性能問題是軟件工程師在日常工作中需要經(jīng)常面對和解決的問題，在用戶體驗至上的今天，解決好應用的性能問題能帶來非常大的收益。工欲善其事，必先利其器，想要解決性能相關問題，必須要有比較好的性能診斷工具。Java作為最流行的編程語言之一，應用的性能診斷一直受到業(yè)界廣泛關注。造成Java應用出現(xiàn)性能問題的因素非常多，例如線程控制、磁盤讀寫、數(shù)據(jù)庫訪問、網(wǎng)絡I/O、垃圾收集等。想要定位這些問題，一款優(yōu)秀的性能診斷工具必不可少，就好比中醫(yī)、西醫(yī)看病，中醫(yī)講究的是望、聞、問、切，西醫(yī)則是借助各種檢查儀器。

1、概述

JDK本身已經(jīng)集成了很多診斷工具。在大家剛接觸Java學習的時候，最先了解的兩個命令就是javac和java，但是除此之外，還有一些其他工具可以使用，可是并非所有的程序員都了解其他命令行程序的作用，接下來我們一起看看其他命令行程序的作用。進入到安裝JDK的bin目錄，會發(fā)現(xiàn)還有一系列輔助工具。這些輔助工具用來獲取目標JVM不同方面、不同層次的信息，幫助開發(fā)人員很好地解決Java應用程序的一些疑難雜癥。Mac系統(tǒng)bin目錄的內容如下圖所示：

Windows系統(tǒng)bin目錄的內容如下圖所示：

雖然在Windows系統(tǒng)下都是exe格式的可執(zhí)行文件。但事實上，它們只是Java程序的一層包裝，其真正實現(xiàn)是在tools.jar中，如下圖所示。以jps工具為例，在控制臺執(zhí)行jps命令和執(zhí)行java -classpath %Java_HOME%/lib/tools.jar sun.tools.jps.Jps命令是等價的，即jps.exe只是這個命令的一層包裝。下面介紹一些常用的命令工具。

2、jps:查看正在運行的Java進程

jps(JVM Process Status Tool)命令用于查看系統(tǒng)內所有的JVM進程，可根據(jù)參數(shù)選項指定是否顯示JVM的執(zhí)行主類［包含main()方法的類］，以及進程的本地JVMID(Local Virtual Machine Identifier)，對于本地JVM進程來說，進程的本地JVMID與操作系統(tǒng)的進程ID是一致的。簡單來說，就是Java提供的一個顯示當前所有Java進程pid的命令，和Linux系統(tǒng)里的ps命令很相似，ps命令主要是用來顯示當前系統(tǒng)的進程情況，比如查看進程列表和進程ID。在日常工作中，此命令也是最常用的命令之一。

jps的基本使用語法如下：

jps  [ options ] [ hostid ]

1、jps命令[options]選項說明：

2、[hostid]說明：

hostid表示目標主機的主機名或IP地址，如果省略該參數(shù)，則目標主機為本地主機。如果想要遠程監(jiān)控主機上的Java程序，需要安裝jstatd。對于網(wǎng)絡安全要求非常嚴格的場所，需要自定義策略文件來滿足對特定的主機或網(wǎng)絡的訪問，但是這種技術容易受到IP地址欺詐攻擊。如果由于安全問題無法通過定制的策略文件處理，那么最安全的操作是在主機本地使用jstat和jps工具。

3、使用案例：

Linux上啟動Tomcat（一種Web應用服務器），然后在Linux上面使用ps命令查看Tomcat進程ID使用，如下所示：

     ps -ef | grep"tomcat"

運行結果如下圖所示：

可以看到進程ID是1224。使用jps -l命令查看，如下圖上所示：

3、jstat：查看JVM統(tǒng)計信息

jstat(JVM Statistics Monitoring Tool)用于收集JVM各方面的運行數(shù)據(jù)，顯示本地或遠程JVM進程中的類裝載、內存、垃圾收集、JIT編譯等運行數(shù)據(jù)。在沒有圖形用戶界面時，只提供了純文本控制臺環(huán)境的服務器上，它是運行期定位JVM性能問題的首選工具。常用于檢測垃圾回收問題以及內存泄漏問題。它的功能非常強大，可以通過它查看堆信息的詳細情況。

jstat的基本使用語法如下：

     jstat -<option>[-t] [-h<lines>] <vmid>[<interval>[<count>]]

使用下面的命令可以查看jstat相關參數(shù)：

     jstat -h 或 jstat -help

1、[options]選項說明

2、[-t]參數(shù)說明

[-t]參數(shù)可以在輸出信息前加上一個Timestamp列，顯示程序的運行時間?？梢员容^Java進程的啟動時間以及總GC時間（GCT列），或者兩次測量的間隔時間以及總GC時間的增量，來得出GC時間占運行時間的比例。如果該比例超過20%，則說明目前堆的壓力較大；如果該比例超過90%，則說明堆里幾乎沒有可用空間，隨時都可能拋出OOM異常。

3、[-h]參數(shù)說明

[-h]參數(shù)可以在周期性數(shù)據(jù)輸岀時，輸出設定的行數(shù)的數(shù)據(jù)后輸出一個表頭信息。

4、[interval]參數(shù)說明

[interval]參數(shù)用于指定輸出統(tǒng)計數(shù)據(jù)的周期，單位為毫秒，簡單來說就是查詢間隔時間。

5、[count]參數(shù)說明

[count]用于指定查詢的總次數(shù)。

6、使用案列

由于jstat參數(shù)選項比較多，這里只列舉一個啟動了Tomcat的Linux服務器案例，查看其監(jiān)視狀態(tài)，命令如下所示。

運行結果如下圖所示：

運行結果的各列表示的含義如下表所示：

jstat還可以用來判斷是否出現(xiàn)內存泄漏，步驟如下：

• (1)在長時間運行的Java程序中，可以運行jstat命令連續(xù)獲取多行性能數(shù)據(jù)，并取這幾行數(shù)據(jù)中OU列（即已占用的老年代內存）的最小值。
• (2)每隔一段較長的時間重復一次上述操作，獲得多組OU最小值。如果這些值呈上漲趨勢，則說明該Java程序的老年代內存已使用量在不斷上漲，這意味著無法回收的對象在不斷增加，因此很有可能存在內存泄漏。

4、jinfo：實時查看和修改JVM配置參數(shù)

jinfo(Configuration Info for Java)可用于查看和調整JVM的配置參數(shù)。在很多情況下，Java應用程序不會指定所有的JVM參數(shù)。而此時，開發(fā)人員可能不知道某一個具體的JVM參數(shù)的默認值。在這種情況下，可能需要通過查找文檔獲取某個參數(shù)的默認值。這個查找過程可能是非常艱難的。但有了jinfo工具，開發(fā)人員可以很方便地找到JVM參數(shù)的當前值。上面講解的jps -v命令雖然可以查看JVM啟動時顯示指定的參數(shù)列表，但是如果想要知道未被顯示指定的參數(shù)的系統(tǒng)默認值，就需要用到jinfo工具了。

第二個作用就是在程序運行時修改部分參數(shù)，并使之立即生效。并非所有參數(shù)都支持動態(tài)修改，只有被標記為manageable的參數(shù)可以被實時修改。其實，這個修改能力是極其有限的，使用下面的命令查看被標記為manageable的參數(shù)。

     java -XX:+PrintFlagsFinal -version | grep manageable

運行結果如下圖所示：

jinfo的基本使用語法如下：

     jinfo  [ options ] pid

1、[ options ]選項說明

jinfo工具options主要選項如下表所示：

2、pid說明

Java進程ID，必須要加上。

3、使用案例

由于jinfo可以查看JVM配置信息，也可用于調整JVM的配置參數(shù)，下面分兩類案例分別講解如何使用。

4、jinfo用于查看JVM配置信息案例

程序很簡單，只需要保證程序在執(zhí)行狀態(tài)即可。首先使用jps命令查看進程ID，如下所示：

     #查看進程ID
     jps -l

執(zhí)行結果如下：

C:\Users\Administrator>jps -l
15008 com.yang.ScannerTest
14820 sun.tools.jps.Jps

上面出現(xiàn)兩個結果，ScannerTest程序的進程ID是15008，另外一個進程ID表示jps命令本身的進程。下面使用jinfo命令來查看JVM配置參數(shù)，命令如下:
(1)根據(jù)進程ID查詢全部參數(shù)和系統(tǒng)屬性:

     #查看全部參數(shù)和系統(tǒng)屬性，
     jinfo  15008

因篇幅所限，只展示部分結果，如下所示:

結果中含有Java系統(tǒng)屬性(System Properties)和JVM參數(shù)(VM Flags)。

(2)根據(jù)進程ID查詢系統(tǒng)屬性（選項：-sysprops）命令如下：

     #查看系統(tǒng)屬性
     jinfo -sysprops 15008

運行結果如下，篇幅原因只展示部分結果，如下所示：

通過Java代碼獲取系統(tǒng)屬性如下代碼清單所示：

運行結果如下圖所示：

通過比較兩者結果一致。

(3)查看全部JVM參數(shù)配置（選項：flags），命令如下：

     #查看全部JVM參數(shù)配置
     jinfo -flags 15008

運行結果如下圖所示：

可以看到里面包含初始堆大小、最大堆大小等參數(shù)配置。

(4)查看某個Java進程的具體參數(shù)的值（選項：-flag name），命令如下：

     #查看JVM是否使用了ParallelGC垃圾收集器
     jinfo –flag UseParallelGC 15008

運行結果如下圖所示：

可以看到結果為-XX:+UseParallelGC，其中UseParallelGC前面的“+”表示已經(jīng)使用，如果沒有使用的話，用“-”表示。也可以查看某個參數(shù)的具體數(shù)值，比如查看新生代對象晉升到老年代對象的最大年齡，命令如下：

     #新生代對象晉升到老年代對象的最大年齡
     jinfo -flag MaxTenuringThreshold 15008

從結果可知新生代對象晉升到老年代對象的最大年齡是15。

5、jinfo用于修改JVM配置信息案例

(1)開啟或者關閉對應名稱的參數(shù)(-flag [±]name)（或者稱為修改布爾類型的參數(shù)）。

首先查看是否開啟輸出GC日志的參數(shù)，如果GC日志參數(shù)是開啟狀態(tài)，那么使用jinfo命令關閉；如果GC日志參數(shù)是關閉狀態(tài)，那么使用jinfo命令開啟，命令如下：

對于布爾類型的JVM參數(shù)，不僅可以使用-flag [±]name的形式來進行值的改變，也可以使用-flag name=value的形式修改運行時的JVM參數(shù)。但是對value賦值必須是1或者0,1表示“+”，0表示“-”，如下所示：

(2)修改對應名稱的參數(shù)(-flag name=value)（或者稱為修改非布爾類型的參數(shù)）。

修改非布爾類型MaxHeapFreeRatio的值，命令如下：

運行結果如下圖所示：

除了使用jinfo查看JVM配置參數(shù)之外，還有如下方式：

java -XX:+PrintFlagsInitial執(zhí)行結果如下，展示部分結果：

java -XX:+PrintFlagsFinal執(zhí)行結果如下，展示部分結果：

輸出結果中包含五列。第一列表示參數(shù)的數(shù)據(jù)類型，第二列表示參數(shù)名稱，第四列表示參數(shù)的值，第五列表示參數(shù)的類別。第三列“=”是參數(shù)的默認值，而“:=”表示參數(shù)被用戶或者JVM賦值了?？梢酝ㄟ^“java -XX:+PrintFlagsFinal |grep":="”命令查看哪些參數(shù)是被用戶或者JVM賦值的。java -XX:+PrintFlagsInitial只展示了第三列為“=”的參數(shù)。

java -XX:+PrintCommandLineFlags執(zhí)行結果如下，該參數(shù)輸出被用戶或者JVM設置過的詳細的-XX參數(shù)的名稱和值：

     -XX:InitialHeapSize=268435456
     -XX:MaxHeapSize=4294967296
     -XX:+PrintCommandLineFlags
     -XX:+UseCompressedClassPointers
     -XX:+UseCompressedOops
     -XX:+UseParallelGC

該參數(shù)的結果是java -XX:+PrintFlagsFinal的結果中帶有“:=”的部分參數(shù)?？梢酝ㄟ^該命令快捷地查看修改過的參數(shù)。

5、jmap：導出內存映像文件和內存使用情況

jmap(JVM Memory Map)用于生成JVM的內存轉儲快照，生成heapdump文件且可以查詢finalize執(zhí)行隊列，以及Java堆與元空間的一些信息。jmap的作用并不僅僅是為了獲取dump文件（堆轉儲快照文件，二進制文件），它還可以獲取目標Java進程的內存相關信息，包括Java堆各區(qū)域的使用情況、堆中對象的統(tǒng)計信息、類加載信息等。

開發(fā)人員可以在控制臺中輸入命令“jmap-help”，查閱jmap工具的具體使用方式和標準選項配置。jmap的基本使用語法如下：

1、[ options ]選項說明

jmap工具[options]主要選項如下表所示：

這些參數(shù)和Linux下輸入顯示的命令多少會有一些不同，也受JDK版本的影響。其中選項-dump、-heap、-histo是開發(fā)人員在工作中使用頻率較高的指令。

2、使用案例

(1)-dump選項：導出內存映像文件。

一般來說，使用jmap指令生成dump文件的操作算得上是最常用的jmap命令之一，將堆中所有存活對象導出至一個文件之中。執(zhí)行該命令，JVM會將整個Java堆二進制格式轉儲到指定filename的文件中。live子選項是可選的，如果指定了live子選項，堆中只有存活的對象會被轉儲。

通常在寫dump文件前會觸發(fā)一次Full GC，所以dump文件里保存的都是Full GC后留下的對象信息。由于生成dump文件比較耗時，因此大家需要耐心等待，尤其是大內存鏡像生成dump文件需要耗費更長的時間來完成。

如果想要瀏覽dump文件，大家可以使用jhat（Java堆分析工具）讀取生成的文件，也可以使用可視化工具進行解讀，比如MAT內存分析工具。獲取dump文件有手動獲取和自動獲取兩種方式。

手動獲取的意思是當發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)需要優(yōu)化或者需要解決內存問題時，需要開發(fā)者主動執(zhí)行jmap命令，導出dump文件，手動獲取命令如下：

     #手動獲取堆內存全部信息
     jmap -dump:format=b,file=<filename.hprof><pid>
     #手動獲取堆內存存活對象全部信息
     jmap -dump:live,format=b,file=<filename.hprof><pid>

代碼清單如下所示，往堆內存中存放數(shù)據(jù)，然后導出dump文件。

運行程序，最終該程序會產生內存溢出，在執(zhí)行過程中使用上述命令導出dump文件即可，運行結果如下圖所示：

上述命令中，file表示指定文件目錄，這里將文件放到D盤根目錄，10692表示Java進程ID，結果如下圖所示，dump1.hprof就是導出的結果文件。

當程序發(fā)生內存溢出退出系統(tǒng)時，一些瞬時信息都隨著程序的終止而消失，而重現(xiàn)OOM問題往往比較困難或者耗時。若能在OOM時，自動導出dump文件就顯得非常迫切?？梢耘渲肑VM參數(shù)“-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError：”使程序發(fā)生OOM時，導出應用程序的當前堆快照。

依然使用上面代碼，在啟動程序之前，在idea中添加如下JVM參數(shù)配置：

     -Xms60m
     -Xmx60m
     -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
     -XX:HeapDumpPath=d:/autoDump.hprof

添加參數(shù)如下圖所示：

啟動程序，運行結果如下圖所示：

從結果可知，程序發(fā)生了內存溢出，此時dump文件自動生成到目標目錄中，如下圖所示：

(2)-heap選項：顯示堆內存相關信息

命令如下：

     #1520表示當前進程ID
     jmap -heap 1520

運行結果如下：

打印heap的概要信息、GC使用的算法、heap的配置和使用情況，可以判斷當前堆內存使用情況以及垃圾回收情況。

可以看到最大堆大小為60MB，和前面的VM配置信息一致；新生代大小等于Eden區(qū)加From區(qū)加To的大小，總共為20MB，符合新生代和老年代比例大小為2:1；老年代大小為40MB，老年代使用率達到了99.53%，說明老年代空間是不足的。

(3)-hiso選項：顯示堆中對象的統(tǒng)計信息：

     #1520表示當前進程ID
     jmap -histo 1520

運行結果如下，由于篇幅原因，展示部分結果：

上面結果中，instances表示當前的實例數(shù)量；bytes表示對象占用的內存大??；classs name表示類名，按照內存大小逆序排列。

(4)-permstat選項：

該選項主要以ClassLoader為口徑輸出永久代的內存狀態(tài)信息，僅對Linux和solaris平臺有效。

(5)-finalizerinfo選項。

該選項主要用來顯示F-Queue中等待Finalize線程執(zhí)行finalize方法的對象，就是說查看堆積在finalizer隊列中的對象。僅對Linux和solaris平臺有效。

(6)-F選項

該選項用于當JVM進程對-dump選項沒有任何響應時，可使用此選項強制執(zhí)行生成dump文件。僅對Linux和solaris平臺有效。

由于jmap將訪問堆中的所有對象，為了保證在此過程中不被應用線程干擾，jmap需要借助安全點機制，讓所有線程不改變堆中數(shù)據(jù)的狀態(tài)。也就是說，由jmap導出的堆快照必定是安全點位置的。這可能導致基于該快照的分析結果存在偏差。例如，假設在編譯生成的機器碼中，某些對象的生命周期在兩個安全點之間，那么：live選項將無法探知到這些對象。另外如果某個線程長時間無法跑到安全點，jmap將一直等待下去。與前面講的jstat不同，垃圾收集器會主動將jstat所需要的摘要數(shù)據(jù)保存至固定位置中，而jstat只需要直接讀取即可。

6、jhat:JDK自帶堆分析工具

jhat(JVM Heap Analysis Tool)命令一般與jmap命令搭配使用，用于分析jmap生成的dump文件（堆轉儲快照）。jhat內置了一個微型的HTTP/HTML服務器，生成dump文件的分析結果后，用戶可以在瀏覽器中查看分析結果。

使用了jhat命令，就啟動了一個http服務，端口是7000，即通過訪問http://localhost:7000/就可以在瀏覽器中查看結果。jhat命令在JDK9中已經(jīng)被刪除，官方建議用VisualVM代替。實際工作中一般不會直接在生產服務器使用jhat分析dump文件。

7、jstack：打印JVM中線程快照

jstack(JVM Stack Trace)用于生成JVM指定進程當前時刻的線程快照(Thread Dump)，方便用戶跟蹤JVM堆棧信息。線程快照就是當前JVM內指定進程的每一條線程正在執(zhí)行的方法堆棧的集合。

生成線程快照的作用是可用于定位線程出現(xiàn)長時間停頓的原因，如線程間死鎖、死循環(huán)、請求外部資源導致的長時間等待等問題，這些都是導致線程長時間停頓的常見原因。當線程出現(xiàn)停頓時，就可以用jstack顯示各個線程調用的堆棧情況。

在線程快照中，有下面幾種狀態(tài)，如下表所示：

其中線程的Deadlock、Waiting on condition、Waiting on monitor entry以及Blocked狀態(tài)需要在分析線程棧的時候重點關注。

jstack的基本使用語法如下：

     jstack [ option ] <pid>

1、[ options ]選項說明

jstack工具[options]主要選項如下表所示：

2、使用案例

代碼清單如下演示了線程死鎖，使用jstack命令觀察線程狀態(tài)。

上面例子很簡單，啟動了兩個線程，分別獲取對方的資源，如此造成死鎖。下面啟動程序，使用jstack命令查看線程狀態(tài)，命令如下，其中1776是程序的進程ID。

     jstack 1776

運行結果如下：

從上面結果中可以發(fā)現(xiàn)，Thread-1線程和Thread-0線程互相等待對方的資源，問題代碼出現(xiàn)“com.yang.ThreadDeadLock$2.run()”行。在死鎖情況出現(xiàn)時，可以很方便地幫助定位到問題。也可以通過Thread.getAllStackTraces()方法獲取所有線程的狀態(tài)，代碼清單如下所示：

運行結果如下圖所示，可以看到各個線程的狀態(tài)：

8、jcmd：多功能命令行

在JDK1.7以后，新增了一個命令行工具jcmd。它是一個多功能的工具，可以用來實現(xiàn)前面除了jstat之外所有命令的功能，比如用它來導出堆、內存使用、查看Java進程、導出線程信息、執(zhí)行GC、JVM運行時間等。jcmd擁有jmap的大部分功能，并且官方也推薦使用jcmd命令代替jmap命令。

至于jstat的功能，雖然jcmd復制了jstat的部分代碼，并支持通過PerfCounter.print子命令來打印所有的Performance Counter，但是它沒有保留jstat的輸出格式，也沒有重復打印的功能。

jcmd的基本使用語法如下表所示：

9、jstatd：遠程主機信息收集

之前的指令只涉及監(jiān)控本機的Java應用程序，而在這些工具中，一些監(jiān)控工具也支持對遠程計算機的監(jiān)控（如jps、jstat）。為了啟用遠程監(jiān)控，則需要配合使用jstatd工具。

命令jstatd是一個RMI服務端程序，它的作用相當于代理服務器，建立本地計算機與遠程監(jiān)控工具的通信。jstatd服務器將本機的Java應用程序信息傳遞到遠程計算機。執(zhí)行原理如下圖所示：

直接打開jstatd服務器可能會拋出訪問拒絕異常，這是因為jstatd程序沒有足夠的權限，如下圖所示：

10、小結

介紹了JDK自帶的命令行工具及其常用參數(shù)。當Java應用和服務出現(xiàn)莫名的卡頓、CPU飆升等問題時，通過JDK自帶的狀態(tài)監(jiān)控命令和圖形化工具，可以非常方便地分析對應進程的JVM狀態(tài)，進而定位問題并解決問題。

到此這篇關于JVM 命令行工具的使用的文章就介紹到這了,更多相關JVM 命令行工具內容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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