22、JVM实战 – 性能监控与调优(三) — JVM监控及诊断工具

1.工具概述

1.1 图形化总和诊断工具：

1、 JDK自带的工具；

2、第三方工具；

2. jConsole(了解)

从java5开始，在JDK中自带的java监控和管理控制台。
用于对JVM中内存、线程和类等的监控，是一个基于JMX（java management extensions）的GUI性能监控工具。

2.1 启动

jdk/bin目录下，启动jconsole.exe命令即可
不需要使用jps命令来查询

2.2 三种连接方式

Local：
console连接一个正在本地系统运行的JVM，并且执行程序的和运行Jconsole的需要是同一个用户。Jconsole使用文件系统的授权通过RMI连接器连接到平台的MBean服务器上。这种从本地连接的监控能力只有Sun的JDK具有
Remote:
使用下面的URL通过RMI连接器连接到一个JMX代理，service:jmx:rmi:///jndi/rmi://hostName:portNum/jmxrmi。JConsole为建立连接，需要在环境变量中设置mx.remote.credentials来指定用户名和密码，从而进行授权。
Advanced:
使用一个特殊的URL连接JMX代理。一般情况使用自己定制的连接器而不是RMI提供的连接器来连接JMX代理，或者是一个使用JDK1.4的实现了JMX和JMX Rmote的应用

2.3 作用：

1、 JVM运行概览：；

2、内存；

3、线程；

4、类：；

5、检测死锁：；

3. Visual VM

3.1 概述

Visual VM是一个功能强大的多合一故障诊断和性能监控的可视化工具
它集成了多个JDK命令行工具，使用Visual VM可用于显示虚拟机进程及进程的配置和环境信息(jps,jinfo)，监视应用程序的CPU、GC、堆、方法区及线程的信息（jstat、jstack）等，甚至代替JConsole
在JDK6 update7以后，Visual VM便作为JDK的一部分发布（JDK/bin），即完全免费
此外，Visual VM也可以作为独立的软件安装
也可以在IDEA中安装，然后配置IDEA中visual vm的位置，绑定使用

3.2 插件的安装

1、方式一：网络下载；

2、方式二：软件的工具栏->插件中直接下载；

3.3 连接方式：

3.4 主要功能

具体的使用可以看视频、或者自己操作软件学习与使用

1、概述：（jinfo）；

2、监视；

3、线程；

4、 GC；

3.3.1 生成与分析dump文件：

VisualVM中监视和线程的右上角都有Dump按钮，可以对当前JVM的情况进行dump，dump下来后可以点击文件->装入，进行dump文件分析，同时还可以比较两个不同时间段的dump文件

这里不多展示，但是较为重要，记得自己点击用着看看

3.3.2 CPU与内存抽样

可以对某一时刻的CPU和内存进行快照，然后查看CPU突然飙高的原因，以及内存中类过多的问题。

4. Eclipse MAT

4.1 基本概述：

主要作用：分析dump文件

4.2 获取堆dump文件

4.2.1 dump文件内容

4.2.2 两点说明

4.2.3 获取dump文件

4.3 分析堆dump文件

4.3.1 histogram：直方图

主要列举的内存中加载的类的个数，以及占用的浅堆及深堆的大小

点击具体的类可以看到：

分组：

排查GC roots

比较基于b跟a的dump文件的区别：

4.3.2 thread overview

可用于分析有可能出现内存泄漏的线程

两个用处：

1、查看系统中的java线程；
2、查看局部变量的信息；

系统中的线程：

局部变量：

分析可能出现的问题：

4.3.3 获取对象相互引用的关系

incoming：被谁引用

outcoming：引用过谁

4.3.4 浅堆和深堆（shallow heap和retained heap）

1、浅堆：；

2、深堆：当前对象的浅堆大小+所有只由他触及的对象的浅堆大小之和；

3、补充：对象实际大小（对象所能触及的浅堆大小之和）![ ][nbsp37]；

4.3.5 案例分析

代码：

/**
 * 有一个学生浏览网页的记录程序，它将记录 每个学生访问过的网站地址。
 * 它由三个部分组成：Student、WebPage和StudentTrace三个类
 *
 * 获取dump文件：-XX:+HeapDumpBeforeFullGC -XX:HeapDumpPath=c:\code\student.hprof
 * 
 */
public class StudentTrace {

    static List<WebPage> webpages = new ArrayList<WebPage>();

    public static void createWebPages() {

        for (int i = 0; i < 100; i++) {

            WebPage wp = new WebPage();
            wp.setUrl("http://www." + Integer.toString(i) + ".com");
            wp.setContent(Integer.toString(i));
            webpages.add(wp);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {

        createWebPages();//创建了100个网页
        //创建3个学生对象
        Student st3 = new Student(3, "Tom");
        Student st5 = new Student(5, "Jerry");
        Student st7 = new Student(7, "Lily");

        for (int i = 0; i < webpages.size(); i++) {

            if (i % st3.getId() == 0)
                st3.visit(webpages.get(i));
            if (i % st5.getId() == 0)
                st5.visit(webpages.get(i));
            if (i % st7.getId() == 0)
                st7.visit(webpages.get(i));
        }
        webpages.clear();
        System.gc();
    }
}

class Student {

    private int id;
    private String name;
    private List<WebPage> history = new ArrayList<>();

    public Student(int id, String name) {

        super();
        this.id = id;
        this.name = name;
    }

    public int getId() {

        return id;
    }

    public void setId(int id) {

        this.id = id;
    }

    public String getName() {

        return name;
    }

    public void setName(String name) {

        this.name = name;
    }

    public List<WebPage> getHistory() {

        return history;
    }

    public void setHistory(List<WebPage> history) {

        this.history = history;
    }

    public void visit(WebPage wp) {

        if (wp != null) {

            history.add(wp);
        }
    }
}
class WebPage {

    private String url;
    private String content;

    public String getUrl() {

        return url;
    }

    public void setUrl(String url) {

        this.url = url;
    }

    public String getContent() {

        return content;
    }

    public void setContent(String content) {

        this.content = content;
    }
}

打开生成dump文件：查看线程信息：

浅堆是24是因为student包括3个字段：int4个字节、name4个字节、list是4个字节、对象头8个字节，最后补齐24个字节

具体的student内容：
15个webpage
每个对应152个字节 15*152=2280字节 --> 即为elementData的实际大小

为什么深堆回收的时候只能回收1288呢？
因为比如0、21、42、35、63、70、84既能被7整除，也能被3或者5整除，所以这7个网页在回收的时候是不能被回收的，所以只能回收8*152=1216，跟1288还是差了72；

那么这72个字节是什么？
15个elementData的元素，每个元素4个字节，即60个字节+对象头8个字节+数组本身4个字节 = 72个字节。

4.3.6 支配树

4.4 支持使用OQL语言查询对象信息

MAT支持一种类似于SQL的查询语言OQL（Object Query Language）。OQL使用类SQL语法，可以在堆中进行对象的查找和筛选。

4.4.1 select语句

4.4.2 from子句

找地址对应的结构，如果直接用student查询的话，可能会查到多个加载器加载的stduent，如果用地址的话查到的就是唯一的我们想要的student

4.4.3 where子句

5. Jprofiler

可查看官方文档，做的很好。地址：Jprofiler官方文档

5.1 概述

5.1.1 特点

5.1.2 主要功能

1、方法调用：对方法调用的分析可以帮助您了解应用程序正在做什么，并找到提高其性能的方法；
2、内存分配：通过分析堆上对象、引用链和垃圾收集能帮您修复内存泄露问题，优化内存使用；
3、线程和锁：JProfiler提供多种针对线程和锁的分析视图助您发现多线程问题；
4、高级子系统：许多性能问题都发生在更高的语义级别上例如，对于JDBC调用，您可能希望找出执行最慢的SQL语句JProfiler支持对这些子系统进行集成分析；

5.2 下载安装

收费、破解版自己下载，此处略。

5.2.1 Jprofiler集成IDEA

1、关闭IDEA；
2、 session(会话)->IDEIntegration(IDE集成)；
3、选择自己的idea版本，点击integrate；

4、选择自己的idea的配置文件；

5、完成；

5.2.2 IDEA集成Jprofiler

1、直接在idea的plugins中搜索Jprofiler安装；
2、 tools中设置；

5.2.3 执行程序

选中需要进行监控的程序，检点小蓝点执行：

Jprofiler中就能看到监控信息：

5.3 数据采集方式

内存泄漏用Sampling方式就ok了。

5.4 具体使用

5.4.1 遥测：

5.4.2 实时内存Live Memory

注意：其中记录对象最好在内存泄漏时使用，因为资源占用较高。

注意上面的SIZE是浅堆。

1、 markcurrent：内存前后对比：；

2、根据记录对象判断是否有内存泄漏的情况：比如如果在垃圾回收后，剩余的存活对象在稳步上升，说明可能存在内存泄漏的情况；

5.4.3 堆遍历Heap walker

点击Picture。
查找谁使用Picture或者Picture使用了谁：

查看结果，并根据结果去看对应的图表：

以下是图表的展示情况：

5.4.4 cpu视图 cpu views

访问树：方法访问时间越长，说明cpu占用越多。（其中百分比表示下面被上面被调用的可能性，ms表示时间，inv表示调用次数）。

方法统计：

5.4.5 线程视图 Threads

程序线程监控：

创建线程dump：

5.4.6 监视器和锁 Monitors&locks

5.5 案例分析：

5.5.1 案例1：

/**
 * 功能演示测试

 * @create 12:19
 */
public class JProfilerTest {

    public static void main(String[] args) {

        while (true){

            ArrayList list = new ArrayList();
            for (int i = 0; i < 500; i++) {

                Data data = new Data();
                list.add(data);
            }
            try {

                TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(500);
            } catch (InterruptedException e) {

                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}
class Data{

    private int size = 10;
    private byte[] buffer = new byte[1024 * 1024];//1mb
    private String info = "hello,atguigu";
}

5.5.2 案例2：

public class MemoryLeak {

    public static void main(String[] args) {

        while (true) {

            ArrayList beanList = new ArrayList();
            for (int i = 0; i < 500; i++) {

                Bean data = new Bean();
                data.list.add(new byte[1024 * 10]);//10kb
                beanList.add(data);
            }
            try {

                TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(500);
            } catch (InterruptedException e) {

                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

}

class Bean {

    int size = 10;
    String info = "hello,atguigu";
    // 注意是类变量
    static ArrayList list = new ArrayList();
}

进入jprofiler，可以看到内存和类在不断变大，同时GC是正常执行的：

点击byte数组，分析heap walker：

查看都被谁引用了：

查看具体的引用关系：

可以看出byte[]来自于Bean类是的list中，并且这个list是ArrayList类型的静态集合，所以找到了：static ArrayList list = new ArrayList()；发现list是静态的，这不妥，因为我们的目的是while结束之后Bean对象被回收，并且Bena对象中的所有字段都被回收，但是list是静态的，那就是类的，众所周知，类变量随类而生，随类而灭，因此每次我们往list中添加值，都是往同一个list中添加值，这会造成list不断增大，并且不能回收，所以最终会导致OOM。

6. Arthas

建议本章节全部查看官方文档，不要看我写的。。。arthas官方文档

6.1 概述

6.1.1 jvisualvm和jprofiler的优缺点：

6.1.2 概述：

6.1.3 基于那些工具组合而成：

6.2 安装和使用：

见官方文档：arthas官方文档

6.2.1 安装：

6.2.2 卸载：

6.2.3 工程目录：

6.2.4 启动

6.2.5 一些操作：

# 查看进程：
jps
#查看日志
cat ~/logs/arthas/arthas.log
#查看帮助
java -jar arthas-boot.jar -h
# 退出：
quit\exit
# 关闭：
stop\shutdown

6.2.6 web console

6.3 相关诊断指令

可以看官方文档，建议直接查看官方文档。

6.3.1 基础指令：

1、根据jps出的java进程，启动arthas监控某个进程：；

2、 help：查看命令帮助，以及查看某个命令具体怎么使用：；

6.3.2 jvm相关：

1、 dashboard：可以看到重复的数据有很多个，是因为每隔一段时间就会打印一次，可以通过dashboard-i500设置间隔500毫秒打印一次，同时可以设置dashboard-n4设置打印4次，可以dashboard-i1000-n4一起配置；

2、 thread：查看线程线程相关，可以threadid查看具体线程信息，thread-b查看死锁的情况，同样的也有thread-i5000查看5秒内cpu利用率，thread-n2查看cpu使用率前2的线程；