JAVA应用监测

Java应用检测内容

• 当java运行一个应用，就会生成一个JVM的实例，而java应用则运行于此JVM实例中，当应用退出，JVM实例也会关闭。启动多个java应用，也会启动多个JVM实例，它们不会相互影响(当然，它们都会占用系统的资源)。
• 虚拟机主要有三大模块，一个类加载子系统（Class Loader Subsystem,负责加载类），一个执行引擎（Execution Engine,负责执行类的方法指令和垃圾回收），一个运行时数据区（Runtime Data Areas,负责存放程序运行时的数据）。
• 其中运行时数据区分为方法区（存储如类信息，方法信息，引用，常量池等），堆（存储类实例对象和数组），java栈（以栈方式存放以帧为单位保存线程的运行状态帧），本地方法栈（跟本地方法相关的数据区），程序计数器（每一个线程都有它自己的程序计数器，表示下一条将被执行指令的“地址”）。
• java应用启动流程就是通过类加载子系统加载相关的类，然后把相关数据如类信息，方法等存到方法区的栈中，实例化相关的类，同时把实例对象存储在堆中，程序运行位置则是每个线程使用计数器来指定。方法区和堆是线程共享的，程序计数器及Java栈是线程私有的。
• 运行时数据区是java应用运行时的监测区域，其中各个区域的内存情况，特别是堆的内存使用情况，是重点区域。堆还会分年轻代、年老代及 Metaspace，垃圾回收器会进行分代回收。通过它的回收情况监测，可以检测到是否存在内存泄漏，而java栈则与线程有关，线程的运行状态又与CPU相关，因此java栈的监测可以知道CPU占用过大的问题，同时方法区和java栈的占用内存大小也是一个监测的指标。

如何监测

按监测工具的监测方式，主要分为以下四大类：

• 程序内置-日志及监控页面
• java自带命令行监测工具
• java自带可视化监测工具
• 第三方诊断工具

1 程序内置监测

程序内置监测就比较简单，在初学java时，最常用的就是使用System.out.println()把自己想要输出的内容输出，在开发阶段也有人喜欢这样，一方面可以输出业务内容，监测功能的正常与否，另一方面可以输出系统属性System.getProperties()及System.getProperty()。当然，现在更多的使用日志框架进行输出，并把日志按级别输出到文件中，如log4j及logback。对于Spring Boot应用，还可以使用actuator来监测程序运行情况。tomcat容器自身也带有监测页面。此类监测主要特点是程序内置，并且通过日志输出来监测，开发人员相对比较熟悉了，一般来说在开发和测试阶段比较常用，而生产环境下，日志一般是error级别或者由于安全考虑，自带的一些监测页面有可能会关闭。因此，此类监测不再细说。

2 java自带命令行监测工具

在jdk的安装目录下的的bin目录，已经提供了多种命令行监测工具，以便于开发人员和运维人员监测java应用，同时方便开发及运维人员对问题进行诊断，因此，此类工具是java应用监测的重要手段。一般来说，常用的命令行工具包括jps,jinfo,jmap,jstack,jstat，其中

• jps查看java进程ID
• jinfo查看及调整虚拟机参数
• jmap查看堆(heap)使用情况及生成堆快照
• jstack查看线程运行状态及生成线程快照
• jstat显示进程中的类装载、内存、垃圾收集等运行数据。

通过这些工具，基本上可以了解java应用的内存变化状态，线程运行状态等信息，进而为应用监测及问题诊断提供依据。

3 java自带可视化监测工具

除了命令行工具，在windows平台下，jdk还提供了可视化监测工具，以更直观，更方便的方式对java应用运行状况进行监测。这两款工具分别是jconsole和jvisualvm，在jdk下的bin目录下可以找到。它们均可监测本地及远程的java应用，包括堆使用情况，线程使用，cpu使用，类加载情况，gc情况，jvisualvm还可以生成相应的堆和线程快照，同时还可以使用相应的插件，以便于进一步分析。

4 第三方诊断工具

除了java自带的工具，一些第三方的工具也是监测及分析诊断，性能调优的利器，包括MAT，BTrace及Arthas。其中

• MAT是eclipse的内存分析插件，通过MAT可以对dump出来的堆快照进行分析，并且辅助分析内存泄露原因，快速的计算出在内存中对象的占用大小，垃圾收集器的回收工作情况，并可以通过报表直观的查看到可能造成这种结果的对象。
• BTrace是是sun推出的一款Java 动态、安全追踪（监控）工具，可以在不停机的情况下监控系统运行情况，并且做到最少的侵入，占用最少的系统资源。特别适用在生产环境下对java应用进行监测，问题排查。
• Arthas是阿里开源的在线Java诊断工具，同样可以在不停机情况监控系统，包括内存情况，线程情况，GC情况，运行时数据，也可以监测方法参数、返回值，异常返回等数据，堪称神器，在生产环境下使用非常方便。