我们常常需要获取 Java 程序运行过程中的一些执行情况,如执行路径,GC 情况,堆栈信息等。JDK 给我们提供了一些简单但却很有用的命令行工具,本文介绍下这些工具的使用和参数说明,用于备忘。

jps: 虚拟机进程状况工具

这个命令和 Linux 下 ps 命令类似,可以理解为 Java 中的进程查看命令,这条命令最主要的功能就是看虚拟机的 ID 号,而这个 ID 号和操作系统中的 PID 是一致的,很多工具,都需要提供 PID 才能做进一步分析,因此,这个命令一般是查问题时第一个会用到的命令。jps 命令有以下这些参数可用:

参数 作用
-q 只输出虚拟机 ID 号,不看其他东西
-m 输出虚拟机启动时传给主类 main() 函数的参数
-l 输出主类的全名,如果是 jar 包,输出 jar 路径
-v 输出虚拟机启动时的 JVM 参数

某次 jps 执行样例:

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root@localhost:~ # jps -mlv
3155 sun.tools.jps.Jps -mlv -Denv.class.path=/root/apache-jmeter-5.0/lib/ext/ApacheJMeter_core.jar:/root/apache-jmeter-5.0/lib/jorphan.jar:/root/apache-jmeter-5.0/lib/logkit-2.0.jar: -Dapplication.home=/usr/lib/jvm/java-1.8.0-openjdk-1.8.0.161-2.b14.el7.x86_64 -Xms8m
25054 org.apache.catalina.startup.Bootstrap start -Djava.util.logging.config.file=/usr/local/zstack/apache-tomcat/conf/logging.properties -Djava.util.logging.manager=org.apache.juli.ClassLoaderLogManager -Djava.net.preferIPv4Stack=true -Dcom.sun.management.jmxremote=true -Djava.security.egd=file:/dev/./urandom -Xms512M -Xmx4096M -agentlib:jdwp=transport=dt_socket,address=8000,server=y,suspend=n -Djava.endorsed.dirs=/usr/local/zstack/apache-tomcat/endorsed -Dcatalina.base=/usr/local/zstack/apache-tomcat -Dcatalina.home=/usr/local/zstack/apache-tomcat -Djava.io.tmpdir=/usr/local/zstack/apache-tomcat/temp

jstat: 虚拟机统计信息监视工具

这个命令用于监视虚拟机各种运行状态信息,在无 GUI,只有纯命令行的服务器上,它是运行期定位虚拟机性能问题的首选工具,jstat 命令格式为:

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jstat option vmid interval count

其中 interval 和 count 表示查询间隔和次数,如果省略,则只查询一次,如

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jstat -gc 9527 250 20

表示每250ms 查询一次进程为 9527 的垃圾收集情况,共查询 20 次。选项 option 可以有下面这些

参数 作用
-class 监视类装载,卸载数量,总空间以及类装载所耗费时间
-gc 监视 Java 堆情况,包括 Eden 区,两个 survivor 区,老年区,永久代的容量,已用空间,GC 时间合计等信息
-gcnew 监视新生代 GC 状况
-gcold 监视老年代 GC 状况
-gcpermcapacity 监视永久代使用的最大、最小空间

如某次 jstat 执行样例:

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root@localhost:~ # jstat -gcutil 25054 1000 10
S0 S1 E O M CCS YGC YGCT FGC FGCT GCT
4.03 0.00 86.89 52.67 98.03 96.14 42 82.191 3 6.057 88.247
4.03 0.00 86.89 52.67 98.03 96.14 42 82.191 3 6.057 88.247
4.03 0.00 86.89 52.67 98.03 96.14 42 82.191 3 6.057 88.247
4.03 0.00 86.89 52.67 98.03 96.14 42 82.191 3 6.057 88.247
4.03 0.00 87.08 52.67 98.03 96.14 42 82.191 3 6.057 88.247

上面结果表明:新生代 Eden 区(E,表示 Eden)使用了 86.89% 的空间,Survivor0 区(S0)使用了 4.03%,Survivor1 区(S1)是空的,老年代(O)使用了 52.67%。元空间(M,表示 Metaspace,可以理解为 Java 8 以前的 P,永久代)使用了 98.03%。压缩使用比例(CCS)为 96.14%。从启动到采集时,共发生 Minor GC(YGC,表示 Young GC)42 次,总耗时(YGCT) 82.191 秒,发生 Full GC(FGC)3 次,总耗时(FGCT) 6.057 秒,所有 GC 总耗时(GCT)88.247 秒。

jmap: 内存映像工具

这个命令用于生成堆转储快照,也称为 heapdump 或 dump 文件,当然还可以通过 -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError 参数,让虚拟机在 OOM 异常时自动生成 dump 文件。jmap 命令使用方式如下:

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jmap option vmid


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jmap -dump:format=b,file=heapfile.bin 9527

表示以二进制格式,生成名为 heapfile 的 dump 文件,9527 为 JVM 的 ID,也即 PID。有了这个 dump 文件,就可以使用下面的 jhat 工具来分析了。

jhat:堆转储快照分析工具

这个命令和上面的 jmap 配合使用,使用方式如下

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jhat heapfile.bin

jhat 会起一个 server,通过浏览器就可以访问分析结果。不过,一般也很少用 jhat 来分析 dump 文件,首先是 jhat 提供的功能还相对简陋,现在有更多先进的工具,如VisualVM 来分析;其次分析 dump 文件是一个耗时又耗硬件资源的工作,一般会把 dump 文件从生产服务器拷贝到其他机器来分析。

jstack:堆栈跟踪工具

这个命令用来生成虚拟机当前时刻的线程快照,也称为 threaddump 或 javacore 文件,除了 jstack 命令,还有很多其他方式也可以获取线程快照,如这里介绍的方法。线程快照就是当前虚拟机内每条线程正在执行的方法堆栈集合,有了线程快照,就可以定位线程出现长时间停顿的原因,如线程间死锁、死循环、请求外部资源长时间等待等,都是造成线程长时间停顿的常见原因。线程出现停顿时,通过 jstack 来查看各个线程调用堆栈,就可以知道没有响应的线程到底在后台做什么,或者等待什么。
使用方式如下

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jstack option vmid

其中 option 可以有如下选项

参数 作用
-F 当 jstack vmid 无响应是,-F 强制生成thread dump
-l 除堆栈信息,还打印出锁的附加信息
-m 打印除 java 堆栈外,还打印本地方法的帧

jstack 命令会将堆栈信息直接返回,不会生成文件,因此一般也会把 jstack 打印的堆栈信息重定向到文件,然后直接用其他工具分析,如上文提到的 VisualVM,或一些在线分析网站

总结

以上就是一些常见分析 JVM 和故障处理的工具,这些工具看似简单,但真正用好却非易事,事实上,一个线上 OOM 问题,除了熟练使用好这些工具外,还需要大量的实战经验,这些不是一朝一夕能获得的,需要日常工作中总结和锻炼。

参考: