史上最全图解 JVM，京东小哥带你了解性能提升 100% 背后的秘密武器

特点：

• 使用方便、界面操作友好（简单且强大）

• 对被分析的应用影响小（提供模板）

• CPU，Thread，Memory 分析功能尤其强大

• 支持对 jdbc，noSql，jsp，servlet，socket 等进行分析

• 支持多种模式（离线，在线）的分析

• 支持监控本地、远程的 JVM

• 跨平台，拥有多种操作系统的安装版本

主要功能：

• 1-方法调用：对方法调用的分析可以帮助您了解应用程序正在做什么，并找到提高其性能的方法。

• 2-内存分配：通过分析堆上对象、引用链和垃圾收集能帮您修复内存泄露问题，优化内存使用。

• 3-线程和锁：JProfiler 提供多种针对线程和锁的分析视图助您发现多线程问题。

• 4-高级子系统：许多性能问题都发生在更高的语义级别上。例如，对于 JDBC 调用，您可能希望找出执行最慢的 SQL 语句。JProfiler 支持对这些子系统进行集成分析。

数据采集方式：

JProfier 数据采集方式分为两种：Sampling（样本采集）和 Instrumentation（重构模式）

Instrumentation：这是 JProfiler 全功能模式。在 class 加载之前，JProfier 把相关功能代码写入到需要分析的 class 的 bytecode 中，对正在运行的 jvm 有一定影响。

• 优点：功能强大。在此设置中，调用堆栈信息是准确的。

• 缺点：若要分析的 class 较多，则对应用的性能影响较大，CPU 开销可能很高（取决于 Filter 的控制）。因此使用此模式一般配合 Filter 使用，只对特定的类或包进行分析。

Sampling：类似于样本统计，每隔一定时间（5ms）将每个线程栈中方法栈中的信息统计出来。

• 优点：对 CPU 的开销非常低，对应用影响小（即使你不配置任何 Filter）

• 缺点：一些数据／特性不能提供（例如：方法的调用次数、执行时间）

注：JProfiler 本身没有指出数据的采集类型，这里的采集类型是针对方法调用的采集类型。因为 JProfiler 的绝大多数核心功能都依赖方法调用采集的数据，所以可以直接认为是 JProfiler 的数据采集类型。

遥感监测 Telemetries

内存视图 Live Memory

Live memory 内存剖析：class／class instance 的相关信息。例如对象的个数，大小，对象创建的方法执行栈，对象创建的热点。

• 所有对象 All Objects：显示所有加载的类的列表和在堆上分配的实例数。只有 Java 1.5（JVMTI）才会显示此视图。

• 记录对象 Record Objects：查看特定时间段对象的分配，并记录分配的调用堆栈。

• 分配访问树 Allocation Call Tree：显示一棵请求树或者方法、类、包或对已选择类有待注释的分配信息的 J2EE 组件。

• 分配热点 Allocation Hot Spots：显示一个列表，包括方法、类、包或分配已选类的 J2EE 组件。你可以标注当前值并且显示差异值。对于每个热点都可以显示它的跟踪记录树。

• 类追踪器 Class Tracker：类跟踪视图可以包含任意数量的图表，显示选定的类和包的实例与时间。

cpu 视图 cpu views

JProfiler 提供不同的方法来记录访问树以优化性能和细节。线程或者线程组以及线程状况可以被所有的视图选择。所有的视图都可以聚集到方法、类、包或 J2EE 组件等不同层上。

访问树 Call Tree：显示一个积累的自顶向下的树，树中包含所有在 JVM 中已记录的访问队列。JDBC，JMS 和 JNDI 服务请求都被注释在请求树中。请求树可以根据 Servlet 和 JSP 对 URL 的不同需要进行拆分。

热点 Hot Spots：显示消耗时间最多的方法的列表。对每个热点都能够显示回溯树。该热点可以按照方法请求，JDBC，JMS 和 JNDI 服务请求以及按照 URL 请求来进行计算。

访问图 Call Graph：显示一个从已选方法、类、包或 J2EE 组件开始的访问队列的图。

方法统计 Method Statistis：显示一段时间内记录的方法的调用时间细节。

线程视图 threads

JProfiler 通过对线程历史的监控判断其运行状态，并监控是否有线程阻塞产生，还能将一个线程所管理的方法以树状形式呈现。对线程剖析。

• 线程历史 Thread History：显示一个与线程活动和线程状态在一起的活动时间表。

• 线程监控 Thread Monitor：显示一个列表，包括所有的活动线程以及它们目前的活动状况。

• 线程转储 Thread Dumps：显示所有线程的堆栈跟踪。

线程分析主要关心三个方面：

1．web 容器的线程最大数。比如：Tomcat 的线程容量应该略大于最大并发数。

2．线程阻塞

3．线程死锁

监控和锁 Monitors ＆Locks

所有线程持有锁的情况以及锁的信息。观察 JVM 的内部线程并查看状态：

• 死锁探测图表 Current Locking Graph：显示 JVM 中的当前死锁图表。

• 目前使用的监测器 Current Monitors：显示目前使用的监测器并且包括它们的关联线程。

• 锁定历史图表 Locking History Graph：显示记录在 JVM 中的锁定历史。

• 历史检测记录 Monitor History：显示重大的等待事件和阻塞事件的历史记录。

• 监控器使用统计 Monitor Usage Statistics：显示分组监测，线程和监测类的统计监测数据。

Arthas

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上述工具都必须在服务端项目进程中配置相关的监控参数，然后工具通过远程连接到项目进程，获取相关的数据。这样就会带来一些不便，比如线上环境的网络是隔离的，本地的监控工具根本连不上线上环境。并且类似于 Jprofiler 这样的商业工具，是需要付费的。

那么有没有一款工具不需要远程连接，也不需要配置监控参数，同时也提供了丰富的性能监控数据呢？

阿里巴巴开源的性能分析神器 Arthas 应运而生。

Arthas 是 Alibaba 开源的 Java 诊断工具，深受开发者喜爱。在线排查问题，无需重启；动态跟踪 Java 代码；实时监控 JVM 状态。Arthas 支持 JDK 6＋，支持 Linux／Mac／Windows，采用命令行交互模式，同时提供丰富的 Tab 自动补全功能，进一步方便进行问题的定位和诊断。当你遇到以下类似问题而束手无策时，Arthas 可以帮助你解决：

• 这个类从哪个 jar 包加载的？为什么会报各种类相关的 Exception？

• 我改的代码为什么没有执行到？难道是我们 commit？分支搞错了？

• 遇到问题无法在线上 debug，难道只能通过加日志再重新发布吗？

• 线上遇到某个用户的数据处理有问题，但线上同样无法 debug，线下无法重现！

• 是否有一个全局视角来查看系统的运行状况？

• 有什么办法可以监控到 JVM 的实时运行状态？

• 怎么快速定位应用的热点，生成火焰图？

安装方式：如果速度较慢，可以尝试国内的码云 Gitee 下载。

* 1`wget https://io/arthas/arthas-boot.jar

* 2wget https://arthas/gitee/io/arthas-boot.jar`

Arthas 只是一个 java 程序，所以可以直接用 java -jar 运行。

除了在命令行查看外，Arthas 目前还支持 Web Console。在成功启动连接进程之后就已经自动启动,可以直接访问 http://127.0.0.1:8563/ 访问，页面上的操作模式和控制台完全一样。

基础指令

• quit/exit 退出当前 Arthas 客户端，其他 Arthas 客户端不受影响

• stop/shutdown 关闭 Arthas 服务端，所有 Arthas 客户端全部退出

• help 查看命令帮助信息

• cat 打印文件内容，和 linux 里的 cat 命令类似

• echo 打印参数，和 linux 里的 echo 命令类似

• grep 匹配查找，和 linux 里的 gep 命令类似

• tee 复制标隹输入到标准输出和指定的文件，和 linux 里的 tee 命令类似

• pwd 返回当前的工作目录，和 linux 命令类似

• cs 清空当前屏幕区域

• session 查看当前会话的信息

• reset 重置增强类，将被 Arthas 增强过的类全部还原, Arthas 服务端关闭时会重置所有增强过的类

• version 输出当前目标 Java 进程所加载的 Arthas 版本号

• history 打印命令历史

• keymap Arthas 快捷键列表及自定义快捷键

jvm 相关

• dashboard 当前系统的实时数据面板

• thread 查看当前 JVM 的线程堆栈信息

• jvm 查看当前 JVM 的信息

• sysprop 查看和修改 JVM 的系统属性

• sysem 查看 JVM 的环境变量

• vmoption 查看和修改 JVM 里诊断相关的 option

• perfcounter 查看当前 JVM 的 Perf Counter 信息

• logger 查看和修改 logger

• getstatic 查看类的静态属性

• ognl 执行 ognl 表达式

• mbean 查看 Mbean 的信息

• heapdump dump java heap，类似 jmap 命令的 heap dump 功能

class/classloader 相关

• sc 查看 JVM 已加载的类信息

• ?-d 输出当前类的详细信息，包括这个类所加载的原始文件来源、类的声明、加载的 Classloader 等详细信息。如果一个类被多个 Classloader 所加载，则会出现多次

• ?-E 开启正则表达式匹配，默认为通配符匹配

• ?-f 输出当前类的成员变量信息（需要配合参数-d 一起使用）

• ?-X 指定输出静态变量时属性的遍历深度，默认为 0，即直接使用 toString 输出

• sm 查看已加载类的方法信息

• ?-d 展示每个方法的详细信息

• ?-E 开启正则表达式匹配,默认为通配符匹配

• jad 反编译指定已加载类的源码

• mc 内存编译器，内存编译.java 文件为.class 文件

• retransform 加载外部的.class 文件, retransform 到 JVM 里

• redefine 加载外部的.class 文件，redefine 到 JVM 里

• dump dump 已加载类的 byte code 到特定目录

• classloader 查看 classloader 的继承树，urts，类加载信息，使用 classloader 去 getResource

• ?-t 查看 classloader 的继承树

• ?-l 按类加载实例查看统计信息

• ?-c 用 classloader 对应的 hashcode 来查看对应的 Jar urls

monitor/watch/trace 相关

• monitor 方法执行监控，调用次数、执行时间、失败率

• ?-c 统计周期，默认值为 120 秒

• watch 方法执行观测，能观察到的范围为：返回值、抛出异常、入参，通过编写 groovy 表达式进行对应变量的查看。

• ?-b 在方法调用之前观察(默认关闭)

• ?-e 在方法异常之后观察(默认关闭)

• ?-s 在方法返回之后观察(默认关闭)

• ?-f 在方法结束之后(正常返回和异常返回)观察(默认开启)

• ?-x 指定输岀结果的属性遍历深度,默认为 0

• trace 方法内部调用路径,并输出方法路径上的每个节点上耗时

• ?-n 执行次数限制

• stack 输出当前方法被调用的调用路径

• tt 方法执行数据的时空隧道,记录下指定方法每次调用的入参和返回信息,并能对这些不同的时间下调用进行观测。

其他

• jobs 列出所有 job

• kill 强制终止任 《一线大厂 Java 面试题解析+后端开发学习笔记+最新架构讲解视频+实战项目源码讲义》无偿开源 威信搜索公众号【编程进阶路】 务

• fg 将暂停的任务拉到前台执行

• bg 将暂停的任务放到后台执行

• grep 搜索满足条件的结果

• plaintext 将命令的结果去除 ANSI 颜色

• wc 按行统计输出结果

• options 查看或设置 Arthas 全局开关

• profiler 使用 async-profiler 对应用采样，生成火焰图

Java Misssion Control

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在 Oracle 收购 Sun 之前，Oracle 的 JRockit 虚拟机提供了一款叫做 JRockit Mission Control 的虚拟机诊断工具。

在 Oracle 收购 sun 之后，Oracle 公司同时拥有了 Hotspot 和 JRockit 两款虚拟机。根据 Oracle 对于 Java 的战略，在今后的发展中，会将 JRokit 的优秀特性移植到 Hotspot 上。其中一个重要的改进就是在 Sun 的 JDK 中加入了 JRockit 的支持。

在 Oracle JDK 7u40 之后，Mission Control 这款工具已经绑定在 Oracle JDK 中发布。

自 Java11 开始，本节介绍的 JFR 已经开源。但在之前的 Java 版本，JFR 属于 Commercial Feature 通过 Java 虚拟机参数-XX:+UnlockCommercialFeatures 开启。

Java Mission Control（简称 JMC) ， Java 官方提供的性能强劲的工具，是一个用于对 Java 应用程序进行管理、监视、概要分析和故障排除的工具套件。它包含一个 GUI 客户端以及众多用来收集 Java 虚拟机性能数据的插件如 JMX Console（能够访问用来存放虚拟机器个于系统运行数据的 MXBeans）以及虚拟机内置的高效 profiling 工具 Java Flight Recorder（JFR）。