关于JVM——工具（一）

一.Jps

1、概述

jps(Java Virtual Machine Process Status Tool)是JDK 1.5提供的一个显示当前所有java进程pid的命令，简单实用，非常适合在linux/unix平台上简单察看当前java进程的一些简单情况。

jps存放在JAVA_HOME/bin/jps，使用时为了方便请将JAVA_HOME/bin/加入到Path。

jps 命令类似与 linux 的 ps 命令，但是它只列出系统中所有的 Java 应用程序。 通过 jps 命令可以方便地查看 Java 进程的启动类、传入参数和 Java 虚拟机参数等信息。

如果在 linux 中想查看 java 的进程，一般我们都需要 ps -ef | grep java 来获取进程 ID。

如果只想获取 Java 程序的进程，可以直接使用 jps 命令来直接查看。

2、原理

java程序在启动以后，会在java.io.tmpdir指定的目录下，就是临时文件夹里，生成一个类似于hsperfdata_User的文件夹，

这个文件夹里（在Linux中为/tmp/hsperfdata_{userName}/），有几个文件，名字就是java进程的pid，因此列出当前运行的java进程，只是把这个目录里的文件名列一下而已。

至于系统的参数什么，就可以解析这几个文件获得。

window系统显示如下：

3、基本用法

（1）参数说明

-q：只输出进程 ID

-m：输出传入 main 方法的参数

-l：输出完全的包名，应用主类名，jar的完全路径名

-v：输出jvm参数

-V：输出通过flag文件传递到JVM中的参数

[hostid]：远程服务器地址，jps 支持远程调用
[protocol:][[//]hostname][:port][/servername]

示例一：jps

无参数：显示进程的ID 和 类的名称

 jps 不带参数，默认显示 进程ID 和 启动类的名称。

示例二：jps -q

参数 -q 只输出进程ID，而不显示出类的名称

示例三：jps -m

参数 -m 可以输出传递给 Java 进程（main 方法）的参数。

示例五：jps -v

参数 -v 可以显示传递给 Java 虚拟机的参数。

4、获取远程服务器 jps 信息

jps 支持查看远程服务上的 jvm 进程信息。如果需要查看其他机器上的 jvm 进程，需要在待查看机器上启动 jstatd 服务。

开启 jstatd 服务

启动 jstatd 服务，需要有足够的权限。 需要使用 Java 的安全策略分配相应的权限。

创建 jstatd.all.policy 策略文件。

grant codebase "file:${java.home}/../lib/tools.jar" {
    permission java.security.AllPermission;
};

启动 jstatd 服务器：

jstatd -J-Djava.security.policy=jstatd.all.policy -J-Djava.rmi.server.hostname=192.168.31.241

-J 参数是一个公共的参数，如 jps、 jstat 等命令都可以接收这个参数。 由于 jps、 jstat 命令本身也是 Java 应用程序， -J 参数可以为 jps 等命令本身设置 Java 虚拟机参数。

-Djava.security.policy：指定策略文件

-Djava.rmi.server.hostname：指定服务器的ip地址（可忽略）

默认情况下， jstatd 开启在 1099 端口上开启 RMI 服务器。

二.Jinfo

1、概述

jinfo（Java Configuration Info）是 JDK 自带的命令，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。

2、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。

3、基本用法

示例一： no option

命令：jinfo pid

描述：输出当前 jvm 进程的全部参数和系统属性

示例二： -flag name

命令：jinfo -flag name pid

描述：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。

示例三：-flag [+|-]name

命令：jinfo -flag [+|-]name pid

描述：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。

使用如下：

示例四：-flag name=value

命令：jinfo -flag name=value pid

描述：修改指定参数的值。

同示例三，但示例三主要是针对 boolean 值的参数设置的。

如果是设置 value值，则需要使用 name=value 的形式。

使用如下：

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

示例五： -flags

命令：jinfo -flags pid

描述：输出全部的参数

 

示例六：-sysprops

命令：jinfo -sysprops pid

描述：输出当前 jvm 进行的全部的系统属性

三.Jmap

1、概述

jmap命令是一个可以输出所有内存中对象的工具，甚至可以将VM 中的heap，以二进制输出成文本。

打印出某个java进程（使用pid）内存内的，所有‘对象’的情况（如：产生那些对象，及其数量）。

可以获得运行中的jvm的堆的快照，从而可以离线分析堆，以检查内存泄漏，检查一些严重影响性能的大对象的创建，检查系统中什么对象最多，各种对象所占内存的大小等等。

当服务发生GC问题时，一般会使用jmap工具进行分析。

作用：

（1）查看堆各个对象的数量，大小；

（2）dump堆里的对象信息,然后可以用MAT分析；

（3）查看堆的配置情况和GC算法；

（4）查看堆永久代信息；

2、基本用法

示例一：no option

命令：jmap pid

描述：查看进程的内存映像信息,类似 Solaris pmap 命令。

使用不带选项参数的jmap打印共享对象映射，将会打印目标虚拟机中加载的每个共享对象的起始地址、映射大小以及共享对象文件的路径全称。这与Solaris的pmap工具比较相似。

示例二：heap

命令：jmap -heap pid

描述：显示Java堆详细信息

打印一个堆的摘要信息，包括使用的GC算法、堆配置信息和各内存区域内存使用信息：

C:Usersjjs>jmap -heap 5932
Attaching to process ID 5932, please wait...
Debugger attached successfully.
Server compiler detected.
JVM version is 25.91-b15

using thread-local object allocation.
Parallel GC with 4 thread(s)

Heap Configuration:
   MinHeapFreeRatio         = 0
   MaxHeapFreeRatio         = 100
   MaxHeapSize              = 1073741824 (1024.0MB)
   NewSize                  = 42991616 (41.0MB)
   MaxNewSize               = 357564416 (341.0MB)
   OldSize                  = 87031808 (83.0MB)
   NewRatio                 = 2
   SurvivorRatio            = 8
   MetaspaceSize            = 21807104 (20.796875MB)
   CompressedClassSpaceSize = 1073741824 (1024.0MB)
   MaxMetaspaceSize         = 17592186044415 MB
   G1HeapRegionSize         = 0 (0.0MB)

Heap Usage:
PS Young Generation
Eden Space:
   capacity = 60293120 (57.5MB)
   used     = 44166744 (42.120689392089844MB)
   free     = 16126376 (15.379310607910156MB)
   73.25337285580842% used
From Space:
   capacity = 5242880 (5.0MB)
   used     = 0 (0.0MB)
   free     = 5242880 (5.0MB)
   0.0% used
To Space:
   capacity = 14680064 (14.0MB)
   used     = 0 (0.0MB)
   free     = 14680064 (14.0MB)
   0.0% used
PS Old Generation
   capacity = 120061952 (114.5MB)
   used     = 19805592 (18.888084411621094MB)
   free     = 100256360 (95.6119155883789MB)
   16.496143590935453% used

20342 interned Strings occupying 1863208 bytes.

示例三：histo[:live]

命令：jmap -histo:live pid

描述：显示堆中对象的统计信息

其中包括每个Java类、对象数量、内存大小(单位：字节)、完全限定的类名。打印的虚拟机内部的类名称将会带有一个’*’前缀。如果指定了live子选项，则只计算活动的对象。

示例四：clstats

命令：jmap -clstats pid

描述：打印类加载器信息

-clstats是-permstat的替代方案，在JDK8之前，-permstat用来打印类加载器的数据

打印Java堆内存的永久保存区域的类加载器的智能统计信息。对于每个类加载器而言，它的名称、活跃度、地址、父类加载器、它所加载的类的数量和大小都会被打印。

此外，包含的字符串数量和大小也会被打印。

示例五：finalizerinfo

命令：jmap -finalizerinfo pid

描述：打印等待终结的对象信息。

Number of objects pending for finalization: 0 说明当前F-QUEUE队列中并没有等待Fializer线程执行final

示例六：dump:<dump-options>

命令：jmap -dump:format=b,file=heapdump.phrof pid

描述：生成堆转储快照dump文件。

以hprof二进制格式转储Java堆到指定filename的文件中。live子选项是可选的。如果指定了live子选项，堆中只有活动的对象会被转储。

想要浏览heap dump，你可以使用jhat(Java堆分析工具)读取生成的文件。

这个命令执行，JVM会将整个heap的信息dump写入到一个文件，heap如果比较大的话，就会导致这个过程比较耗时，并且执行的过程中为了保证dump的信息是可靠的，所以会暂停应用， 线上系统慎用。

生成Heap Dump文件的方法：

JMAP(Java Memory Map)

方法一：让运行中的JVM生成Dump文件

/usr/java/jdk/bin/jmap -F -dump:format=b,file=/path/to/heap/dump/heap.bin PID

方法二：让JVM在遇到OOM(OutOfMemoryError)时生成Dump文件

-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:HeapDumpPath=/path/to/heap/dump

用MAT分析Dump文件

MAT(Memory Analyzer)

http://www.eclipse.org/mat/

Mat是eclipse插件,要安装它.路径可到 http://www.eclipse.org/mat/downloads.php 找

如:http://download.eclipse.org/mat/1.8/update-site/

安装完插件后,eclipse的file菜单有个 Open Heap Dump最后能生成一个很直观的图

见图:

四.Jstack

1、概述

jstack能得到运行java程序的java stack和native stack的信息。可以轻松得知当前线程的运行情况。

jstack用于打印出给定的java进程ID或core file或远程调试服务的Java堆栈信息，如果是在64位机器上，需要指定选项"-J-d64"。

Windows的jstack使用方式只支持以下的这种方式：jstack [-l] pid

如果java程序崩溃生成core文件，jstack工具可以用来获得core文件的java stack和native stack的信息，从而可以轻松地知道java程序是如何崩溃和在程序何处发生问题。

另外，jstack工具还可以附属到正在运行的java程序中，看到当时运行的java程序的java stack和native stack的信息, 如果现在运行的java程序呈现hung的状态，jstack是非常有用的。

需要注意的问题:

（1）不同的 JAVA虚机的线程 DUMP的创建方法和文件格式是不一样的，不同的 JVM版本， dump信息也有差别。

（2）在实际运行中，往往一次 dump的信息，还不足以确认问题。建议产生三次 dump信息，如果每次 dump都指向同一个问题，才确定问题的典型性。 

jstack是java虚拟机自带的一种堆栈跟踪工具。

jstack用于生成java虚拟机当前时刻的线程快照。线程快照是当前java虚拟机内每一条线程正在执行的方法堆栈的集合，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，

如线程间死锁、死循环、请求外部资源导致的长时间等待等。

线程出现停顿的时候通过jstack来查看各个线程的调用堆栈，就可以知道没有响应的线程到底在后台做什么事情，或者等待什么资源。

如果java程序崩溃生成core文件，jstack工具可以用来获得core文件的java stack和native stack的信息，从而可以轻松地知道java程序是如何崩溃和在程序何处发生问题。

另外，jstack工具还可以附属到正在运行的java程序中，看到当时运行的java程序的java stack和native stack的信息, 如果现在运行的java程序呈现hung的状态，jstack是非常有用的。

2、例子——检测死锁

示例代码

public class DeadLock implements Runnable {

    private int flag;

    private static final Object a = new Object();
    private static final Object b = new Object();

    public DeadLock(int flag) {
        this.flag = flag;
    }

    @Override
    public void run() {

        if (flag == 1) {
            synchronized (a) {
                try {
                    Thread.sleep(500);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println("当前线程："+Thread.currentThread().getName()+"尝试获取b");
                synchronized (b) {
                    System.out.println("当前线程："+Thread.currentThread().getName()+"获得了b");
                }
            }
        } else {
            synchronized (b) {
                try {
                    Thread.sleep(500);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println("当前线程："+Thread.currentThread().getName()+"尝试获取a");
                synchronized (a) {
                    System.out.println("当前线程："+Thread.currentThread().getName()+"等待获得a");
                }
            }
        }

    }
}

public class DeadLockLauncher {

    public static void main(String[] args) {

        final DeadLock deadLock1 = new DeadLock(1);
        final DeadLock deadLock2 = new DeadLock(0);

        Thread t1 = new Thread(deadLock1, "线程1");
        Thread t2 = new Thread(deadLock2, "线程2");
        t1.start();
        t2.start();
    }
}

打开命令行窗口，输入 jps

C:Usersheyfan.xie>jps
16592 Jps
17232 DeadLockLauncher
7872
17092 Launcher
14040 Launcher

死锁启动类ID为 17232， 输入 jstack -F 17232

C:Usersheyfan.xie>jstack -F 17232
Attaching to process ID 17232, please wait...
Debugger attached successfully.
Server compiler detected.
JVM version is 25.92-b14
Deadlock Detection:

Found one Java-level deadlock:
=============================

"线程2":
  waiting to lock Monitor@0x000000001f1e0288 (Object@0x000000076ba3f420, a java/lang/Object),
  which is held by "线程1"
"线程1":
  waiting to lock Monitor@0x000000001f1e1728 (Object@0x000000076ba3f430, a java/lang/Object),
  which is held by "线程2"

Found a total of 1 deadlock.

Thread 3: (state = BLOCKED)


Thread 22: (state = BLOCKED)
 - cn.cici.frigate.logistics.dead.DeadLock.run() @bci=120, line=41 (Interpreted frame)
 - java.lang.Thread.run() @bci=11, line=745 (Interpreted frame)


Thread 21: (state = BLOCKED)
 - cn.cici.frigate.logistics.dead.DeadLock.run() @bci=34, line=30 (Interpreted frame)
 - java.lang.Thread.run() @bci=11, line=745 (Interpreted frame)


Thread 15: (state = IN_NATIVE)
 - java.net.SocketInputStream.socketRead0(java.io.FileDescriptor, byte[], int, int, int) @bci=0 (Interpreted frame)
 - java.net.SocketInputStream.socketRead(java.io.FileDescriptor, byte[], int, int, int) @bci=8, line=116 (Interpreted frame)

// 省略更多的信息

可以看到* Found a total of 1 deadlock* 竞争锁定的对象为 java/lang/Object

3、例子——检测cpu高

步骤一：查看cpu占用高进程

top

Mem:  16333644k total,  9472968k used,  6860676k free,   165616k buffers
Swap:        0k total,        0k used,        0k free,  6665292k cached

  PID USER      PR  NI  VIRT  RES  SHR S %CPU %MEM    TIME+  COMMAND     
17850 root      20   0 7588m 112m  11m S 100.7  0.7  47:53.80 java       
 1552 root      20   0  121m  13m 8524 S  0.7  0.1  14:37.75 AliYunDun   
 3581 root      20   0 9750m 2.0g  13m S  0.7 12.9 298:30.20 java        
    1 root      20   0 19360 1612 1308 S  0.0  0.0   0:00.81 init        
    2 root      20   0     0    0    0 S  0.0  0.0   0:00.00 kthreadd    
    3 root      RT   0     0    0    0 S  0.0  0.0   0:00.14 migration/0 

步骤二：查看cpu占用高线程

top -H -p 17850

top - 17:43:15 up 5 days,  7:31,  1 user,  load average: 0.99, 0.97, 0.91
Tasks:  32 total,   1 running,  31 sleeping,   0 stopped,   0 zombie
Cpu(s):  3.7%us,  8.9%sy,  0.0%ni, 87.4%id,  0.0%wa,  0.0%hi,  0.0%si,  0.0%st
Mem:  16333644k total,  9592504k used,  6741140k free,   165700k buffers
Swap:        0k total,        0k used,        0k free,  6781620k cached

  PID USER      PR  NI  VIRT  RES  SHR S %CPU %MEM    TIME+  COMMAND
17880 root      20   0 7588m 112m  11m R 99.9  0.7  50:47.43 java
17856 root      20   0 7588m 112m  11m S  0.3  0.7   0:02.08 java
17850 root      20   0 7588m 112m  11m S  0.0  0.7   0:00.00 java
17851 root      20   0 7588m 112m  11m S  0.0  0.7   0:00.23 java
17852 root      20   0 7588m 112m  11m S  0.0  0.7   0:02.09 java
17853 root      20   0 7588m 112m  11m S  0.0  0.7   0:02.12 java
17854 root      20   0 7588m 112m  11m S  0.0  0.7   0:02.07 java

步骤三：转换线程ID

printf "%x
" 17880          
45d8

步骤四：定位cpu占用线程

jstack 17850|grep 45d8 -A 30
"pool-1-thread-11" #20 prio=5 os_prio=0 tid=0x00007fc860352800 nid=0x45d8 runnable [0x00007fc8417d2000]
   java.lang.Thread.State: RUNNABLE
        at java.io.FileOutputStream.writeBytes(Native Method)
        at java.io.FileOutputStream.write(FileOutputStream.java:326)
        at java.io.BufferedOutputStream.flushBuffer(BufferedOutputStream.java:82)
        at java.io.BufferedOutputStream.flush(BufferedOutputStream.java:140)
        - locked <0x00000006c6c2e708> (a java.io.BufferedOutputStream)
        at java.io.PrintStream.write(PrintStream.java:482)
        - locked <0x00000006c6c10178> (a java.io.PrintStream)
        at sun.nio.cs.StreamEncoder.writeBytes(StreamEncoder.java:221)
        at sun.nio.cs.StreamEncoder.implFlushBuffer(StreamEncoder.java:291)
        at sun.nio.cs.StreamEncoder.flushBuffer(StreamEncoder.java:104)
        - locked <0x00000006c6c26620> (a java.io.OutputStreamWriter)
        at java.io.OutputStreamWriter.flushBuffer(OutputStreamWriter.java:185)
        at java.io.PrintStream.write(PrintStream.java:527)
        - eliminated <0x00000006c6c10178> (a java.io.PrintStream)
        at java.io.PrintStream.print(PrintStream.java:597)
        at java.io.PrintStream.println(PrintStream.java:736)
        - locked <0x00000006c6c10178> (a java.io.PrintStream)
        at com.demo.guava.HardTask.call(HardTask.java:18)
        at com.demo.guava.HardTask.call(HardTask.java:9)
        at java.util.concurrent.FutureTask.run(FutureTask.java:266)
        at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.runWorker(ThreadPoolExecutor.java:1142)
        at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.run(ThreadPoolExecutor.java:617)
        at java.lang.Thread.run(Thread.java:745)

"pool-1-thread-10" #19 prio=5 os_prio=0 tid=0x00007fc860345000 nid=0x45d7 waiting on condition [0x00007fc8418d3000]
   java.lang.Thread.State: WAITING (parking)
        at sun.misc.Unsafe.park(Native Method)
        - parking to wait for  <0x00000006c6c14178> (a java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer$ConditionObject)
        at java.util.concurrent.locks.LockSupport.park(LockSupport.java:175)

五.总结

遇到线上问题不要慌，首先确认排查问题的思路：

（1）查看日志；

（2）查看CPU情况；

（3）查看TCP情况；

（4）查看java线程，jstack；

（5）查看java堆，jmap；

（6）通过MAT分析堆文件，寻找无法被回收的对象。