java进程

2.2 info

实时查看jvm参数

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jinfo -flag name PID   查看某个java进程的name属性的值

jinfo -flag MaxHeapSize PID
jinfo -flag UseG1GC PID

实时修改参数

参数只有被标记为manageable的flags可以被实时修改 

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jinfo -flag [+|-] PID
jinfo -flag = PID

2.3 jstat

查看虚拟机性能的统计信息「使用jstat摸清线上系统的JVM运行状况」

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查看类装载信息
jstat -class PID 1000 10
查看垃圾收集信息
jstat -gc PID 1000 10

jstat -gccapacity PID：堆内存分析
jstat -gcnew PID：年轻代GC分析，这里的TT和MTT可以看到对象在年轻代存活的年龄和存活的最大年龄
jstat -gcnewcapacity PID：年轻代内存分析
jstat -gcold PID：老年代GC分析
jstat -gcoldcapacity PID：老年代内存分析
jstat -gcmetacapacity PID：元数据区内存分析
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jstat -gc PID
S0C：这是From Survivor区的大小
S1C：这是To Survivor区的大小
S0U：这是From Survivor区当前使用的内存大小
S1U：这是To Survivor区当前使用的内存大小
EC：这是Eden区的大小
EU：这是Eden区当前使用的内存大小
OC：这是老年代的大小
OU：这是老年代当前使用的内存大小
MC：这是方法区（永久代、元数据区）的大小
MU：这是方法区（永久代、元数据区）的当前使用的内存大小
YGC：这是系统运行迄今为止的Young GC次数
YGCT：这是Young GC的耗时
FGC：这是系统运行迄今为止的Full GC次数
FGCT：这是Full GC的耗时
GCT：这是所有GC的总耗时

2.4 jstack

jstack能生成JVM当前时刻的线程快照，以此来定位线程出现长时间停顿的原因,最常见应用场景为：

  • 查看线程间死锁
  • 分析CPU过高原因

查看线程堆栈信息命令

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jstack [-option]  <pid>
指令 说明
-F 当jstack指令无响应时，强制打印一个堆栈信息
-m 打印包含Java和C/C++帧的混合模式堆栈跟踪
-l 打印关于锁的其他信息，比如拥有java.util.concurrent ownable同步器的列表
-h / -help 打印帮助信息

cpu 100%了定位如下方法：

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top -c .    输入P按照cpu使用率排序

top -Hp 进程id   输入P

jstack -l [PID] >/tmp/log.txt

printf "%x\n" 线程pid  --> 把线程pid转换成16进制

jstack 进程pid ｜ grep ‘16进制的线程pid’ -C5 --color   -->打印进程的堆栈信息
或者 jstack <pid>|grep -A 10 <pid_16>

2.5 jmap

查看打印及dump出堆内存转储快照信息

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项目启动参数设置
-XX:+PrintFlagsFinal -Xms300M -Xms300M
打印查看堆内存信息
jmap -heap PID

jmap -histo PID

dump出堆内存相关信息
手动生成dump文件
jmap -dump:format=b,file=heap.hprof PID
然后借助jhat工具查看：启动jhat加载堆转储文件，然后浏览器中访问
jhat dump.hprof -port 7000                 

项目启动时候参数设置发生内存溢出时候能够自动dump出该文件
-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:HeapDumpPath=heap.hrprof
注：模式堆内存溢出设置堆内存大小 -Xms20M -Xmx20M

关于dump出的文件怎们去分析，可以借助工具去分析如MAT,perfma

3.常用工具

3.1 jconsole

JDK自带的可视化监控工具

可以查看java应用程序运行概况，监控堆信息，永久区的使用

3.2 jvisualvm

可以i监控本地和远端java进程的cpu，类线程等

远程连接服务器监控远端java进程，需要在远端程序上配置

加入要分析远程java进程，以阿里云服务器tomcat为例子

1.需要修改tomcat中 bin/catalina.sh 这个文件

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JAVA_OPTS="$JAVA_OPTS -Dcom.sun.management.jmxremote -
Djava.rmi.server.hostname=31.100.39.63 -Dcom.sun.management.jmxremote.port=8998
-Dcom.sun.management.jmxremote.ssl=false -
Dcom.sun.management.jmxremote.authenticate=true -
Dcom.sun.management.jmxremote.access.file=../conf/jmxremote.access -
Dcom.sun.management.jmxremote.password.file=../conf/jmxremote.password"

2.在 ../conf 文件中添加两个文件jmxremote.access和jmxremote.password

jmxremote.access 文件

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guest readonly
manager readwrite

jmxremote.password 文件

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guest guest
manager manager
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授予权限 : chmod 600 *jmxremot*

3.将连接服务器地址改为公网ip地址

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hostname -i 查看输出情况
172.26.225.240 172.17.0.1
vim /etc/hosts
172.26.255.240 31.100.39.63

4.启动tomcat

5.查看tomcat启动日志及端口监听

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tail -f ../logs/catalina.out
lsof -i tcp:8080

6.查看8998监听情况，可以发现多开了几个端口

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lsof -i:8998 得到PID
netstat -antup | grep PID

3.3jmc工具

3.4 阿里arthas

github ：https://github.com/alibaba/arthas

Arthas 是Alibaba开源的Java诊断工具，采用命令行交互模式，是排查jvm相关问题的利器

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下载安装：
curl -O https://alibaba.github.io/arthas/arthas-boot.jar
java -jar arthas-boot.jar
# 然后可以选择一个Java进程
print usage
java -jar arthas-boot.jar -h

常用命令

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version:查看arthas版本号
help:查看命名帮助信息
cls:清空屏幕
session:查看当前会话信息
quit:退出arthas客户端
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dashboard:当前进程的实时数据面板
thread:当前JVM的线程堆栈信息
jvm:查看当前JVM的信息
sysprop:查看JVM的系统属性
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sc:查看JVM已经加载的类信息
dump:dump已经加载类的byte code到特定目录
jad:反编译指定已加载类的源码
---
monitor:方法执行监控
watch:方法执行数据观测
trace:方法内部调用路径，并输出方法路径上的每个节点上耗时
stack:输出当前方法被调用的调用路径

4.分析堆内存

4.1MAT工具

Java堆分析器，用于查找内存泄漏
Heap Dump，称为堆转储文件，是Java进程在某个时间内的快照
下载地址 ：https://www.eclipse.org/mat/downloads.php

获取dump文件

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手动dump
jmap -dump:format=b,file=heap.hprof  PID
自动dump
--xx:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:+HeapDumpPath=heap.hprof

4.2 perfma在线工具

5 GC日志分析工具

获取GC日志

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-XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCTimeStamps -XX:+PrintGCDateStamps
-Xloggc:gc.log

5.1 在线

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http://gceasy.io

5.2 GCViewer

分析GC日志的工具：

1.GCHisto http://java.net/projects/gchisto

直接点击gchisto.jar就可以运行，点add载入gc.log

统计了总共gc次数，youngGC次数，FullGC次数，次数的百分比，GC消耗的时间，百分比，平均消耗时间，消耗时间最小最大值等

2.GCLogViewer http://code.google.com/p/gclogviewer/

点击run.bat运行

整个过程gc情况的趋势图，还显示了gc类型，吞吐量，平均gc频率，内存变化趋势等

Tools里还能比较不同gc日志

6 jvm参数配置模版

如何在JVM内存溢出OOM时候自动dump内存快照？

设置JVM参数：

-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError

-XX:+HeapDumpPath=/usr/local/app/oom

jvm参数中加入打印GC日志

-XX:+PrintGCDetails 打印详细的GC日志

-XX:+PrintGCTimeStamps 打印出来每次GC发生的事件

-Xloggc:gc.log 这个参数可以设置将gc日志写入一个磁盘文件

下面总结一下JVM参数模板：

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-Xms4096M -Xmx4096M -Xmn3072M -Xss1M  -XX:MetaspaceSize=256M -XX:MaxMetaspaceSize=256M -XX:+UseParNewGC -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:CMSInitiatingOccupancyFaction=92 -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection -XX:CMSFullGCsBeforeCompaction=0 -XX:+CMSParallelInitialMarkEnabled -XX:+CMSScavengeBeforeRemark -XX:+DisableExplicitGC  -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCTimeStamps -Xloggc:gc.log -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:HeapDumpPath=/usr/local/app/oom