【Java虚拟机】JVM常见诊断命令和调试工具

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互联网小阿祥 发表于 2023/05/30 21:29:36 2023/05/30
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【摘要】 JVM常见诊断命令和调试工具

1.JVM常用命令行参数jps和jinfo实操

  • 准备测试代码
/**
 * @author lixiang
 * @date 2023/5/4 20:53
 */
public class JVMTest {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread.sleep(1000000);
    }
}

(1)命令jps:全称 java process Status Tool, Java版的ps命令,查看java进程及其相关的信息的pid则可以用这个命令,和linux的ps类似

  • 格式: jps [options] [hostid]

    • 参数解释

      • -l:显示进程id,显示主类全名或这jar路径
      • -q : 显示进程id
      • -m : 显示进程id, 显示JVM启动时传递给main()的参数
      • -v : 显示进程id,显示JVM启动时显示指定的JVM参数
      • hostid : 主机或其他服务器ip
    • 常用案例

      • jps -l 输出jar包路径,类的全名

      在这里插入图片描述

      • jps -v 输出JVM参数

      在这里插入图片描述

(2)命令jinfo:全称 Configuration Info for Java ,可以用来查看jvm参数和动态修改部分jvm参数的命令

  • 启动java程序,不会指定所有的Java虚拟机参数,如果开发人员想知道某一个具体的Java虚拟机参数的默认值则可以使用

  • 还可以在运行时修改部分参数,且立即生效,但注意并非所有参数都支持动态修改,被标记 manageable的才可以动态修改

  • 格式 jinfo [options] <pid>

    • 参数解释

      • no options :输出所有的系统属性和参数
      • -flag <具体参数> pid: 查看具体参数的值
      • -flag [+|-] : 打开或关闭参数
      • -flag = 设置参数值
      • -flags 打印所有参数
      • -sysprops 打印系统配置
    • 常用案例

      • jinfo -flags pid 查看曾经赋过值的参数值

      在这里插入图片描述

      • jinfo -flag <具体参数> pid 查看具体参数的值

      在这里插入图片描述

      • jinfo 动态进行参数修改

      • 查看哪些可以动态修改参数 java -XX:+PrintFlagsFinal -version | grep manageable

      在这里插入图片描述

      • 修改方式

        • 布尔类型: jinfo -flag ±参数 pid

        • 非布尔类型: jinfo -flag 参数名=参数值 pid

        • jinfo -flag +HeapDumpAfterFullGC 11190

      在这里插入图片描述

2.JVM高频命令行参数jstat案例实操

(1)命令jstat:Java Virtual Machine statistics monitoring tool, 对Java应用程序的资源进行实时监控,包括堆和垃圾回收状况的监控

  • 格式 jstat [-option] [vmid] [间隔时间/毫秒] [查询次数]

    • 参数选项

      • vmid:Virtual Machine ID( 进程的 pid)
      • interval:执行每次的间隔时间,单位为毫秒
      • count:用于指定输出多少次记录,缺省则会一直打印
    • option说明

      • -class 查看类加载情况的统计
      • -compiler 查看HotSpot中即时编译器编译情况的统计
      • -gc 查看JVM中堆的垃圾收集情况的统计
      • -gccapacity 查看新生代、老生代及持久代的存储容量情况
      • -gcmetacapacity 显示metaspace的大小
      • -gcnew 查看新生代垃圾收集的情况
      • -gcnewcapacity 用于查看新生代存储容量的情况
      • -gcold 查看老生代及持久代垃圾收集的情况
      • -gcoldcapacity 用于查看老生代的容量
      • -gcutil 显示垃圾收集信息
      • -gccause 显示垃圾回收的相关信息(通-gcutil),同时显示最后一次仅当前正在发生的垃圾收集的原因
      • -printcompilation 输出JIT编译的方法信息
    • 常用命令

      • jstat -class pid 查看类加载情况的统计
        • Loaded:加载类的数量
        • Bytes:加载类的size,单位为Byte
        • Unloaded:卸载类的数目
        • Bytes:卸载类的size,单位为Byte
        • Time:加载与卸载类花费的时间

      在这里插入图片描述

      • jstat -gc pid 查看JVM中堆的垃圾收集情况的统计,输出实际的值
        • S0C:年轻代中第一个survivor(幸存区)的容量 (字节)
        • S1C:年轻代中第二个survivor(幸存区)的容量 (字节)
        • S0U:年轻代中第一个survivor(幸存区)目前已使用空间 (字节)
        • S1U:年轻代中第二个survivor(幸存区)目前已使用空间 (字节)
        • EC:年轻代中Eden(伊甸园)的容量 (字节)
        • EU:年轻代中Eden(伊甸园)目前已使用空间 (字节)
        • OC:Old代的容量 (字节)
        • OU:Old代目前已使用空间 (字节)
        • MC:metaspace(元空间)的容量 (字节)
        • MU:metaspace(元空间)目前已使用空间 (字节)
        • CCSC:当前压缩类空间的容量 (字节)
        • CCSU:当前压缩类空间目前已使用空间 (字节)
        • YGC:从应用程序启动到采样时年轻代中gc次数
        • YGCT:从应用程序启动到采样时年轻代中gc所用时间(s)
        • FGC:从应用程序启动到采样时Full GC 的次数
        • FGCT:从应用程序启动到采样时Full GC 所用时间(s)
        • GCT:从应用程序启动到采样时垃圾回收消耗总时(s)

      在这里插入图片描述

      • jstat -gcutil pid 时间间隔 打印次数 显示垃圾收集信息,和-gc类似,不过是百分比展示, 每隔2000毫秒打印一次,打印3次

        • S0 年轻代中第一个survivor(幸存区)已使用的占当前容量百分比

        • S1 年轻代中第二个survivor(幸存区)已使用的占当前容量百分比

        • E 年轻代中Eden(伊甸园)已使用的占当前容量百分比

        • O 老年代已使用的占当前容量百分比

        • M 元数据区已使用的占当前容量百分比

        • CCS 压缩使用百分比

        • YGC 年轻代垃圾回收次数

        • YGCT 年轻代垃圾回收消耗时间

        • FGC Full GC垃圾回收次数

        • FGCT Full GC垃圾回收消耗时间

        • CGC: 并发GC次数

        • CGCT: 并发GC总耗时

        • GCT 垃圾回收消耗总时间

      在这里插入图片描述

      • jstat -gccause pid 显示垃圾回收的相关信息,最后一次或当前正在发生的垃圾回收的诱因

      在这里插入图片描述

      • LGCC:最后一次GC原因,常见是 Allocation Failure 申请内存失败
      • GCC:当前GC原因(No GC 为当前没有执行GC)

3.JVM命令jstack讲解及案例分析

(1)命令 jstack:Java堆栈跟踪工具, 可以打印出Java应用程序中所有线程的堆栈信息,包括线程状态、调用栈信息、锁信息等

  • 用于诊断线程死锁、死循环、内存泄漏等问题

  • 格式 jstack [ options ] pid

    • option 参数说明

      • -l 打印关于锁的附加信息,如持有锁的线程、等待锁的线程等
    • 常用案例

      • jstack -l pid 查看线程堆栈信息
      • 开头是线程名称,即main 线程,后面的为线程信息,线程状态如下
        • NEW
        • RUNNABLE
        • BLOCKED#进入synchronized之前
        • WAITING#已经进入synchronized,调用了wait()
        • TIMED_WAITING#已经进去synchronized,调用了sleep()
        • TERMINATED#线程结束
      • #1 表示当前线程ID,从 main线程开始,JVM 根据线程创建的顺序为线程编号
      • priopriority优先级的缩写,代表当前线程的优先级,范围为[1-10]默认为 5,数值越低越优先获取到计算资源
      • cpu=60.91ms 表示进程在CPU上的运行时间为60.91毫秒
        • 指的是进程实际占用CPU的时间,
      • elapsed=13.05s 表示进程已经运行13.05秒
        • 进程从开始运行到当前时刻所经过的时间,包括进程等待时间和实际运行时间
      • os_prio为线程对应系统的优先级
      • tid 表示Java内的线程ID,同样在Thread类中(可以不管)
      • nid
        • 本地线程编号NativeID的缩写, 表示操作系统级别的线程ID,
        • 对应JVM 虚拟机中线程映射在操作系统中的线程编号,是十六进制

      在这里插入图片描述

(2)案例分析

  • 生产环境JVM中,会出现由于代码问题导致CPU占用过高,需要诊断出来具体是哪个java代码导致
  • 分析CPU占用过高的java线程案例
  • 测试代码
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class CpuTest {

    private static ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(5);

    public static void main(String[] args) {

        Task task1 = new Task();
        Task task2 = new Task();
        executorService.execute(task1);
        executorService.execute(task2);
    }

    public static Object lock = new Object();

    static class Task implements Runnable{
        @Override
        public void run() {
            synchronized (lock){
                long sum = 0L;
                while (true){
                    sum += 1;
                }
            }
        }
    }

}
  • 运行代码,top命令找出CPU过高的进程。

在这里插入图片描述

  • 当前这个java进程CPU的使用率已经到达百分之99,确认进程ID
  • 将十进制的进程ID转化成十六进制 printf "%x\n" 线程id

在这里插入图片描述

  • 定位问题线程堆栈信息,一般会生成快照到文本文件里面进行分析 jstack -l [PID] >/tmp/log.txt
  • 查看log.txt文件内容,这里存在一个死锁

在这里插入图片描述

4.新版JDK11命令jmap案例实操

(1)命令jmap:Memory Map for Java , 用于生成Java堆转储快照(heap dump),分析Java应用程序的内存使用情况

  • 包括 堆的使用情况、对象的数量和类型、每个对象的大小、对象的地址、对象的引用关系等

  • 格式 jmap [option] pid

  • option参数说明

    • -heap: 打印java heap 摘要

    • -histo[:live] : 打印堆中的java对象统计信息

    • -clstats : 打印类加载器统计信息

    • -finalizerinfo:打印在f-queue中等待执行finalizer方法的对象

    • -dump: 生成java堆的dump文件, dump-options 参数如下

      • live : 只转储存活的对象,如果没有指定则转储所有对象
      • format=b: 二进制格式
      • file=[Path] : 将文件转储到指定文件中
  • 常用案例

  • jmap -heap 进程id 查看堆信息, 这个命令会让JVM 是暂停服务的,所以对线上的运行会产生影响,不推荐该方式

    • JDK9 及以上版本使用jmap -heap pid命令查看当前heap使用情况时,发现报错,提示需要使用jhsdb jmap来替代,我本地是JDK11

在这里插入图片描述

  • jhsdb jmap --pid 进程id --heap
[mac@localhost lixiang ~]# jhsdb jmap --pid 3110235  --heap
Attaching to process ID 3110235, please wait...
Debugger attached successfully.
Server compiler detected.
JVM version is 11.0.8+10-LTS

using thread-local object allocation.
Garbage-First (G1) GC with 4 thread(s)

Heap Configuration:
   MinHeapFreeRatio         = 40 #最小堆空闲比例。
   MaxHeapFreeRatio         = 70 #最大堆空闲比例。
   MaxHeapSize              = 1979711488 (1888.0MB) #最大堆大小。
   NewSize                  = 1363144 (1.2999954223632812MB) #新生代大小。
   MaxNewSize               = 1186988032 (1132.0MB) #最大新生代大小。
   OldSize                  = 5452592 (5.1999969482421875MB) #老年代大小。
   NewRatio                 = 2 #新生代和老年代的比例。
   SurvivorRatio            = 8 #新生代中eden区和survivor区的比例。
   MetaspaceSize            = 21807104 (20.796875MB) #元空间大小。
   CompressedClassSpaceSize = 1073741824 (1024.0MB) #压缩类空间大小。
   MaxMetaspaceSize         = 17592186044415 MB  #最大元空间大小。
   G1HeapRegionSize         = 1048576 (1.0MB) //G1垃圾收集器每个Region大小

Heap Usage:
G1 Heap:
   regions  = 1888  #堆中区域数量
   capacity = 1979711488 (1888.0MB) #堆的总容量
   used     = 12332544 (11.76123046875MB)  #堆已使用的容量
   free     = 1967378944 (1876.23876953125MB) #堆未使用的容量
   0.6229465290651484% used #堆的使用率。
G1 Young Generation:  #G1垃圾收集器中的年轻代。

Eden Space: #年轻代中的Eden区域。
   regions  = 8
   capacity = 75497472 (72.0MB)
   used     = 8388608 (8.0MB)
   free     = 67108864 (64.0MB)
   11.11111111111111% used
Survivor Space: #年轻代中的survivor区域
   regions  = 2
   capacity = 2097152 (2.0MB)
   used     = 2097152 (2.0MB)
   free     = 0 (0.0MB)
   100.0% used
G1 Old Generation: #G1垃圾收集器中的老年代。
   regions  = 2
   capacity = 46137344 (44.0MB)
   used     = 1846784 (1.76123046875MB)
   free     = 44290560 (42.23876953125MB)
   4.002796519886363% used #老年代的使用率。

5.JVM可视化分析JConsole案例实操

  • Java Monitoring and Management Console,虚拟机自带的一种监控和管理工具
  • 可以通过图形化界面展示Java应用程序的运行状态和性能指标,包括内存使用情况、线程状态、类加载情况、GC情况等
  • JConsole的主要用途包括:
    • 监控Java应用程序的运行状态
      • 实时展示Java应用程序的运行状态和性能指标,包括CPU使用率、内存使用情况、线程状态、类加载情况、GC情况
    • 诊断Java应用程序的问题
      • 提供详细的诊断信息,帮助开发人员分析和解决Java应用程序的问题,如内存泄漏、死锁等。
    • 监控远程Java应用程序
      • 可以通过JMX(Java Management Extensions)协议监控远程Java应用程序,远程管理和监控Java应用程序。
    • 执行JMX操作
      • JConsole可以执行JMX操作,如调用Java应用程序中的方法、修改Java应用程序的配置等。
  • 使用方式 命令行输入 jconsole 启动即可,选择自己的类进程

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