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Java 并发源码
来源：/feichexia/blog/196575
A、jps(Java Virtual Machine Process Status Tool)
B、jstack
C、jmap（Memory Map）和jhat（Java Heap Analysis Tool）
D、jstat（JVM统计监测工具）
E、hprof（Heap/CPU Profiling Tool）
现实企业级Java应用开发、维护中，有时候我们会碰到下面这些问题：
OutOfMemoryError，内存不足
内存泄露
线程死锁
锁争用（Lock Contention）
Java进程消耗CPU过高
……
这些问题在日常开发、维护中可能被很多人忽视（比如有的人遇到上面的问题只是重启服务器或者调大内存，而不会深究问题根源），但能够理解并解决这些问题是Java程序员进阶的必备要求。本文将对一些常用的JVM性能调优监控工具进行介绍，希望能起抛砖引玉之用。
而且这些监控、调优工具的使用，无论你是运维、开发、测试，都是必须掌握的。
A、jps(Java Virtual Machine Process Status Tool)
jps主要用来输出JVM中运行的进程状态信息。语法格式如下：
jps[options][hostid]
如果不指定hostid就默认为当前主机或服务器。
命令行参数选项说明如下：
-q不输出类名、Jar名和传入main方法的参数-m输出传入main方法的参数-l输出main类或Jar的全限名-v输出传入JVM的参数
比如下面：
root@ubuntu:/#jps-m-l2458org.artifactory.standalone.main.Main/usr/local/artifactory-2.2.5/etc/jetty.xml29920com.sun.tools.hat.Main-port9998/tmp/dump.dat3149org.apache.catalina.startup.Bootstrapstart30972sun.tools.jps.Jps-m-l8247org.apache.catalina.startup.Bootstrapstart25687com.sun.tools.hat.Main-port9999dump.dat21711mrf-center.jar
B、jstack
jstack主要用来查看某个Java进程内的线程堆栈信息。语法格式如下：
jstack[option]pidjstack[option]executablecorejstack[option][server-id@]remote-hostname-or-ip
命令行参数选项说明如下：
-llonglistings，会打印出额外的锁信息，在发生死锁时可以用jstack-lpid来观察锁持有情况-mmixedmode，不仅会输出Java堆栈信息，还会输出C/C++堆栈信息（比如Native方法）
jstack可以定位到线程堆栈，根据堆栈信息我们可以定位到具体代码，所以它在JVM性能调优中使用得非常多。下面我们来一个实例找出某个Java进程中最耗费CPU的Java线程并定位堆栈信息，用到的命令有ps、top、printf、jstack、grep。
第一步先找出Java进程ID，我部署在服务器上的Java应用名称为mrf-center：
root@ubuntu:/#ps-ef|grepmrf-center|grep-vgreproot217111114:47pts/300:02:10java-jarmrf-center.jar
得到进程ID为21711，第二步找出该进程内最耗费CPU的线程，可以使用ps -Lfp pid或者ps -mp pid -o THREAD, tid, time或者top -Hp pid，我这里用第三个，输出如下：
TIME列就是各个Java线程耗费的CPU时间，CPU时间最长的是线程ID为21742的线程，用
printf"%x\n"21742
得到21742的十六进制值为54ee，下面会用到。
OK，下一步终于轮到jstack上场了，它用来输出进程21711的堆栈信息，然后根据线程ID的十六进制值grep，如下：
root@ubuntu:/#jstack21711|grep54ee"PollIntervalRetrySchedulerThread"prio=10tid=0x00007f950043e000nid=0x54eeinObject.wait()[0x00007f94c6eda000]
可以看到CPU消耗在PollIntervalRetrySchedulerThread这个类的Object.wait()，我找了下我的代码，定位到下面的代码：
//IdlewaitgetLog().info("Thread["+getName()+"]isidlewaiting...");schedulerThreadState=PollTaskSchedulerThreadState.IdleWaiting;longnow=System.currentTimeMillis();longwaitTime=now+getIdleWaitTime();longtimeUntilContinue=waitTime-now;synchronized(sigLock){try{if(!halted.get()){sigLock.wait(timeUntilContinue);}}catch(InterruptedExceptionignore){}}
它是轮询任务的空闲等待代码，上面的sigLock.wait(timeUntilContinue)就对应了前面的Object.wait()。
C、jmap（Memory Map）和jhat（Java Heap Analysis Tool）
jmap用来查看堆内存使用状况，一般结合jhat使用。
jmap语法格式如下：
jmap[option]pidjmap[option]executablecorejmap[option][server-id@]remote-hostname-or-ip
如果运行在64位JVM上，可能需要指定-J-d64命令选项参数。
jmap-permstatpid
打印进程的类加载器和类加载器加载的持久代对象信息，输出：类加载器名称、对象是否存活（不可靠）、对象地址、父类加载器、已加载的类大小等信息，如下图：
使用jmap -heap pid查看进程堆内存使用情况，包括使用的GC算法、堆配置参数和各代中堆内存使用情况。比如下面的例子：
root@ubuntu:/#jmap-heap21711AttachingtoprocessID21711,pleasewait...Debuggerattachedsuccessfully.Servercompilerdetected.JVMversionis20.10-b01usingthread-localobjectallocation.ParallelGCwith4thread(s)HeapConfiguration:MinHeapFreeRatio=40MaxHeapFreeRatio=70MaxHeapSize=2067791872(1972.0MB)NewSize=1310720(1.25MB)MaxNewSize=17592186044415MBOldSize=5439488(5.1875MB)NewRatio=2SurvivorRatio=8PermSize=21757952(20.75MB)MaxPermSize=85983232(82.0MB)HeapUsage:PSYoungGenerationEdenSpace:capacity=6422528(6.125MB)used=5445552(5.1932830810546875MB)free=976976(0.9317169189453125MB)84.7882959286%usedFromSpace:capacity=131072(0.125MB)used=98304(0.09375MB)free=32768(0.03125MB)75.0%usedToSpace:capacity=131072(0.125MB)used=0(0.0MB)free=131072(0.125MB)0.0%usedPSOldGenerationcapacity=35258368(33.625MB)used=4119544(3.9287033081054688MB)free=31138824(29.69629669189453MB)11.683876009235595%usedPSPermGenerationcapacity=52428800(50.0MB)used=26075168(24.867218017578125MB)free=26353632(25.132781982421875MB)49.73443603515625%used....
使用jmap -histo[:live] pid查看堆内存中的对象数目、大小统计直方图，如果带上live则只统计活对象，如下：
root@ubuntu:/#jmap-histo:live21711|morenum#instances#bytesclassname----------------------------------------------1:384455597736<constMethodKlass>2:384455237288<methodKlass>3:35003749504<constantPoolKlass>4:608583242600<symbolKlass>5:35002715264<instanceKlassKlass>6:27962131424<constantPoolCacheKlass>7:55431317400[I8:137141010768[C9:47521003344[B10:1225639656<methodDataKlass>11:14194454208java.lang.String12:3809396136java.lang.Class13:4979311952[S14:5598287064[[I15:3028266464java.lang.reflect.Method16:280163520<objArrayKlassKlass>17:4355139360java.util.HashMap$Entry18:1869138568[Ljava.util.HashMap$Entry;19:244397720java.util.LinkedHashMap$Entry20:207282880java.lang.ref.SoftReference21:180771528[Ljava.lang.Object;22:220670592java.lang.ref.WeakReference23:93452304java.util.LinkedHashMap24:87148776java.beans.MethodDescriptor25:144246144java.util.concurrent.ConcurrentHashMap$HashEntry26:80438592java.util.HashMap27:94837920java.util.concurrent.ConcurrentHashMap$Segment28:162135696[Ljava.lang.Class;29:131334880[Ljava.lang.String;30:139633504java.util.LinkedList$Entry31:46233264java.lang.reflect.Field32:102432768java.util.Hashtable$Entry33:94831440[Ljava.util.concurrent.ConcurrentHashMap$HashEntry;
class name是对象类型，说明如下：
BbyteCcharDdoubleFfloatIintJlongZboolean[数组，如[I表示int[][L+类名其他对象
还有一个很常用的情况是：用jmap把进程内存使用情况dump到文件中，再用jhat分析查看。jmap进行dump命令格式如下：
jmap-dump:format=b,file=dumpFileNamepid
我一样地对上面进程ID为21711进行Dump：
root@ubuntu:/#jmap-dump:format=b,file=/tmp/dump.dat21711Dumpingheapto/tmp/dump.dat...Heapdumpfilecreated
dump出来的文件可以用MAT、VisualVM等工具查看，这里用jhat查看：
root@ubuntu:/#jhat-port9998/tmp/dump.datReadingfrom/tmp/dump.dat...DumpfilecreatedTueJan2817:46:14CSTSnapshotread,resolving...Resolving132207objects...Chasingreferences,expect26dots..........................Eliminatingduplicatereferences..........................Snapshotresolved.StartedHTTPserveronport9998Serverisready.
注意如果Dump文件太大，可能需要加上-J-Xmx512m这种参数指定最大堆内存，即jhat -J-Xmx512m -port 9998 /tmp/dump.dat。然后就可以在浏览器中输入主机地址:9998查看了：
上面红线框出来的部分大家可以自己去摸索下，最后一项支持OQL（对象查询语言）。
D、jstat（JVM统计监测工具）
语法格式如下：
jstat[generalOption|outputOptionsvmid[interval[s|ms][count]]]
vmid是Java虚拟机ID，在Linux/Unix系统上一般就是进程ID。interval是采样时间间隔。count是采样数目。比如下面输出的是GC信息，采样时间间隔为250ms，采样数为4：
root@ubuntu:/#jstat-gc217112504S0CS1CS0US1UECEUOCOUPCPUYGCYGCTFGCFGCTGCT192.0192.064.00.06144.01854.932000.04111.655296.025472.77020.43130.2180.649192.0192.064.00.06144.01972.232000.04111.655296.025472.77020.43130.2180.649192.0192.064.00.06144.01972.232000.04111.655296.025472.77020.43130.2180.649192.0192.064.00.06144.02109.732000.04111.655296.025472.77020.43130.2180.649要明白上面各列的意义，先看JVM堆内存布局：
要明白上面各列的意义，先看JVM堆内存布局：
可以看出：
堆内存=年轻代+年老代+永久代年轻代=Eden区+两个Survivor区（From和To）
现在来解释各列含义：
S0C、S1C、S0U、S1U：Survivor 0/1区容量（Capacity）和使用量（Used）EC、EU：Eden区容量和使用量OC、OU：年老代容量和使用量PC、PU：永久代容量和使用量YGC、YGT：年轻代GC次数和GC耗时FGC、FGCT：Full GC次数和Full GC耗时GCT：GC总耗时
E、hprof（Heap/CPU Profiling Tool）
hprof能够展现CPU使用率，统计堆内存使用情况。
语法格式如下：
java-agentlib:hprof[=options]ToBeProfiledClassjava-Xrunprof[:options]ToBeProfiledClassjavac-J-agentlib:hprof[=options]ToBeProfiledClass
完整的命令选项如下：
OptionNameandValueDescriptionDefault---------------------------------------heap=dump|sites|allheapprofilingallcpu=samples|times|oldCPUusageoffmonitor=y|nmonitorcontentionnformat=a|btext(txt)orbinaryoutputafile=<file>write>
来几个官方指南上的实例。
CPU Usage Sampling Profiling(cpu=samples)的例子：
java-agentlib:hprof=cpu=samples,interval=20,depth=3Hello
上面每隔20毫秒采样CPU消耗信息，堆栈深度为3，生成的profile文件名称是java.hprof.txt，在当前目录。
CPU Usage Times Profiling(cpu=times)的例子，它相对于CPU Usage Sampling Profile能够获得更加细粒度的CPU消耗信息，能够细到每个方法调用的开始和结束，它的实现使用了字节码注入技术（BCI）：
javac-J-agentlib:hprof=cpu=timesHello.java
Heap Allocation Profiling(heap=sites)的例子：
javac-J-agentlib:hprof=heap=sitesHello.java
Heap Dump(heap=dump)的例子，它比上面的Heap Allocation Profiling能生成更详细的Heap Dump信息：
javac-J-agentlib:hprof=heap=dumpHello.java
虽然在JVM启动参数中加入-Xrunprof:heap=sites参数可以生成CPU/Heap Profile文件，但对JVM性能影响非常大，不建议在线上服务器环境使用。
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