【Java虚拟机】JVM常见诊断命令和调试工具

1.JVM常用命令行参数jps和jinfo实操

• 准备测试代码

/**
 * @author lixiang
 * @date 2023/5/4 20:53
 */
public class JVMTest {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread.sleep(1000000);
    }
}

（1）命令jps：全称 java process Status Tool, Java版的ps命令，查看java进程及其相关的信息的pid则可以用这个命令，和linux的ps类似

• 格式： jps [options] [hostid]
  
• 参数解释

• -l：显示进程id，显示主类全名或这jar路径
• -q : 显示进程id
• -m : 显示进程id, 显示JVM启动时传递给main()的参数
• -v : 显示进程id,显示JVM启动时显示指定的JVM参数
• hostid : 主机或其他服务器ip
• 常用案例

• jps -l 输出jar包路径，类的全名

• jps -v 输出JVM参数

（2）命令jinfo：全称 Configuration Info for Java ，可以用来查看jvm参数和动态修改部分jvm参数的命令

• 启动java程序，不会指定所有的Java虚拟机参数，如果开发人员想知道某一个具体的Java虚拟机参数的默认值则可以使用
  
• 还可以在运行时修改部分参数，且立即生效，但注意并非所有参数都支持动态修改，被标记 manageable的才可以动态修改
  
• 格式 jinfo [options]
  
• 参数解释
• no options ：输出所有的系统属性和参数
• -flag <具体参数> pid： 查看具体参数的值
• -flag [+|-] ： 打开或关闭参数
• -flag = 设置参数值

• -flags 打印所有参数
• -sysprops 打印系统配置

• 常用案例

• jinfo -flags pid 查看曾经赋过值的参数值

• jinfo -flag <具体参数> pid 查看具体参数的值

• jinfo 动态进行参数修改
  
• 查看哪些可以动态修改参数 java -XX:+PrintFlagsFinal -version | grep manageable
  

• 修改方式

• 布尔类型: jinfo -flag ±参数 pid
  
• 非布尔类型: jinfo -flag 参数名=参数值 pid
  
• jinfo -flag +HeapDumpAfterFullGC 11190
  

2.JVM高频命令行参数jstat案例实操

（1）命令jstat：Java Virtual Machine statistics monitoring tool, 对Java应用程序的资源进行实时监控，包括堆和垃圾回收状况的监控

格式 jstat [-option] [vmid] [间隔时间/毫秒] [查询次数]

• 参数选项

• vmid：Virtual Machine ID（ 进程的 pid）
• interval：执行每次的间隔时间，单位为毫秒
• count：用于指定输出多少次记录，缺省则会一直打印

option说明

-class 查看类加载情况的统计

-compiler 查看HotSpot中即时编译器编译情况的统计

-gc 查看JVM中堆的垃圾收集情况的统计

-gccapacity 查看新生代、老生代及持久代的存储容量情况

-gcmetacapacity 显示metaspace的大小

-gcnew 查看新生代垃圾收集的情况

-gcnewcapacity 用于查看新生代存储容量的情况

-gcold 查看老生代及持久代垃圾收集的情况

-gcoldcapacity 用于查看老生代的容量

-gcutil 显示垃圾收集信息

-gccause 显示垃圾回收的相关信息（通-gcutil）,同时显示最后一次仅当前正在发生的垃圾收集的原因

-printcompilation 输出JIT编译的方法信息

常用命令

jstat -class pid 查看类加载情况的统计

Loaded:加载类的数量

Bytes：加载类的size，单位为Byte

Unloaded：卸载类的数目

Bytes：卸载类的size，单位为Byte

Time：加载与卸载类花费的时间

jstat -gc pid 查看JVM中堆的垃圾收集情况的统计，输出实际的值

S0C：年轻代中第一个survivor（幸存区）的容量 （字节）

S1C：年轻代中第二个survivor（幸存区）的容量 (字节)

S0U：年轻代中第一个survivor（幸存区）目前已使用空间 (字节)

S1U：年轻代中第二个survivor（幸存区）目前已使用空间 (字节)

EC：年轻代中Eden（伊甸园）的容量 (字节)

EU：年轻代中Eden（伊甸园）目前已使用空间 (字节)

OC：Old代的容量 (字节)

OU：Old代目前已使用空间 (字节)

MC：metaspace(元空间)的容量 (字节)

MU：metaspace(元空间)目前已使用空间 (字节)

CCSC：当前压缩类空间的容量 (字节)

CCSU：当前压缩类空间目前已使用空间 (字节)

YGC：从应用程序启动到采样时年轻代中gc次数

YGCT：从应用程序启动到采样时年轻代中gc所用时间(s)

FGC：从应用程序启动到采样时Full GC 的次数

FGCT：从应用程序启动到采样时Full GC 所用时间(s)

GCT：从应用程序启动到采样时垃圾回收消耗总时(s)

jstat -gcutil pid 时间间隔 打印次数 显示垃圾收集信息，和-gc类似，不过是百分比展示， 每隔2000毫秒打印一次，打印3次

S0 年轻代中第一个survivor（幸存区）已使用的占当前容量百分比

S1 年轻代中第二个survivor（幸存区）已使用的占当前容量百分比

E 年轻代中Eden（伊甸园）已使用的占当前容量百分比

O 老年代已使用的占当前容量百分比

M 元数据区已使用的占当前容量百分比

CCS 压缩使用百分比

YGC 年轻代垃圾回收次数

YGCT 年轻代垃圾回收消耗时间

FGC Full GC垃圾回收次数

FGCT Full GC垃圾回收消耗时间

CGC: 并发GC次数

CGCT: 并发GC总耗时

GCT 垃圾回收消耗总时间

jstat -gccause pid 显示垃圾回收的相关信息，最后一次或当前正在发生的垃圾回收的诱因

LGCC：最后一次GC原因，常见是 Allocation Failure 申请内存失败

GCC：当前GC原因（No GC 为当前没有执行GC）

3.JVM命令jstack讲解及案例分析

（1）命令 jstack：Java堆栈跟踪工具, 可以打印出Java应用程序中所有线程的堆栈信息，包括线程状态、调用栈信息、锁信息等

用于诊断线程死锁、死循环、内存泄漏等问题

格式 jstack [ options ] pid

option 参数说明

-l 打印关于锁的附加信息，如持有锁的线程、等待锁的线程等

常用案例

jstack -l pid 查看线程堆栈信息

开头是线程名称，即main 线程，后面的为线程信息，线程状态如下

NEW

RUNNABLE

BLOCKED#进入synchronized之前

WAITING#已经进入synchronized，调用了wait()

TIMED_WAITING#已经进去synchronized，调用了sleep()

TERMINATED#线程结束

#1 表示当前线程ID，从 main线程开始，JVM 根据线程创建的顺序为线程编号

prio 是priority优先级的缩写，代表当前线程的优先级，范围为[1-10]默认为 5，数值越低越优先获取到计算资源

cpu=60.91ms 表示进程在CPU上的运行时间为60.91毫秒

指的是进程实际占用CPU的时间，

elapsed=13.05s 表示进程已经运行13.05秒

进程从开始运行到当前时刻所经过的时间，包括进程等待时间和实际运行时间

os_prio为线程对应系统的优先级

tid 表示Java内的线程ID,同样在Thread类中（可以不管）

nid

本地线程编号NativeID的缩写, 表示操作系统级别的线程ID，

对应JVM 虚拟机中线程映射在操作系统中的线程编号，是十六进制

（2）案例分析

生产环境JVM中，会出现由于代码问题导致CPU占用过高，需要诊断出来具体是哪个java代码导致

分析CPU占用过高的java线程案例

测试代码

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
public class CpuTest {
    private static ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(5);
    public static void main(String[] args) {
        Task task1 = new Task();
        Task task2 = new Task();
        executorService.execute(task1);
        executorService.execute(task2);
    }
    public static Object lock = new Object();
    static class Task implements Runnable{
        @Override
        public void run() {
            synchronized (lock){
                long sum = 0L;
                while (true){
                    sum += 1;
                }
            }
        }
    }
}

• 运行代码，top命令找出CPU过高的进程。

• 当前这个java进程CPU的使用率已经到达百分之99，确认进程ID
• 将十进制的进程ID转化成十六进制 printf "%x\n" 线程id

• 定位问题线程堆栈信息，一般会生成快照到文本文件里面进行分析 jstack -l [PID] >/tmp/log.txt
• 查看log.txt文件内容，这里存在一个死锁

4.新版JDK11命令jmap案例实操

（1）命令jmap：Memory Map for Java , 用于生成Java堆转储快照（heap dump），分析Java应用程序的内存使用情况

包括 堆的使用情况、对象的数量和类型、每个对象的大小、对象的地址、对象的引用关系等

格式 jmap [option] pid

option参数说明

-heap： 打印java heap 摘要

-histo[:live] ： 打印堆中的java对象统计信息

-clstats ： 打印类加载器统计信息

-finalizerinfo：打印在f-queue中等待执行finalizer方法的对象

-dump： 生成java堆的dump文件， dump-options 参数如下

live ： 只转储存活的对象，如果没有指定则转储所有对象

format=b： 二进制格式

file=[Path] ： 将文件转储到指定文件中

常用案例

jmap -heap 进程id 查看堆信息, 这个命令会让JVM 是暂停服务的，所以对线上的运行会产生影响，不推荐该方式

JDK9 及以上版本使用jmap -heap pid命令查看当前heap使用情况时，发现报错，提示需要使用jhsdb jmap来替代，我本地是JDK11

jhsdb jmap --pid 进程id --heap

[mac@localhost lixiang ~]# jhsdb jmap --pid 3110235  --heap
Attaching to process ID 3110235, please wait...
Debugger attached successfully.
Server compiler detected.
JVM version is 11.0.8+10-LTS
using thread-local object allocation.
Garbage-First (G1) GC with 4 thread(s)
Heap Configuration:
   MinHeapFreeRatio         = 40 #最小堆空闲比例。
   MaxHeapFreeRatio         = 70 #最大堆空闲比例。
   MaxHeapSize              = 1979711488 (1888.0MB) #最大堆大小。
   NewSize                  = 1363144 (1.2999954223632812MB) #新生代大小。
   MaxNewSize               = 1186988032 (1132.0MB) #最大新生代大小。
   OldSize                  = 5452592 (5.1999969482421875MB) #老年代大小。
   NewRatio                 = 2 #新生代和老年代的比例。
   SurvivorRatio            = 8 #新生代中eden区和survivor区的比例。
   MetaspaceSize            = 21807104 (20.796875MB) #元空间大小。
   CompressedClassSpaceSize = 1073741824 (1024.0MB) #压缩类空间大小。
   MaxMetaspaceSize         = 17592186044415 MB  #最大元空间大小。
   G1HeapRegionSize         = 1048576 (1.0MB) //G1垃圾收集器每个Region大小
Heap Usage:
G1 Heap:
   regions  = 1888  #堆中区域数量
   capacity = 1979711488 (1888.0MB) #堆的总容量
   used     = 12332544 (11.76123046875MB)  #堆已使用的容量
   free     = 1967378944 (1876.23876953125MB) #堆未使用的容量
   0.6229465290651484% used #堆的使用率。
G1 Young Generation:  #G1垃圾收集器中的年轻代。
Eden Space: #年轻代中的Eden区域。
   regions  = 8
   capacity = 75497472 (72.0MB)
   used     = 8388608 (8.0MB)
   free     = 67108864 (64.0MB)
   11.11111111111111% used
Survivor Space: #年轻代中的survivor区域
   regions  = 2
   capacity = 2097152 (2.0MB)
   used     = 2097152 (2.0MB)
   free     = 0 (0.0MB)
   100.0% used
G1 Old Generation: #G1垃圾收集器中的老年代。
   regions  = 2
   capacity = 46137344 (44.0MB)
   used     = 1846784 (1.76123046875MB)
   free     = 44290560 (42.23876953125MB)
   4.002796519886363% used #老年代的使用率。

5.JVM可视化分析JConsole案例实操

• Java Monitoring and Management Console，虚拟机自带的一种监控和管理工具
• 可以通过图形化界面展示Java应用程序的运行状态和性能指标，包括内存使用情况、线程状态、类加载情况、GC情况等

JConsole的主要用途包括：

监控Java应用程序的运行状态

实时展示Java应用程序的运行状态和性能指标，包括CPU使用率、内存使用情况、线程状态、类加载情况、GC情况

诊断Java应用程序的问题

提供详细的诊断信息，帮助开发人员分析和解决Java应用程序的问题，如内存泄漏、死锁等。

监控远程Java应用程序

可以通过JMX（Java Management Extensions）协议监控远程Java应用程序，远程管理和监控Java应用程序。

执行JMX操作

JConsole可以执行JMX操作，如调用Java应用程序中的方法、修改Java应用程序的配置等。

使用方式 命令行输入 jconsole 启动即可，选择自己的类进程