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JVM内存分析工具

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业界有很多强大的java profile的工具,比如Jporfiler,yourkit,这些收费的东西我就不想说了,想说的是,其实java自己就提供了很多内存监控的小工具,下面列举的工具只是一小部分,仔细研究下jdk的工具,还是蛮有意思的呢:)

  1:gc日志输出

  在jvm启动参数中加入 -XX:+PrintGC -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCTimestamps -XX:+PrintGCApplicationStopedTime,jvm将会按照这些参数顺序输出gc概要信息,详细信息,gc时间信息,gc造成的应用暂停时间。如果在刚才的参数后面加入参数 -Xloggc:文件路径,gc信息将会输出到指定的文件中。其他参数还有-verbose:gc和-XX:+PrintTenuringDistribution等。

  2:jconsole

  jconsole是jdk自带的一个内存分析工具,它提供了图形界面。可以查看到被监控的jvm的内存信息,线程信息,类加载信息,MBean信息。

  jconsole位于jdk目录下的bin目录,在windows下是jconsole.exe,在unix和linux下是jconsole.sh,jconsole可以监控本地应用,也可以监控远程应用。 要监控本地应用,执行jconsole pid,pid就是运行的java进程id,如果不带上pid参数,则执行jconsole命令后,会看到一个对话框弹出,上面列出了本地的java进程,可以选择一个进行监控。如果要远程监控,则要在远程服务器的jvm参数里加入一些东西,因为jconsole的远程监控基于jmx的,关于jconsole详细用法,请见专门介绍jconsle的文章,我也会在博客里专门详细介绍jconsole。

  3:jviusalvm

  在JDK6 update 7之后,jdk推出了另外一个工具:jvisualvm,java可视化虚拟机,它不但提供了jconsole类似的功能,还提供了jvm内存和cpu实时诊断,还有手动dump出jvm内存情况,手动执行gc。

  和jconsole一样,运行jviusalvm,在jdk的bin目录下执行jviusalvm,windows下是jviusalvm.exe,linux和unix下是jviusalvm.sh。

  4:jmap

  jmap是jdk自带的jvm内存分析的工具,位于jdk的bin目录。jdk1.6中jmap命令用法:

Usage:

jmap -histo

(to connect to running process and print histogram of java object heap

jmap -dump:

(to connect to running process and dump java heap)

dump-options:

format=b binary default

file= dump heap to

Example: jmap -dump:format=b,file=heap.bin

jmap -histo 在屏幕上显示出指定pid的jvm内存状况。以我本机为例,执行该命令,屏幕显示:

num #instances #bytes class name

----------------------------------------------

1: 24206 2791864

2: 22371 2145216 [C

3: 24206 1940648

4: 1951 1364496

5: 26543 1282560

6: 6377 1081744 [B

7: 1793 909688

8: 1471 614624

9: 14581 548336 [Ljava.lang.Object;

10: 3863 513640 [I

11: 20677 496248 java.lang.String

12: 3621 312776 [Ljava.util.HashMap$Entry;

13: 3335 266800 java.lang.reflect.Method

14: 8256 264192 java.io.ObjectStreamClass$WeakClassKey

15: 7066 226112 java.util.TreeMap$Entry

16: 2355 173304 [S

17: 1687 161952 java.lang.Class

18: 2769 150112 [[I

19: 3563 142520 java.util.HashMap

20: 5562 133488 java.util.HashMap$Entry

Total 239019 17140408

  为了方便查看,我删掉了一些行。从上面的信息很容易看出,#instance指的是对象数量,#bytes指的是这些对象占用的内存大小,class name指的是对象类型。

  再看jmap的dump选项,这个选项是将jvm的堆中内存信息输出到一个文件中,在我本机执行

  jmap -dump:file=c:\dump.txt 340

  注意340是我本机的java进程pid,dump出来的文件比较大有10几M,而且我只是开了tomcat,跑了一个很简单的应用,且没有任何访问,可以想象,大型繁忙的服务器上,dump出来的文件该有多大。需要知道的是,dump出来的文件信息是很原始的,绝不适合人直接观看,而jmap -histo显示的内容又太简单,例如只显示某些类型的对象占用多大内存,以及这些对象的数量,但是没有更详细的信息,例如这些对象分别是由谁创建的。那这么说,dump出来的文件有什么用呢?当然有用,因为有专门分析jvm的内存dump文件的工具。

  5:jhat

  上面说了,有很多工具都能分析jvm的内存dump文件,jhat就是sun jdk6及以上版本自带的工具,位于jdk的bin目录,执行 jhat -J -Xmx512m [file] ,file就是dump文件路径。jhat内置一个简单的web服务器,此命令执行后,jhat在命令行里显示分析结果的访问地址,可以用-port选项指定端口,具体用法可以执行jhat -heap查看帮助信息。访问指定地址后,就能看到页面上显示的信息,比jmap -histo命令显示的丰富得多,更为详细。

  6:eclipse内存分析器

  上面说了jhat,它能分析jvm的dump文件,但是全部是文字显示,eclipse memory analyzer,是一个eclipse提供用于分析jvm 堆dump的插件,网址为 http://www.eclipse.org/mat ,它的分析速度比jhat快,分析结果是图形界面显示,比jhat的可读性更高。其实jvisualvm也可以分析dump文件,也是有图形界面显示的。

  7:jstat

  如果说jmap倾向于分析jvm内存中对象信息的话,那么jsta就是倾向于分析jvm内存的gc情况。都是jvm内存分析工具,但显然,它们是从不同维度来分析的。jsat常用的参数有很多,如 -gc,-gcutil,-gccause,这些选项具体作用可查看jsat帮助信息,我经常用-gcutil,这个参数的作用不断的显示当前指定的jvm内存的垃圾收集的信息。

  我在本机执行 jstat -gcutil 340 10000,这个命令是每个10秒钟输出一次jvm的gc信息,10000指的是间隔时间为10000毫秒。屏幕上显示如下信息(我只取了第一行,因为是按的一定频率显示,所以实际执行的时候,会有很多行):

S0 S1 E O P YGC YGCT FGC FGCT GCT

54.62 0.00 42.87 43.52 86.24 1792 5.093 33 7.670 12.763

  额……怎么说呢,要看懂这些信息代表什么意思,还必须对jvm的gc机制有一定的了解才行啊。其实如果对sun的 hot spot jvm的gc比较了解的人,应该很容易看懂这些信息,但是不清楚gc机制的人,有点莫名其妙,所以在这里我还是先讲讲sun的jvm的gc机制吧。说到gc,其实不仅仅只是java的概念,其实在java之前,就有很多语言有gc的概念了,gc嘛就是垃圾收集的意思,更多的是一种算法性的东西,而跟具体语言没太大关系,所以关于gc的历史,gc的主流算法我就不讲了,那扯得太远了,扯得太远了就是扯淡。sun现在的jvm,内存的管理模型是分代模型,所以gc当然是分代收集了。分代是什么意思呢?就是将对象按照生命周期分成三个层次,分别是:新生代,旧生代,持久代。对象刚开始分配的时候,大部分都在新生代,当新生代gc提交被触发后了,执行一次新生代范围内的gc,这叫minor gc,如果执行了几次minor gc后,还有对象存活,将这些对象转入旧生代,因为这些对象已经经过了组织的重重考验了哇。旧生代的gc频率会更低一些,如果旧生代执行了gc,那就是full gc,因为不是局部gc,而是全内存范围的gc,这会造成应用停顿,因为全内存收集,必须封锁内存,不许有新的对象分配到内存,持久代就是一些jvm期间,基本不会消失的对象,例如class的定义,jvm方法区信息,例如静态块。需要主要的是,新生代里又分了三个空间:eden,susvivor0,susvivor1,按字面上来理解,就是伊甸园区,幸存1区,幸存2区。新对象分配在eden区中,eden区满时,采用标记-复制算法,即检查出eden区存活 的对象,并将这些对象复制到是s0或s1中,然后清空eden区。jvm的gc说开来,不只是这么简单,例如还有串行收集,并行收集,并发收集,还有着名的火车算法,不过那说得太远了,现在对这个有大致了解就好。说到这里,再来看一下上面输出的信息:

S0 S1 E O P YGC YGCT FGC FGCT GCT

54.62 0.00 42.87 43.52 86.24 1792 5.093 33 7.670 12.763

S0:新生代的susvivor0区,空间使用率为5462%

S1:新生代的susvivor1区,空间使用率为0.00%(因为还没有执行第二次minor收集)

E:eden区,空间使用率42.87%

O:旧生代,空间使用率43.52%

P:持久带,空间使用率86.24%

YGC:minor gc执行次数1792次

YGCT:minor gc耗费的时间5.093毫秒

FGC:full gc执行次数33

FGCT:full gc耗费的时间7.670毫秒

GCT:gc耗费的总时间12.763毫秒

  怎样选择工具

  上面列举的一些工具,各有利弊,其实如果在开发环境,使用什么样的工具是无所谓的,只要能得到结果就好。但是在生产环境里,却不能乱选择,因为这些工具本身就会耗费大量的系统资源,如果在一个生产服务器压力很大的时候,贸然执行这些工具,可能会造成很意外的情况。最好不要在服务器本机监控,远程监控会比较好一些,但是如果要远程监控,服务器端的启动脚本要加入一些jvm参数,例如用jconsloe远程监控tomcat或jboss等,都需要设置jvm的jmx参数,如果仅仅只是分析服务器的内存分配和gc信息,强烈推荐,先用jmap导出服务器端的jvm的堆dump文件,然后再用jhat,或者jvisualvm,或者eclipse内存分析器来分析内存状况。
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