如何使用JVM工具排查线上问题？

如何使用JVM工具排查线上问题？

今天我们来聊聊如何使用 JVM 工具排查线上问题，在程序运行过程中，我们可能会遇到各种问题，而稳定性风险是我们无法回避的一个话题。由于代码质量不佳或架构设计上的缺陷，JVM 层面的风险主要表现为内存溢出和死锁等问题，常见的异常包括 OOM 和 CPU 使用率急剧上升。为了深入了解问题的根本原因，我们需要熟练掌握 JVM 工具的使用。幸运的是，JVM 已经为我们提供了一系列的诊断工具。今天，我会带你熟悉 JVM 的一些常见诊断工具。

首先，我们来看 jps 这个工具，它可以列出当前正在运行的 Java 虚拟机进程，jps 可以显示虚拟机执行的主类以及进程的虚拟机 ID“LVMID”。jps 是我们使用频率最高的工具，其他工具都需要依赖 jps 查询到的 LVMID 来进行下一步操作。下面我们看一下 jps 的命令格式：

jps [option] [hostid]

我们来看一下 jps -l 这个例子，前一列是查询到的 LVMID，后一列是主类的全名。

下面的列表是 jps 一些选项的作用，你可以自己在服务上敲一下命令试试。

我们现在已经知道了 jps 就可以获取 LVMID，那有了这个 LVMID，我们可以做什么呢？

我们先来看一个高频的命令——jstat，它可以监控 JVM 中的多种统计信息，包括类加载信息、内存使用情况、垃圾回收情况以及即时编译器（JIT）的信息。jstat 的命令格式如下：

jstat [option vmid [interval [s|ms] [count] ] ]

其中 interval 是查询的间隔时间，count 是查询的次数。我们来看一下 jstat -gc 16400 200 这个例子，代表每 200 毫秒执行一次 jstat -gc 命令，连续执行 次。

我们再来了解一下查询出的这几个参数的含义：

• S0、S1：Survivor0、Survivor1 幸存者区
• E：新生代区
• O：老年区
• P：永久代
• YGC：MinorGC
• YGCT：MinorGC 的耗时
• FGC：FullGC
• FGCT：FullGC 总耗时
• GCT：GCTime，意思是 GC 总耗时

下面的列表是 jstat 一些选项的作用，你可以自己在服务上敲一下命令试试。

接着是 jinfo 工具，它可以用来查看和调整 JVM 的配置参数。使用 jps 的-v选项可以查看 JVM 启动时显式指定的参数，而 jinfo 的-flag选项可以帮助我们查看那些使用了默认值的参数。更强大的是，jinfo 甚至可以在运行时修改这些参数。jinfo 的命令格式如下：

jinfo [option] pid

我们再来看一下 jinfo -flag 的例子，查询 CMSInitiatingOccupancyFraction 参数的值：

jinfo -flag CMSInitiatingOccupancyFraction 1444
-XX: CMSInitiatingOccupancyFraction= 85

接下来是 jmap 工具，它用于创建 Java 堆内存的快照，也就是我们常说的"dump 文件"，生成的 dump 文件对于分析内存溢出问题非常有用。jmap 不仅可以获取 dump 文件，还可以查询永久代、堆空间的使用情况和垃圾收集器的信息。jmap 的命令格式如下：

jmap [option] vmid

再来了解一下具体的 option 选项的作用：

看完上述 option 选项的作用，接下来我们看一个使用 jmap 生成一个 dump 文件的例子：

通过上述例子我们对 jmap 有了更深的了解，下面我们继续看虚拟机堆转储快照分析工具——jhat。

jmap 有一个搭档叫 jhat，jhat 可以分析 jmap 生成的堆转储快照。jhat 生成的 dump 文件结果报告可以直接在浏览器中打开。不过 jhat 的分析功能相对来说比较简单，因此我们通常不会直接使用 jhat 来分析 dump 文件，此外要注意分析工作是一个耗时耗力的过程，所以不要在生产环境服务器上分析 dump 文件。后续我们会介绍更专业的分析工具，可以实现比 jhat 更专业的分析功能。

我们先来看一下使用 jhat 分析 dump 文件的例子：

根据提示在浏览器中输入 http://localhost:7000 就可以看到分析结果。

通过上述例子，我们可以看到分析结果以包为单位来分组显示，每个包都可以点进去看到更详细的分析，从而看到各种对象的空间占比，排查问题还是很方便的。你也可以自己尝试一下。

下面我们介绍最后一个命令 jstack，这个工具使用频率也很高，jstack 用于生成虚拟机当前时刻的线程快照，也就是“线程 dump”文件。线程快照的意思就是线程当前的堆栈信息，生成线程快照的主要目的通常是为了定位线程阻塞的原因，如死循环、死锁、IO 资源问题等。如果发生线程阻塞，我们可以使用 jstack 来查看线程堆栈，就可以清晰地看到这些线程在后台执行什么任务、wait 什么 IO 资源。

我们来看一下 jstack 的命令格式：

jstack [option] vmid

我们使用 jstack -l 16400 查看线程堆栈。

下面的列表是 jstack 具体选项的作用，你可以自己在服务上敲一下命令试试。

们今天介绍了 JVM 自带的一系列常用工具，每个工具都有其独特的功能和用途。在遇到线上问题时，我们可以先使用 jps 查询进程的虚拟机 ID，如果是线程问题可以使用 jstack，如果是内存问题可以使用 jmap 和 jhat，而 jstat 和 jinfo 则可以帮助我们在问题发生前监控内存的使用情况和配置信息。当然，这些工具的基本使用方法还有很多细节，需要通过实践来完全掌握。