Java性能监控您不知道的5件事.docx

【IT168 技术】当应用程序性能受到损害时，大多数开发人员都惊慌失措，这在情理之中。跟踪 Java 应用程序瓶颈来源一直以来都是很麻烦的，因为 Java 虚拟机有黑盒效应，而且 Java 平台分析工具一贯就有缺陷。然而，随着 Java 5 中 JConsole 的引入，一切都发生了改变。JConsole 是一个内置 Java 性能分析器，可以从命令行或在 GUI shell 中运行。它不是完美的，但是当尖头老板来问你关于性能的问题时，用它来应对还是绰绰有余的 这比查询 Papa Google 要好得多。在本期 5 件事 系列中，我将向您展示 5 个方法，使您可以轻松地使用 JConsole(或者，它更高端的 “近亲” VisualVM )来监控 Java 应用程序性能和跟踪 Java 中的代码。1. JDK 附带分析器许多开发人员没有意识到从 Java 5 开始 JDK 中包含了一个分析器。JConsole(或者 Java 平台最新版本，VisualVM)是一个内置分析器，它同 Java 编译器一样容易启动。如果是从命令行启动，使 JDK 在 PATH 上，运行 jconsole 即可。如果从 GUI shell 启动，找到 JDK 安装路径，打开 bin 文件夹，双击 jconsole。当分析工具弹出时(取决于正在运行的 Java 版本以及正在运行的 Java 程序数量)，可能会出现一个对话框，要求输入一个进程的 URL 来连接，也可能列出许多不同的本地 Java 进程(有时包含 JConsole 进程本身)来连接。使用 JConsole 进行工作在 Java 5 中，Java 进程并不是被设置为默认分析的，而是通过一个命令行参数 -Dcom.sun.management.jmxremote 在启动时告诉 Java 5 VM 打开连接，以便分析器可以找到它们;当进程被 JConsole 捡起时，您只能双击它开始分析。分析器有自己的开销，因此最好的办法就是花点时间来弄清是什么开销。发现 JConsole 开销最简单的办法是，首先独自运行一个应用程序，然后在分析器下运行，并测量差异。(应用程序不能太大或者太小;我最喜欢使用 JDK 附带的 SwingSet2 样本。)因此，我使用 -verbose:gc 尝试运行 SwingSet2 来查看垃圾收集清理，然后运行同一个应用程序并将 JConsole 分析器连接到它。当 JConsole 连接好了之后，一个稳定的 GC 清理流出现，否则不会出现。这就是分析器的性能开销。2. 远程连接进程因为 Web 应用程序分析工具假设通过一个套接字进行连通性分析，您只需要进行少许配置来设置 JConsole(或者是基于 JVMTI 的分析器，就这点而言)，监控/分析远程运行的应用程序。如果 Tomcat 运行在一个名为 “webserve” 的机器上，且 JVM 已经启动了 JMX 并监听端口 9004，从 JConsole(或者任何 JMX 客户端)连接它需要一个 JMX URL “service:jmx:rmi:/jndi/rmi:/webserver:9004/jmxrmi”。基本上，要分析一个运行在远程数据中心的应用程序服务器，您所需要的仅仅是一个 JMX URL。3. 跟踪统计JConsole 有许多对收集统计数据有用的选项卡，包括：Memory：在 JVM 垃圾收集器中针对各个堆跟踪活动。Threads：在目标 JVM 中检查当前线程活动。Classes：观察 VM 已加载类的总数。这些选项卡(和相关的图表)都是由每个 Java 5 及更高版本 VM 在 JMX 服务器上注册的 JMX 对象提供的，是内置到 JVM 的。一个给定 JVM 中可用 bean 的完整清单在 MBeans 选项卡上列出，包括一些元数据和一个有限的用户界面来查看数据或执行操作。(然而，注册通知是在 JConsole 用户界面之外。)使用统计数据假设一个 Tomcat 进程死于 OutOfMemoryError。如果您想要弄清楚发生了什么，打开 JConsole，单击 Classes 选项卡，过一段时间查看一次类计数。如果数量稳定上升，您可以假设应用程序服务器或者您的代码某个地方有一个 ClassLoader 漏洞，不久之后将耗尽 PermGen 空间。如果需要更进一步的确认问题，请看 Memory 选项卡。4. 为离线分析创建一个堆转储生产环境中一切都在快速地进行着，您可能没有时间花费在您的应用程序分析器上，相反地，您可以为 Java 环境中的每个事件照一个快照保存下来过后再看。在 JConsole 中您也可以这样做，在 VisualVM 中甚至会做得更好。先找到 MBeans 选项卡，在其中打开 com.sun.management 节点，接着是 HotSpotDiagnostic 节点。现在，选择 Operations，注意右边面板中的 “dumpHeap” 按钮。如果您在第一个(“字符串”)输入框中向 dumpHeap 传递一个文件名来转储，它将为整个 JVM 堆照一个快照，并将其转储到那个文件。稍后，您可以使用各种不同的商业分析器来分析文件，或者使用 VisualVM 分析快照。(记住，VisualVM 是在 Java 6 中可用的，且是单独下载的。)5. JConsole 并不是高深莫测的作为一个分析器实用工具，JConsole 是极好的，但是还有更好的工具。一些分析插件附带分析器或者灵巧的用户界面，默认情况下比 JConsole 跟踪更多的数据。JConsole 真正吸引人的是整个程序是用 “普通旧式 Java ” 编写的，这意味着任何 Java 开发人员都可以编写这样一个实用工具。事实上，JDK 其中甚至包括如何通过创建一个插件来定制 JConsole 的示例(参见 参考资料)。建立在 NetBeans 顶部的 VisualVM 进一步延伸了插件概念。如果 JConsole(或者 VisualVM，或者其他任何工具)不符合您的需求，或者不能跟踪您想要跟踪的，或者不能按照您的方式跟踪，您可以编写属于自己的工具。如果您觉得 Java 代码很麻烦，Groovy 或 JRuby 或很多其他 JVM 语言都可以帮助您更快完成。您真正需要的是一个快速而粗糙(quick-and-dirty)的由 JVM 连接的命令行工具，可以以您想要的方式确切地跟踪您感兴趣的数据。结束语Java 性能监控不止于 JConsole 或 VisualVM 在 JDK 中隐藏着一整套工具，只是大多数开发人员并不知道。 本系列 中的下一篇文章将深入探究一些实验性的命令行工具，可以帮助您挖掘更多的您所需要的性能数据。因为这些工具通常只关注特殊数据，比一个完整的分析器更小更轻巧，所以它们的性能开销要小一些。【IT168 技术】全功能内置分析器，如 JConsole 和 VisualVM 的成本有时比它们的性能费用还要高 尤其是在生产软件上运行的系统中。因此，在聚焦 Java 性能监控的第 2 篇文章中，我将介绍 5 个命令行分析工具，使开发人员仅关注运行的 Java 进程的一个方面。JDK 包括很多命令行实用程序，可以用于监控和管理 Java 应用程序性能。虽然大多数这类应用程序都被标注为 “实验型”，在技术上不受支持，但是它们很有用。有些甚至是特定用途工具的种子材料，可以使用 JVMTI 或 JDI建立。1. jps (sun.tools.jps)很多命令行工具都要求您识别您希望监控的 Java 进程。这与监控本地操作系统进程、同样需要一个程序识别器的同类工具没有太大区别。“VMID” 识别器与本地操作系统进程识别器(“pid”)并不总是相同的，这就是我们需要 JDK jps 实用程序的原因。jps 名称反映了在大多数 UNIX 系统上发现的 ps 实用程序 告诉我们运行 Java 应用程序的 JVMID。顾名思义，jps 返回指定机器上运行的所有已发现的 Java 进程的 VMID。如果 jps 没有发现进程，并不意味着无法附加或研究 Java 进程，而只是意味着它并未宣传自己的可用性。如果发现 Java 进程，jps 将列出启用它的命令行。这种区分 Java 进程的方法非常重要，因为只要涉及操作系统，所有的 Java 进程都被统称为 “java”。在大多数情况下，VMID 是值得注意的重要数字。使用分析器开始使用分析实用程序开始的最简单方法是使用一个如在 demo/jfc/SwingSet2 中发现的 SwingSet2 演示一样的演示程序。这样就可以避免程序作为背景/监控程序运行时出现挂起的可能性。当您了解工具及其费用后，就可以在实际程序中进行试用。加载演示应用程序后，运行 jps 并注意返回的 vmid。为了获得更好的效果，采用 -Dcom.sun.management.jmxremote 属性集启动 Java 进程。如果没有使用该设置，部分下列工具收集的部分数据可能不可用。2. jstat (sun.tools.jstat)jstat 实用程序可以用于收集各种各样不同的统计数据。jstat 统计数据被分类到 “选项” 中，这些选项在命令行中被指定作为第一参数。对于 JDK 1.6 来说，您可以通过采用命令 -options 运行 jstat 查看可用的选项清单。清单 1 中显示了部分选项：清单 1. jstat 选项-class-compiler-gc-gccapacity-gccause-gcnew-gcnewcapacity-gcold-gcoldcapacity-gcpermcapacity-gcutil-printcompilation 实用程序的 JDK 记录将告诉您清单 1 中每个选项返回的内容，但是其中大多数用于收集垃圾的收集器或者其部件的性能信息。-class 选项显示了加载及未加载的类(使其成为检测应用程序服务器或代码中 ClassLoader 泄露的重要实用程序，且 -compiler 和 -printcompilation 都显示了有关 Hotspot JIT 编译程序的信息。默认情况下，jstat 在您核对信息时显示信息。如果您希望每隔一定时间拍摄快照，请在 -options 指令后以毫秒为单位指定间隔时间。jstat 将持续显示监控进程信息的快照。如果您希望 jstat 在终止前进行特定数量的快照，在间隔时间/时间值后指定该数字。如果 5756 是几分钟前开始的运行 SwingSet2 程序的 VMID，那么下列命令将告诉 jstat 每 250 毫秒为 10 个佚代执行一次 gc 快照转储，然后停止：jstat -gc 5756 250 10请注意 Sun(现在的 Oracle)保留了在不进行任何预先通知的情况下更改各种选项的输出甚至是选项本身的权利。这是使用不受支持实用程序的缺点。请参看 Javadocs 了解 jstat 输出中每一列的全部细节。3. jstack (sun.tools.jstack)了解 Java 进程及其对应的执行线程内部发生的情况是一种常见的诊断挑战。例如，当一个应用程序突然停止进程时，很明显出现了资源耗尽，但是仅通过查看代码无法明确知道何处出现资源耗尽，且为什么会发生。jstack 是一个可以返回在应用程序上运行的各种各样线程的一个完整转储的实用程序，您可以使用它查明问题。采用期望进程的 VMID 运行 jstack 会产生一个堆转储。就这一点而言，jstack 与在控制台窗口内按 Ctrl-Break 键起同样的作用，在控制台窗口中，Java 进程正在运行或调用 VM 内每个 Thread 对象上的 Thread.getAllStackTraces() 或 Thread.dumpStack()。jstack 调用也转储关于在 VM 内运行的非 Java 线程的信息，这些线程作为 Thread 对象并不总是可用的。jstack 的 -l 参数提供了一个较长的转储，包括关于每个 Java 线程持有锁的更多详细信息，因此发现(和 squash)死锁或可伸缩性 bug 是极其重要的。4. jmap (sun.tools.jmap)有时，您正在处理的问题是一个对象泄露，如一个 ArrayList (可能持有成千上万个对象)该释放时没有释放。另一个更普遍的问题是，看似从不会压缩的扩展堆，却有活跃的垃圾收集。当您努力寻找一个对象泄露时，在指定时刻对堆及时进行拍照，然后审查其中内容非常有用。jmap 通过对堆拍摄快照来提供该功能的第一部分。然后您可以采用下一部分中描述的 jhat 实用程序分析堆数据。与这里描述的其他所有实用程序一样，使用 jmap 非常简单。将 jmap 指向您希望拍快照的 Java 进程的 VMID，然后给予它部分参数，用来描述产生的结果文件。您要传递给 jmap 的选项包括转储文件的名称以及是否使用一个文本文件或二进制文件。二进制文件是最有用的选项，但是只有当与某一种索引工具 结合使用时 通过十六进制值的文本手动操作数百兆字节不是最好的方法。随意看一下 Java 堆的更多信息，jmap 同样支持 -histo 选项。-histo 产生一个对象文本柱状图，现在在堆中大量引用，由特定类型消耗的字节总数分类。它同样给出了特定类型的总示例数量，支持部分原始计算，并猜测每个实例的相对成本。不幸的是，jmap 没有像 jstat 一样的 period-and-max-count 选项，但是将 jmap(或 jmap.main()调用放入 shell 脚本或其他类的循环，周期性地拍摄快照相对简单。(事实上，这是加入 jmap 的一个好的扩展，不管是作为 OpenJDK 本身的源补丁，还是作为其他实用程序的扩展。)5. jhat (com.sun.tools.hat.Main)将堆转储至一个二进制文件后，您就可以使用 jhat 分析二进制堆转储文件。jhat 创建一个 HTTP/HTML 服务器，该服务器可以在浏览器中被浏览