【转】使用 VisualVM 进行性能分析及调优

flychao88

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概述

开发大型 Java 应用程序的过程中难免遇到内存泄露、性能瓶颈等问题，比如文件、网络、数据库的连接未释放，未优化的算法等。随着应用程序的持续运行，可能会造成整个系统运行效率下降，严重的则会造成系统崩溃。为了找出程序中隐藏的这些问题，在项目开发后期往往会使用性能分析工具来对应用程序的性能进行分析和优化。

VisualVM 是一款免费的性能分析工具。它通过 jvmstat、JMX、SA（Serviceability Agent）以及 Attach API 等多种方式从程序运行时获得实时数据，从而进行动态的性能分析。同时，它能自动选择更快更轻量级的技术尽量减少性能分析对应用程序造成的影响，提高性能分析的精度。

本文将对 VisualVM 的主要功能逐一介绍并探讨如何利用获得的数据进行性能分析及调优。

VisualVM 安装

VisualVM 是一个性能分析工具，自从 JDK 6 Update 7 以后已经作为 Oracle JDK 的一部分，位于 JDK 根目录的 bin 文件夹下。VisualVM 自身要在 JDK6 以上的版本上运行，但是它能够监控 JDK1.4 以上版本的应用程序。下面主要介绍如何安装 VisualVM 以及各种 VisualVM 上的插件。

安装 VisualVM

VisualVM 项目的官方网站目前提供英文版本和多语言支持版本下载。多语言版本主要支持英语、日语以及中文三种语言。如果下载安装多语言版本的 VisualVM，安装程序会依据操作系统的当前语言环境去安装相应 VisualVM 的语言版本。最新 VisualVM 版本主要支持的操作系统包括：Microsoft Windows (7, Vista, XP, Server)、Linux、Sun Solaris、Mac OS X、HP-UX 11i。本文以 Microsoft Windows XP 为安装环境并支持中文。

从 VisualVM 项目的官方网站上下载 VisualVM 安装程序。
将 VisualVM 安装程序解压缩到本地系统。
导航至 VisualVM 安装目录的 bin 目录，然后启动 jvisualvm.exe。

安装 VisualVM 上的插件

VisualVM 插件中心提供很多插件以供安装向 VisualVM 添加功能。可以通过 VisualVM 应用程序安装，或者从 VisualVM 插件中心手动下载插件，然后离线安装。另外，用户还可以通过下载插件分发文件 (.nbm 文件 ) 安装第三方插件为 VisualVM 添加功能。

从 VisualVM 插件中心安装插件安装步骤 :

从主菜单中选择“工具”>“插件”。
在“可用插件”标签中，选中该插件的“安装”复选框。单击“安装”。
逐步完成插件安装程序。

图 1. VisualVM 插件管理器

根据 .nbm 文件安装第三方插件安装步骤 :

从主菜单中选择“工具”>“插件”。
在“已下载”标签中，点击"添加插件"按钮，选择已下载的插件分发文件 (.nbm) 并打开。
选中打开的插件分发文件，并单击"安装"按钮，逐步完成插件安装程序。

图 2. 通过 .nbm 文件安装 VisualVM 插件

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功能介绍

下面我们将介绍性能分析的几种常见方式以及如何使用 VisualVM 性能分析工具进行分析。

内存分析

VisualVM 通过检测 JVM 中加载的类和对象信息等帮助我们分析内存使用情况，我们可以通过 VisualVM 的监视标签和 Profiler 标签对应用程序进行内存分析。

在监视标签内，我们可以看到实时的应用程序内存堆以及永久保留区域的使用情况。

图 3. 内存堆使用情况

图 4. 永久保留区域使用情况

此外，我们也可以通过 Applications 窗口右击应用程序节点来启用“在出现 OOME 时生成堆 Dump”功能，当应用程序出现 OutOfMemory 例外时，VisualVM 将自动生成一个堆转储。

图 5. 开启“在出现 OOME 时生成堆”功能

在 Profiler 标签，点击“内存”按钮将启动一个内存分析会话，等 VisualVM 收集和统计完相关性能数据信息，将会显示在性能分析结果。通过内存性能分析结果，我们可以查看哪些对象占用了较多的内存，存活的时间比较长等，以便做进一步的优化。

此外，我们可以通过性能分析结果下方的类名过滤器对分析结果进行过滤。

图 6. 内存分析结果

CPU 分析

VisualVM 能够监控应用程序在一段时间的 CPU 的使用情况，显示 CPU 的使用率、方法的执行效率和频率等相关数据帮助我们发现应用程序的性能瓶颈。我们可以通过 VisualVM 的监视标签和 Profiler 标签对应用程序进行 CPU 性能分析。

在监视标签内，我们可以查看 CPU 的使用率以及垃圾回收活动对性能的影响。过高的 CPU 使用率可能是由于我们的项目中存在低效的代码，可以通过 Profiler 标签的 CPU 性能分析功能进行详细的分析。如果垃圾回收活动过于频繁，占用了较高的 CPU 资源，可能是由内存不足或者是新生代和旧生代分配不合理导致的等。

图 7. CPU 使用情况

在 Profiler 标签，点击“CPU”按钮启动一个 CPU 性能分析会话 ,VisualVM 会检测应用程序所有的被调用的方法。当进入一个方法时，线程会发出一个“method entry”的事件，当退出方法时同样会发出一个“method exit”的事件，这些事件都包含了时间戳。然后 VisualVM 会把每个被调用方法的总的执行时间和调用的次数按照运行时长展示出来。

此外，我们也可以通过性能分析结果下方的方法名过滤器对分析结果进行过滤。