Java基础之垃圾回收机制（第一篇：性能监控与分析工具介绍）

JVM的垃圾回收（GC）机制让我们从频繁操作内存的危险工作中解脱出来。但我们知道一切存在都有其两面性，一方面因为我们不再过多关注内存的分配和管理，把这些工作都交给了JVM，这也确实给我们带来诸多便利；另一方面JVM的垃圾回收机制并非都是最优的，比如一些资源无法在其最合适的时间被释放，导致开发的应用性能不佳。这个两面性的存在督促着我们时刻去监控开发的应用，甚至回过头来去认识JVM到底是如何进行垃圾回收的。JVM的垃圾回收算法相对比较复杂，在详细讲解之前我们先共同了解下常用的一些java应用的性能监控、分析工具。

 

    命令行工具：

    一、命令行工具jps（JVM process Status Tools）

 

jps是JDK1.5提供的一个命令行工具，存放在jdk的bin目录中，它可以列出正在运行的虚拟机进程，并显示出虚拟机中正在执行的进程及其PID，语法为：jps [option] [hostid]。其中hostid默认是本机，option则主要包括-q、-m、-l、-v等几个选项，具体功能如下表所示：

 

 

Option	Function
-q	忽略类名、Jar包名以及传递给main方法的参数，仅输出VMID，本机则是指PID。
-l	输出应用程序主类全名或应用程序JAR文件的完整路径。
-m	输出传递给main方法的参数，内嵌的JVM输出结果为null。
-v	输出JVM的启动参数。

 

我们对上面表格中的命令选项一一进行测试，测试前提是已安装JDK并设置了环境变量。测试结果如下图所示：

    二、命令行工具jstat（JVM Statistics Monitoring Tools）

 

jstat主要用于监控JVM的运行状态，比如类的装载、垃圾回收、JIT编译器等。其语法为：jstat [option vmid [interval [s|ms] [vount] ] ]，其中参数interval和count分别表示查询的间隔和查询次数。比如我们每秒查询一下进程1776的垃圾回收情况10次可以用如下命令：

 

jstat –gc 1776 1000 10

 

输出结果如下：

 

该工具功能选项比较多，大家可以参考下表和语法规定进行查看，我们这里不再一一测试。

 

Option	Function
-class	监视类的装载、卸载数量以及类的装载总空间和耗时。
-gc	监视Java堆容量、已用空间、GC时间合计等信息。
-gcutil	监视内容与-gc相同，但输出主要关注已使用空间占总空间的比例。
-gccause	与-gcutil输出信息相同，额外输出导致上次GC产生的原因。
-gcnew	监控新生代的GC情况。
-gcold	监控老生代的GC情况。
-compiler	输出JIT编译器编译过的方法、耗时信息。
-printcompilation	输出已经被JIT编译过的方法。

    三、命令行工具jstack（JVM Stack Trace for java）

 

jstack用于获取JVM当前时刻的快照，它是JVM当前每一条线程正在执行的堆栈信息的集合，目的是为了定位线程停顿的原因，以确定具体是线程死锁还是死循环，抑或是其它原因。语法：Jstack [option] vmid/pid，常用选项如下表所示：

 

Option	Function
-l	堆栈信息及关于锁的附加信息。
-m	显示native方法的堆栈信息。
-F	正常输出的请求不响应时强制输出线程堆栈。

    四、命令行工具jhat（JVM Heap Analysis Tool）

 

jhat用来分析dump文件，即将dump文件生成为浏览器能打开查看的html文件。语法为：Jhat {dump_file}。

    五、命令行工具jinfo（JVM configuration Info for Java）

 

用来查看JVM的各项参数信息，尤其是一些默认参数。语法：Jinfo [option] pid。

    六、jmap（JVM Memory Map for Java）

 

jmap用来生成堆快照，另外还可以查询finalize执行队列、Java堆和永久带的详细信息，如内存使用率、垃圾回收器等。语法：Jmap [option] vmip，常用选项如下表所示。

 

Option	Function
-dump	生成dump信息，用法为-dump:[live,]format=b,file={fileName}。
-finalizerinfo	显示在F-Queue中等待的Finalizer方法的对象（linux下有效）。
-heap	显示堆的详细信息、垃圾回收器信息、参数配置、分代详情等。
-histo	显示堆栈中的对象的统计信息，包含类、实例数量和合计容量。
-clstats	显示类装载器状态。
-F	JVM对-dump命令无响应时可使用该选项强制生成dump快照。

 

 

    可视化工具：

 

命令行工具不直观，另外还需要记一些格式及参数，于是从JDK1.5开始，JDK加入了可视化监控工具Jconsole；从JDK1.6u7以后则加入了集多种功能于一身的可视化监控工具jvisualvm。

 

一、JConsole（JVM Monitoring and management console）

 

JConsole比较简单，此处不做详细介绍仅给出一个主界面，读者可自行实验。

 

    二、VisualVM（Java Virutal Machine, JVM）

 

VisualVM 提供在上运行的 Java 应用程序的详细信息。在 VisualVM 的图形用户界面中可以方便、快捷地查看多个 Java 应用程序的相关信息。VisualVM已经集成前面介绍的集中命令行工具的功能，且相比Jconsol来说拥有更丰富的图形界面。因为JDK自带该工具，且属于免费软件，我们对java应用程序进行简单的监控分析时直接用该工具，当然如果有更复杂、更专业的监控分析需求，则最好选择商用软件。

 

    如果读者安装的JDK并未携带该工具，读者可从https://visualvm.java.net/下载，JDK1.6u7以后版本已携带该工具，直接cmd中输入jvisualvm.exe回车或进入jdk的bin目录双击该应用程序均可打开，打开界面如下所示：

 

在“应用程序”窗口中，可以快速查看本地和远程 JVM 上运行的 Java 应用程序。接下来我们比照命令行工具简单操作一下。

    一、可查看JVM进程及进程配置、环境等相关信息，功能类jps、jinfo命令行。

    这里我们打开一个典型java应用eclipse， 则在应用程序-本地栏下出现一个eclipse的节点，我们双击这个节点，进入以下界面：

 

    从该界面概述选项卡里我们可以查看进程vmid、JVM参数等信息。

    二、可查看应用程序内存、CPU、堆、方法区、线程等信息，功能类jstat、jstack。

 

我们点击“监视”、“线程”选项卡可直观地查看CPU、内存、类、线程、垃圾回收情况等信息。如下图所示：

     三、生成Dump、分析Dump、生成快照等，功能类jmap、jhat。

 

右键单击应用程序节点将打开弹出式菜单，从该弹出式菜单中可以生成线程 dump 或堆 dump。生成dump将扩展到应用程序节点下，如下两张图所示：

 

 

    

 

 

    四、其它功能及功能扩展。

 

    我们可以在应用程序的Profiler选项卡下对cup和内存的性能进行分析。

 

 

VisualVM还可以很方便地扩展功能，大家可以点击工具菜单，进入插件界面，点击可用插件，然后就可以对其功能进行扩展了，如下图所示：

 

 
 

 

    这里我们下载安装Visual GC。下载安装成功后重新打开应用程序节点eclipse，我们可以看到界面中多了一个Visual GC的选项卡，打开后入下图所示：

 

 

 

本文简单介绍了常用的命令行和可视化java应用程序监控分析工具，接下来一篇文章我们将借助VisualVM及Visual GC插件来介绍JVM垃圾回收机制的基本原理，敬请关注。

 

 

 

作者：忆辛，写于羊城，于2015年02月28日 11点40分发表在ITeye网站，任何单位和个人未经作者书面许可，禁止转载、复制本文全文或文章的任何部分。