【Java】java 性能监控及工具_java内存泄露、溢出检查方法和工具

java程序内存泄漏排查

一个java应用越跑越慢，如何排查？

首先通过jps找到java进程ID。然后top -p [pid]发现内存占用是否达到了最大值(-Xmx)。开始怀疑是由于频繁Full GC导致的，于是通过：
jstat -gcutil [pid] 60000

查看GC的情况，其中60000表示每隔60秒钟输出一次。果然是Full GC次数太多，JVM大部分时间都进行Full GC，而此时JVM会暂停其他一切工作，所以程序会运行得非常慢。

那到底的程序的哪一部分导致消耗了这么多的内存呢？
jmap -histo:live [pid]

查看进程中各种类型的对象创建了多少个，以及每种类型的对象占多少内存。当看到有个对象被创建了1千多万个实例时就能定位到是哪里的问题了。

另外说一下，通过jmap还可以生成JVM的内存dump文件，命令为：
jmap -dump:format=b,file=文件名 [pid]，

然后通过jhat命令在浏览器中查看，或者通过jvisualvm、eclipse memory analyzer等工具进行查看。使用jhat命令查看的方式为：
jhat -J-Xmx4096M [file]

这个内存用量可以跟据实际情况调整，等控制台输出：Started HTTP server on port 7000. Server is ready，后在浏览器中输入ip:7000就可以查看各上类中各种实例被创建了多少个。

jinfo:可以输出并修改运行时的java 进程的opts。

jps:与unix上的ps类似，用来显示本地的java进程，可以查看本地运行着几个java程序，并显示他们的进程号。

jstat:一个极强的监视VM内存工具。可以用来监视VM内存内的各种堆和非堆的大小及其内存使用量。

jmap: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)。

jconsole:一个java GUI监视工具，可以以图表化的形式显示各种数据，并可通过远程连接监视远程的服务器VM。

详细用法：在使用这些工具前，先用jps命令获取当前的每个JVM进程号，然后选择要查看的JVM。

查看java进程内存使用情况的常用命令：jstat、jmap。


java程序占用CPU过高排查

查看进程占多少CPU
#top -p 28296

查看进程里各个线程占多少CPU
#top -p 28296 -H

  PID USER      PR  NI  VIRT  RES  SHR S %CPU %MEM    TIME+  COMMAND                                                                                  
 9731 web       20   0 18.9g 2.6g  13m S  0.3  2.8   0:40.64 /usr/local/jdk1.8.0_11/jre/bin/java -Djava.util.logging.config.file=/usr/local/tomcat7/208
17228 web       20   0 18.9g 2.6g  13m S  0.3  2.8   0:10.90 /usr/local/jdk1.8.0_11/jre/bin/java -Djava.util.logging.config.file=/usr/local/tomcat7/208
...
19628 web       20   0 18.9g 2.6g  13m S  0.3  2.8   0:03.98 /usr/local/jdk1.8.0_11/jre/bin/java -Djava.util.logging.config.file=/usr/local/tomcat7/208

查看线程的执行栈信息
先把线程号转换为16进制。
#printf '%0x\n' 17228
434c

再通过jstack命令看看这个线程在做什么：
$jstack 28296 | grep -A 10 434c

持续执行上述jstack命令多次，不出意料你会发现代码总是停留在某一行或某一个循环块内，如果是停留在某一行说明该行代码执行起来非常耗CPU，如果是停留在某一个循环块内说明这很可能是个死循环。

盘点一些java性能监控及工具
 

在JDK1.5中需要手动来设置“-Dcom.sun.management.jmxremote”开启JMX管理功能，部分工具是基于JMX的，在JDK1.6后该功能默认是开启的。

jps [options] [hostid]

jps和Linux的ps命令类似，查询的是虚拟机的进程。可以显示执行主类、LVMID(本地虚拟机唯一ID)等，LVMID和系统的PID是一致的。

如 >jps -l
6632 sun.tools.jps.Jps
6640 org.jetbrains.idea.maven.server.RemoteMavenServer

jps工具主要选项

-q：只输出LVMID，省略主类名称

-m：输出虚拟机进程启动时传递给main()函数的参数，如果是内嵌的JVM则使出为null

-l：输出应用程序主类的完整包名，或者是应用程序JAR文件的完整路径

-v：输出虚拟机进程启动时JVM参数


jstat [ option vmid [interval [s|ms] [count] ] ]

jstat用于监视虚拟机各种运行状态信息。可以显示类装载、内存、垃圾收集、JIT编译等运行数据。对于本地虚拟机，VMID和LVMID是一样的，如果是远程的则VMID变成远程的格式。jstat是JDK自带的一个轻量级小工具。全称"Java VirtualMachine statistics monitoring tool"，它位于Java的bin目录下，主要利用JVM内建的指令对Java应用程序的资源和性能进行实时的命令行的监控，包括了对Heap size和垃圾回收状况的监控。

interval和count表示查询间隔和次数。

如> jstat -gc 632 250 20

每250毫秒查询一次垃圾收集，共20次

jstat工具主要选项

-class
监视类装载、卸载数量、总空间及类装载所耗费的时间

-gc
监视Java堆状况，Eden区、2个survivor区、老年代、永久代等

-gccapacity
和-gc类似，主要关注各区域最大最小空间

-gcutil
和-gc类似，主要关注已使用空间的百分比

-gccause
和-gcutil一样，会输出上一次gc的原因

-gcnew
监视新生代GC状况

-gcnewcapacity
和-gcnew类似，主要关注最大最小空间

-gcold
监视老年代GC状况

-gcoldcapacity
同上

-gcpermcapacity
永久代的最大最小空间

-compiler
输出JIT编译器编译过的方法，耗时等信息

-printcompilation
输出已被JIT编译的方法

jstat工具特别强大，有众多的可选项，详细查看堆内各个部分的使用量，以及加载类的数量。使用时需加上查看进程的进程id和所选参数。以下详细介绍各个参数的意义。
jstat -class pid:显示加载class的数量，及所占空间等信息。
jstat -compiler pid:显示VM实时编译的数量等信息。
jstat -gc pid:可以显示gc的信息，查看gc的次数，及时间。其中最后五项，分别是young gc的次数，young gc的时间，full gc的次数，full gc的时间，gc的总时间。
jstat -gccapacity:可以显示，VM内存中三代(young,old,perm)对象的使用和占用大小，如：PGCMN显示的是最小perm的内存使用量，PGCMX显示的是perm的内存最大使用量，PGC是当前新生成的perm内存占用量，PC是但前perm内存占用量。其他的可以根据这个类推， OC是old内纯的占用量。
jstat -gcnew pid:new对象的信息。
jstat -gcnewcapacity pid:new对象的信息及其占用量。
jstat -gcold pid:old对象的信息。
jstat -gcoldcapacity pid:old对象的信息及其占用量。
jstat -gcpermcapacity pid: perm对象的信息及其占用量。
jstat -util pid:统计gc信息统计。
jstat -printcompilation pid:当前VM执行的信息。

除了以上一个参数外，还可以同时加上 两个数字，如：jstat -printcompilation 3024 250 6 是每250毫秒打印一次，一共打印6次，还可以加上-h3每三行显示一下标题。


jinfo [ option ] pid

jinfo能实时查看和调整虚拟机的各项参数。用法比较简单，就是能输出并修改运行时的java进程的运行参数。用法是jinfo -opt pid 如：查看2758的MaxPerm大小可以用:jinfo -flag MaxPermSize 2758。

如> jinfo -flag CMSInitiatingOccupancyFraction 6632


jmap [ option ] vmid

jmap用于生成转储快照(heapdump)、查询堆和永久代详细信息等。jmap是一个可以输出所有内存中对象的工具，可以将VM 中的heap，以二进制输出成文本。使用方法 jmap -histo pid。可采用jmap -histo pid>a.log日志将其保存到文件中，间隔一段时间后，使用文本对比工具，可以对比出GC回收了哪些对象。jmap-dump:format=b,file=outfile <pid>可以将进程号为<pid>进程的内存heap输出到outfile文件中，然后再配合MAT(内存分析工具)进行分析。

命令：jmap -dump:format=b,file=heap.bin <pid>
file：保存路径及文件名
pid：进程编号
jmap -histo:live pid| less :堆中活动的对象以及大小
jmap -heap pid : 查看堆的使用状况信息

命令格式：
jmap [ option ] pid

jmap工具主要选项

-dump
生成heap文件。-dump:[live,]format-b,file=<filename> 其中live说明只dump出存活的对象

-finalizerinfo
显示F-Queue中等待Finalizer线程执行finalize方法的对象(Linux/Solaris有效)

-heap
显示堆详细信息(Linux/Solaris有效)

-histo
显示堆中对象统计信息，包括类、实例数量和合计容量

-permstat
显示永久代内存状态(Linux/Solaris有效)

-F
-dump没有响应时，可使用这个选项强制生成dump文件(Linux/Solaris有效)。
如> jmap -dump:format=b,file=dumpfile.log 6632

基本参数：
1、-dump:[live,]format=b,file=<filename> 使用hprof二进制形式,输出jvm的heap内容到文件=. live子选项是可选的，假如指定live选项,那么只输出活的对象到文件.
$jmap–dump:live,format=b,file=aaa.bin 3772

2、-finalizerinfo 打印正等候回收的对象的信息
$jmap -finalizerinfo 3772

Attaching to process ID 3772, please wait...
Debugger attached successfully.
Server compiler detected.
JVM version is 20.0-b11
Number of objects pending for finalization: 0 (等候回收的对象为0个)

3、-heap 打印heap的概要信息，GC使用的算法，heap的配置及wise heap的使用情况.
$jmap –heap 3772
using parallel threads in the new generation.  ##新生代采用的是并行线程处理方式
using thread-local object allocation.   
Concurrent Mark-Sweep GC   ##同步并行垃圾回收

Heap Configuration:  ##堆配置情况
   MinHeapFreeRatio = 40 ##最小堆使用比例
   MaxHeapFreeRatio = 70 ##最大堆可用比例
   MaxHeapSize      = 2147483648 (2048.0MB) ##最大堆空间大小
   NewSize          = 268435456 (256.0MB) ##新生代分配大小
   MaxNewSize       = 268435456 (256.0MB) ##最大可新生代分配大小
   OldSize          = 5439488 (5.1875MB) ##老生代大小
   NewRatio         = 2  ##新生代比例
   SurvivorRatio    = 8 ##新生代与suvivor的比例
   PermSize         = 134217728 (128.0MB) ##perm区大小
   MaxPermSize      = 134217728 (128.0MB) ##最大可分配perm区大小

Heap Usage: ##堆使用情况
New Generation (Eden + 1 Survivor Space):  ##新生代（伊甸区 + survior空间）
   capacity = 241631232 (230.4375MB)  ##伊甸区容量
   used     = 77776272 (74.17323303222656MB) ##已经使用大小
   free     = 163854960 (156.26426696777344MB) ##剩余容量
   32.188004570534986% used ##使用比例
Eden Space:  ##伊甸区
   capacity = 214827008 (204.875MB) ##伊甸区容量
   used     = 74442288 (70.99369812011719MB) ##伊甸区使用
   free     = 140384720 (133.8813018798828MB) ##伊甸区当前剩余容量
   34.65220164496263% used ##伊甸区使用情况
From Space: ##survior1区
   capacity = 26804224 (25.5625MB) ##survior1区容量
   used     = 3333984 (3.179534912109375MB) ##surviror1区已使用情况
   free     = 23470240 (22.382965087890625MB) ##surviror1区剩余容量
   12.43827838477995% used ##survior1区使用比例
To Space: ##survior2 区
   capacity = 26804224 (25.5625MB) ##survior2区容量
   used     = 0 (0.0MB) ##survior2区已使用情况
   free     = 26804224 (25.5625MB) ##survior2区剩余容量
   0.0% used ## survior2区使用比例
concurrent mark-sweep generation: ##老生代使用情况
   capacity = 1879048192 (1792.0MB) ##老生代容量
   used     = 30847928 (29.41887664794922MB) ##老生代已使用容量
   free     = 1848200264 (1762.5811233520508MB) ##老生代剩余容量
   1.6416783843721663% used ##老生代使用比例
Perm Generation: ##perm区使用情况
   capacity = 134217728 (128.0MB) ##perm区容量
   used     = 47303016 (45.111671447753906MB) ##perm区已使用容量
   free     = 86914712 (82.8883285522461MB) ##perm区剩余容量
   35.24349331855774% used ##perm区使用比例

4、-histo[:live] 打印每个class的实例数目,内存占用,类全名信息. VM的内部类名字开头会加上前缀”*”. 如果live子参数加上后,只统计活的对象数量。
$jmap–histo:live 3772

num     #instances         #bytes  class name
----------------------------------------------
   1:         65220        9755240  <constMethodKlass>
   2:         65220        8880384  <methodKlass>
   3:         11721        8252112  [B
   4:          6300        6784040  <constantPoolKlass>
   5:         75224        6218208  [C
   6:         93969        5163280  <symbolKlass>
   7:          6300        4854440  <instanceKlassKlass>
   8:          5482        4203152  <constantPoolCacheKlass>
   9:         72097        2307104  java.lang.String
  10:         15102        2289912  [I
  11:          4089        2227728  <methodDataKlass>
  12:         28887        1386576  org.apache.velocity.runtime.parser.Token

classname是对象类型，说明如下：
B  byte
C  char
D  double
F  float
I  int
J  long
Z  boolean
[  数组，如[I表示int[]
[L+类名其他对象

5、-permstat 打印classload和jvm heap长久层的信息. 包含每个classloader的名字,活泼性,地址,父classloader和加载的class数量. 另外,内部String的数量和占用内存数也会打印出来.
$jmap -permstat 3772
class_loader    classes bytes   parent_loader   alive?  type

<bootstrap>     2172    13144040          null          live    <internal>
0x00000007882d7ab8      0       0       0x0000000788106c00      dead    java/util/ResourceBundle$RBClassLoader@0x00000007f83b0388
0x0000000788c15ca8      1       3136    0x00000007880213d8      dead    sun/reflect/DelegatingClassLoader@0x00000007f80686e0
0x0000000788fb1718      1       1968    0x00000007880213d8      dead    sun/reflect/DelegatingClassLoader@0x00000007f80686e0
0x00000007882d0f08      1       2008    0x00000007880213d8      dead    sun/reflect/DelegatingClassLoader@0x00000007f80686e0
0x0000000788176c60      1       3112    0x00000007880213d8      dead    sun/reflect/DelegatingClassLoader@0x00000007f80686e0
0x0000000788a7e018      1       3144    0x00000007880213d8      dead    sun/reflect/DelegatingClassLoader@0x00000007f80686e0
0x0000000788f515d0      1       1984    0x00000007880213d8      dead    sun/reflect/DelegatingClassLoader@0x00000007f80686e0
0x000000078829a2c8      1       3112    0x00000007880213d8      dead    sun/reflect/DelegatingClassLoader@0x00000007f80686e0
0x0000000788fab478      1       3128      null          dead    sun/reflect/DelegatingClassLoader@0x00000007f80686e0
0x0000000788030fd8      1       3112    0x00000007880213d8      dead    sun/reflect/DelegatingClassLoader@0x00000007f80686e0
0x0000000788d46048      1       3144    0x00000007880213d8      dead    sun/reflect/DelegatingClassLoader@0x00000007f80686e0
0x000000078816f6f0      1       3144      null          dead    sun/reflect/DelegatingClassLoader@0x00000007f80686e0
0x0000000788c18850      1       3112    0x00000007880213d8      dead    sun/reflect/DelegatingClassLoader@0x00000007f80686e0

6、-F 强迫.在pid没有相应的时候使用-dump或者-histo参数. 在这个模式下,live子参数无效.

7、-h | -help 打印辅助信息

8、-J 传递参数给jmap启动的jvm.

9、内存分析简单使用

1.查看堆内存总体概况
jmap -heap 进程ID

2.查看堆中对象的数量以及大小
jmap -histo 进程ID

加上live参数则是过滤出活动的对象信息
jmap -histo:live 进程ID

3.统计gc信息
jmap -gcutil 进程ID 时间间隔(ms）

4.使用界面工具分析内存泄漏情况

1)以二进制形式输出堆内存信息；
jmap -dump:format=b,file=heap.bin 进程ID

2)下载生成的文件heap.bin至本地电脑，利用MemoryAnalyzer等图形化工具可以直观的分析出内存泄漏情况，内存对象查看工具MemoryAnalyzer，可以查看dump时对象数量，内存占用，线程情况等。


jhat <heapdumpfile>

jhat和jmap配合使用。来分析jmap生成的转储快照文件，内置了一个微型的HTTP服务器，供用户在浏览器来访问分析接口。除了这个，还有VisualVM、Eclipse Memory Analyzer、IBM HeapAnalyzer等都能更专业的分析heap文件。


jstack [ option ] vmid

Java堆栈跟踪工具，用于生成虚拟机当前时刻的线程快照(threaddump文件)。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"，可查看jvm线程运行状态，是否有死锁现象等等信息 : jstack pid : thread dump
示例：jstat -gcutil  pid 1000 100 ：1000ms统计一次gc情况统计100次；

jstack工具主要选项

-F：正常输出请求不响应时，强制输出线程堆栈

-l：除堆栈外，显示关于锁的附加信息

-m：调用本地方法的话，可以显示C/C++堆栈

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。

jstack [ option ] pid
jstack [ option ] executable core
jstack [ option ] [server-id@]remote-hostname-or-IP

1)、options：
executable Java executable from which the core dump was produced.
(可能是产生core dump的java可执行程序)
core 将被打印信息的core dump文件
remote-hostname-or-IP 远程debug服务的主机名或ip
server-id 唯一id,假如一台主机上多个远程debug服务

2)、基本参数：
-F当’jstack [-l] pid’没有相应的时候强制打印栈信息
-l长列表. 打印关于锁的附加信息,例如属于java.util.concurrent的ownable synchronizers列表.
-m打印java和native c/c++框架的所有栈信息.
-h | -help打印帮助信息
pid 需要被打印配置信息的java进程id,可以用jps查询.


可视化工具

JDK默认提供了两个可视化工具：Jconsole和VisualVM。Jconsole是JDK1.5提供的虚拟机监控工具，1.6后又推出了更强大的VisualVM。其中VisualVM除了能提供基本的监控功能外，最强大的是它的插件机制，基于它能扩展各种各样的插件用于监控调试。


jconsole是一个用java写的GUI程序，用来监控VM，并可监控远程的VM，非常易用，而且功能非常强。使用方法：命令行里打 jconsole，选则进程就可以了。JConsole中关于内存分区的说明：
Eden Space (heap)： 内存最初从这个线程池分配给大部分对象。

Survivor Space (heap)：用于保存在eden space内存池中经过垃圾回收后没有被回收的对象。

Tenured Generation (heap)：用于保持已经在 survivor space内存池中存在了一段时间的对象。

Permanent Generation (non-heap): 保存虚拟机自己的静态(refective)数据，例如类(class)和方法(method)对象。Java虚拟机共享这些类数据。这个区域被分割为只读的和只写的。
Code Cache (non-heap):HotSpot Java虚拟机包括一个用于编译和保存本地代码(native code)的内存，叫做“代码缓存区”(code cache)
 

附JVM常用参数