文章目录

• JVM监控及诊断工具-GUI篇
• • 工具概述
  • JConsole
  • Visual VM
  • Eclipse MAT
  • JProfiler
  • Arthas
  • Java Misssion Control
  • 其他工具

JVM监控及诊断工具-GUI篇

工具概述

使用上一章命令行工具或组合能帮您获取目标Java应用性能相关的基础信息，但它们存在下列局限：

• 1．无法获取方法级别的分析数据，如方法间的调用关系、各方法的调用次数和调用时间等（这对定位应用性能瓶颈至关重要）。

• 2．要求用户登录到目标 Java 应用所在的宿主机上，使用起来不是很方便。

• 3．分析数据通过终端输出，结果展示不够直观。

为此，JDK提供了一些内存泄漏的分析工具，如jconsole，jvisualvm等，用于辅助开发人员定位问题，但是这些工具很多时候并不足以满足快速定位的需求。所以这里我们介绍的工具相对多一些、丰富一些。

JDK自带的工具

• jconsole：JDK自带的可视化监控工具。查看Java应用程序的运行概况、监控堆信息、永久区（或元空间）使用情况、类加载情况等

• Visual VM：Visual VM是一个工具，它提供了一个可视界面，用于查看Java虚拟机上运行的基于Java技术的应用程序的详细信息。

• JMC：Java Mission Control，内置Java Flight Recorder。能够以极低的性能开销收集Java虚拟机的性能数据。

第三方工具

• MAT：MAT（Memory Analyzer Tool）是基于Eclipse的内存分析工具，是一个快速、功能丰富的Java heap分析工具，它可以帮助我们查找内存泄漏和减少内存消耗

• JProfiler：商业软件，需要付费。功能强大。

JConsole

jconsole：从Java5开始，在JDK中自带的java监控和管理控制台。用于对JVM中内存、线程和类等的监控，是一个基于JMX（java management extensions）的GUI性能监控工具。

官方地址：https://docs.oracle.com/javase/7/docs/technotes/guides/management/jconsole.htm

Eclipse MAT

MAT（Memory Analyzer Tool）工具是一款功能强大的Java堆内存分析器。可以用于查找内存泄漏以及查看内存消耗情况。MAT是基于Eclipse开发的，不仅可以单独使用，还可以作为插件的形式嵌入在Eclipse中使用。是一款免费的性能分析工具，使用起来非常方便。

MAT可以分析heap dump文件。在进行内存分析时，只要获得了反映当前设备内存映像的hprof文件，通过MAT打开就可以直观地看到当前的内存信息。一般说来，这些内存信息包含：

• 所有的对象信息，包括对象实例、成员变量、存储于栈中的基本类型值和存储于堆中的其他对象的引用值。

• 所有的类信息，包括classloader、类名称、父类、静态变量等

• GCRoot到所有的这些对象的引用路径

• 线程信息，包括线程的调用栈及此线程的线程局部变量（TLS）

MAT 不是一个万能工具，它并不能处理所有类型的堆存储文件。但是比较主流的厂家和格式，例如Sun，HP，SAP 所采用的 HPROF 二进制堆存储文件，以及 IBM的 PHD 堆存储文件等都能被很好的解析。

最吸引人的还是能够快速为开发人员生成内存泄漏报表，方便定位问题和分析问题。虽然MAT有如此强大的功能，但是内存分析也没有简单到一键完成的程度，很多内存问题还是需要我们从MAT展现给我们的信息当中通过经验和直觉来判断才能发现。

官方地址： Eclipse Memory Analyzer Open Source Project | The Eclipse Foundation

JProfiler

在运行Java的时候有时候想测试运行时占用内存情况，这时候就需要使用测试工具查看了。在eclipse里面有 Eclipse Memory Analyzer tool（MAT）插件可以测试，而在IDEA中也有这么一个插件，就是JProfiler。JProfiler 是由 ej-technologies 公司开发的一款 Java 应用性能诊断工具。功能强大，但是收费。

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

官网地址：Java Profiler – JProfiler

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

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

Java Flight Recorder

Java Flight Recorder是JMC的其中一个组件，能够以极低的性能开销收集Java虚拟机的性能数据。与其他工具相比，JFR的性能开销很小，在默认配置下平均低于1%。JFR能够直接访问虚拟机内的敌据并且不会影响虚拟机的优化。因此它非常适用于生产环境下满负荷运行的Java程序。

Java Flight Recorder 和 JDK Mission Control共同创建了一个完整的工具链。JDK Mission Control 可对 Java Flight Recorder 连续收集低水平和详细的运行时信息进行高效、详细的分析。

当启用时 JFR将记录运行过程中发生的一系列事件。其中包括Java层面的事件如线程事件、锁事件，以及Java虚拟机内部的事件，如新建对象，垃圾回收和即时编译事件。按照发生时机以及持续时间来划分，JFR的事件共有四种类型，它们分别为以下四种：

• 瞬时事件（Instant Event) ，用户关心的是它们发生与否，例如异常、线程启动事件。

• 持续事件(Duration Event) ，用户关心的是它们的持续时间，例如垃圾回收事件。

• 计时事件(Timed Event) ，是时长超出指定阈值的持续事件。

• 取样事件（Sample Event)，是周期性取样的事件。

取样事件的其中一个常见例子便是方法抽样（Method Sampling），即每隔一段时问统计各个线程的栈轨迹。如果在这些抽样取得的栈轨迹中存在一个反复出现的方法，那么我们可以推测该方法是热点方法

火焰图，简单通过x轴横条宽度来度量时间指标，y轴代表线程栈的层次。

Tprofiler

案例： 使用JDK自身提供的工具进行JVM调优可以将下 TPS 由2.5提升到20（提升了7倍），并准确 定位系统瓶颈。

系统瓶颈有：应用里释态对象不是太多、有大量的业务线程在频繁创建一些生命周期很长的临时对象，代码里有问题。

那么，如何在海量业务代码里边准确定位这些性能代码里使用阿里开源工具 Tprofiler 来定位 这些性能代码，成功解决掉了GC 过于频繁的性能瓶预，并最终在上次优化的基础上将 TPS 再提升了4倍，即提升到100。

• Tprofiler配置部署、远程操作、 日志阅谈都不太复杂，操作还是很简单的。但是其却是能够 起到一针见血、立竿见影的效果，帮我们解决了GC过于频繁的性能瓶预。

• Tprofiler最重要的特性就是能够统汁出你指定时间段内 JVM 的 top method 这些 top method 极有可能就是造成你 JVM 性能瓶颈的元凶。这是其他大多数 JVM 调优工具所不具备的，包括 JRockit Mission Control。JRokit 首席开发者 Marcus Hirt 在其私人博客《 Lom Overhead Method Profiling cith Java Mission Control》下的评论中曾明确指出 JRMC 井不支持 TOP 方法的统计。

官方地址：http://github.com/alibaba/Tprofiler

Btrace

常见的动态追踪工具有BTrace、HouseHD（该项目己经停止开发）、Greys-Anatomy（国人开发 个人开发者）、Byteman（JBoss出品），注意Java运行时追踪工具井不限干这几种，但是这几个是相对比较常用的。

BTrace是SUN Kenai 云计算开发平台下的一个开源项目，旨在为java提供安全可靠的动态跟踪分析工具。先看一卜日Trace的官方定义：

大概意思是一个 Java 平台的安全的动态追踪工具，可以用来动态地追踪一个运行的 Java 程序。BTrace动态调整目标应用程序的类以注入跟踪代码（“字节码跟踪“）。

YourKit

JProbe

Spring Insight
方法的统计。

官方地址：http://github.com/alibaba/Tprofiler

Btrace

常见的动态追踪工具有BTrace、HouseHD（该项目己经停止开发）、Greys-Anatomy（国人开发 个人开发者）、Byteman（JBoss出品），注意Java运行时追踪工具井不限干这几种，但是这几个是相对比较常用的。

BTrace是SUN Kenai 云计算开发平台下的一个开源项目，旨在为java提供安全可靠的动态跟踪分析工具。先看一卜日Trace的官方定义：

[外链图片转存中…(img-AgqLpPzc-1669017978240)]

大概意思是一个 Java 平台的安全的动态追踪工具，可以用来动态地追踪一个运行的 Java 程序。BTrace动态调整目标应用程序的类以注入跟踪代码（“字节码跟踪“）。

YourKit

JProbe

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来源：欲无缘