在前面已經學習了JVM性能監控的命令列工具，接下來學習JVM性能監控的命令列工具，通過可視化工具可以更直觀地監控JVM性能、處理JVM相關問題，

1、JConsole

JConsole（ Java Monitoring and Management Console），是一款基于 JMX（ Java Manage-ment Extensions）的可視化監視管理工具，

它的功能主要是對系統進行收集和引數調整，不僅可以用在虛擬機本身的管理上，還可以用于運行于虛擬機之上的軟體中，

1.1、JConsole連接Java程式

JConsole程式位于%JAVA_HOME%bin目錄下，直接通過命令啟動，

JConsole啟動和連接

在新建連接對話框中，羅列了所有的本地Java應用程式，選擇需要連接的程式即可，

下面還有一個用于連接遠程行程的文本框，輸入正確的遠程地址即可連接，

如果一個程式需要使用JConsole與那成連接，則需要在啟動Java程式時，加上以下引數：

JAVA_OPTS="-Dfile.encoding=UTF-8" 
JAVA_OPTS="$JAVA_OPTS -Dlog.dir=$LOG_PATH" 
JAVA_OPTS="$JAVA_OPTS -Djava.rmi.server.hostname=xxx.xxx.xxx.xxx(本機IP) -Dcom.sun.management.jmxremote" 
JAVA_OPTS="$JAVA_OPTS -Dcom.sun.management.jmxremote.port=xx" 
JAVA_OPTS="$JAVA_OPTS -Dcom.sun.management.jmxremote.authenticate=false -Dcom.sun.management.jmxremote.local.only=false"
JAVA_OPTS="$JAVA_OPTS -Dcom.sun.management.jmxremote.ssl=false"

1.2、Java程式概況

使用JConsole連接了一個本地程式，在概述可以看到Java程式運行的概覽資訊，包括堆記憶體使用情況、執行緒、類、CPU使用情況四項資訊的曲線圖，

JConsole概覽

1.3、記憶體監控

記憶體的作用相當于可視化的jstat命令，用于監視被收集器管理的虛擬機記憶體，

它不僅包含堆記憶體的整體資訊，更細化到eden區、suvivior區、老年代的使用情況，

JConsole記憶體監控

為了更加清晰地查看記憶體地變化，運行下面一段程式，然后連接：

/**
 * VM引數： -Xms100m -Xmx100m -XX:+UseSerialGC
 */
public class JConcoleRAMMonitor {

    /***
     * 記憶體占位符物件，一個OOMObject大約占64KB
     */
    static class OOMObject {
        public byte[] placeholder = new byte[64 * 1024];
    }

    public static void fillHeap(int num) throws InterruptedException {
        List<OOMObject> list = new ArrayList<OOMObject>();
        for (int i = 0; i < num; i++) {
            // 稍作延時，令監視曲線的變化更加明顯
            Thread.sleep(300);
            list.add(new OOMObject());
        }
        System.gc();
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        fillHeap(2000);
    }
}

這段代碼的作用是以64KB/50ms的速度向Java堆中填充資料，一共填充1000次，

觀察Eden區的運行趨勢，發現呈折線，觀察堆記憶體使用，發現以稍有曲折的狀態向上增長，

Eden區記憶體變化狀況

執行System.gc()之后，老年代的柱狀圖仍然顯示峰值狀態，最后程式會以堆記憶體溢位結束，這是因為空間未能回收——List<OOMObject>list物件一直存活， fillHeap()方法仍然沒有退出，如果把 System.gc()移動到fillHeap()方法外呼叫就可以回收掉全部記憶體，

1.4、執行緒監控

JConcole還可以監控執行緒，相當于可視化的jstack命令，如圖，JConcole顯示了系統內的執行緒數量，并在螢屏下方顯示了程式中所有的執行緒，單擊執行緒名稱，就可以查看執行緒的堆疊資訊，

JConsole執行緒監控

使用JConsole還可以快速定位死鎖問題，

這是一段會產生死鎖的代碼：

public class ThreadLockDemo {

    /**
     * 執行緒死鎖等待演示
     */
    static class SynAddRunalbe implements Runnable {
        int a, b;

        public SynAddRunalbe(int a, int b) {
            this.a = a;
            this.b = b;
        }

        @Override
        public void run() {
            synchronized (Integer.valueOf(a)) {
                synchronized (Integer.valueOf(b)) {
                    System.out.println(a + b);
                }
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            new Thread(new SynAddRunalbe(1, 2)).start();
            new Thread(new SynAddRunalbe(2, 1)).start();
        }
    }
}

出現執行緒死鎖以后，點擊JConsole執行緒面板的檢測到死鎖按鈕，將會看到執行緒的死鎖資訊，

執行緒死鎖檢測

可以看到執行緒Thread-199等待執行緒Thread-21持有的資源，

1.5、類加載情況

如圖，類頁面顯示了已經裝載的類數量，在詳細資訊欄中，還顯示了已經卸載的類的數量，

類加載情況

1.6、虛擬機資訊

在VM摘要，JConsole顯示了當前應用程式的運行環境，包括虛擬機型別、版本、堆資訊以及虛擬機引數等，

VM 摘要

2、VisualVM

VisualVM（All-in-One Java Troubleshooting Tool）是功能最強大的運行監視和故障處理程式之一，曾經在很長一段時間內是Oracle官方主力發展的虛擬機故障處理工具，

相比一些第三方工具，VisualVM有一個很大的優點：不需要被監視的程式基于特殊Agent去運行，因此它的通用性很強，對應用程式實際性能的影響也較小，使得它可以直接應用在生產環境中，

2.1、VisualVM安裝插件

在JDK6 Update7以后，VisualVM便作為JDK的一部分發布，它在%JAVA_HOME%bin 目錄下，點擊就可以啟動，

VisualVM位置

VisualVM的精華之處在于它的插件，插件安裝可以手動安裝或者自動安裝，

手動安裝，從地址 https://visualvm.github.io/pluginscenters.html 下載載nbm包，點擊“工具->插件->已下載”選單，然后在彈出對話框中指定nbm包路徑便可完成安裝，

一般選擇自動安裝，點擊工具-> 插件選單，在可用插件里可以看到可安裝的插件，按需安裝即可，

VisualVM安裝插件

VisualVM中概述,監視、執行緒，MBeans的功能與前面介紹的JConsole差別不大，這里就不在贅言，

2.2、生成、瀏覽堆轉儲快照

在VisualVM中生成堆轉儲快照檔案有兩種方式，可以執行下列任一操作：

在應用程式視窗中右鍵單擊應用程式節點，然后選擇堆Dump，
在應用程式視窗中雙擊應用程式節點以打開應用程式標簽，然后在“監視”標簽中單擊堆Dump，

堆Dump

生成堆轉儲快照檔案之后，該堆的應用程式下增加了一個以[heap-dump]開頭的子節點，如果需要把堆轉儲快照保存或發送出去，就需要heapdump節點上右鍵選擇“另存為”選單，否則當VisualVM關閉時，生成的堆轉儲快照檔案會被當作臨時檔案自動清理掉，要打開一個由已經存在的堆轉儲快照檔案，通過檔案選單中的“裝入”功能，選擇磁盤上的檔案即可，

VisualVM生成的堆轉儲快照

2.3、分析程式性能

要開始性能分析，先選擇“CPU”和“記憶體”按鈕中的一個，然后切換到應用程式中對程式進行操作，VisualVM會記錄這段時間中應用程式執行過的所有方法，

VisualVM性能分析

如果是進行處理器執行時間分析，將會統計每個方法的執行次數、執行耗時；

VisualVM CPU分析

如果是記憶體分析，則會統計每個方法關聯的物件數以及這些物件所占的空間，

VisualVM記憶體分析

等要分析的操作執行結束后，點擊“停止”按鈕結束監控程序，

2.4、BTrace動態日志跟蹤

BTrace是個很有意思的插件，它可以在不停機的情況下，通過位元組碼注入動態監控系統的運行情況，

Btrace自動安裝如下，到github的網路可能存在不穩定的問題，可以重試，或者手動安裝

BTrace插件安裝

在VisualVM中安裝了BTrace插件后，在應用程式面板中右擊要除錯的程式，會出現“Trace Application…”選單：

點擊將進入BTrace面板，這個面板看起來就像一個簡單的Java程式開發環境：

現在來嘗試使用BTrace追蹤正在運行的程式，

一段簡單的Java代碼：產生兩個1000以內的隨機整數，輸出這兩個數字相加的結果，

public class BTraceTest {
    public int add(int a, int b) {
        return a + b;
    }

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        BTraceTest test = new BTraceTest();
        BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            reader.readLine();
            int a = (int) Math.round(Math.random() * 1000);
            int b = (int) Math.round(Math.random() * 1000);
            System.out.println(test.add(a, b));
        }
    }
}

運行程式，現在需要在不停止程式的情況下，監控程式中生成的兩個亂數，在VisualVM中打開該程式的監視，在BTrace頁簽填充TracingScript的內容，輸入除錯代碼：

/* BTrace Script Template */
import com.sun.btrace.annotations.*;
import static com.sun.btrace.BTraceUtils.*;

@BTrace
public class TracingScript {
	 @OnMethod(clazz = "cn.fighter3.test.BTraceTest", 
      method = "add", 
      location = @Location(Kind.RETURN)
    )
    public static void func(@Self cn.fighter3.test.BTraceTest instance, 
        int a, int b,
        @Return int result) {
        println("呼叫堆疊:");
        jstack();
        println(strcat("方法引數A:", str(a)));
        println(strcat("方法引數B:", str(b)));
        println(strcat("方法結果:", str(result)));
    }
}

點擊start按鈕，當程式運行時將會在Output面板輸出除錯資訊：

BTrace的用途很廣泛，列印呼叫堆疊、引數、回傳值只是它最基礎的使用形式，更多應用可以查看官方倉庫 https://github.com/btraceio/btrace/wiki ，

3、Java Mission Control

JMV最初是JRockit虛擬機提供的一款診斷工具，在Oracle JDK7 Update 40以后，它就系結在Oracle JDK中發布，

JMC位置是%JAVA_HOME%/bin/jmc.exe，打開軟體界面：

JMC主要界面

在左側的“JVM瀏覽器”面板中自動顯示了通過JDP協議（Java Discovery Protocol）找到的本機正在運行的HotSpot虛擬機行程，

3.1、MBean服務器

點擊本地行程的MBean服務器：

MBean服務器

可以看到，以飛行儀表的視圖顯示了Java堆使用率，CPU使用率和Live Set+Fragmentation，

3.2、飛行記錄器（Flight Recorder）

飛行記錄器是JMC提供的另一大功能，它通過記錄程式在一段時間內的運行情況，將記錄結果進行分析和展示，可以更進一步對系統的性能進行分析和診斷，

要使用JFR，程式啟動需要帶以下引數：

-XX:+UnlockCommercialFeatures  -XX:+FlightRecorder

連接加了相關引數啟動的程式，啟動飛行記錄，進行一分鐘的性能記錄：

記錄結束后，JMC會自動打開剛才的記錄：

JFR提供的資料質量通常也要比其他工具通過代理形式采樣獲得或者從MBean中取得的資料高得多，以垃圾搜集為例，HotSpot的MBean中一般有各個分代大小、收集次數、時間、占用率等資料（根據收集器不同有所差別），這些都屬于“結果”類的資訊，而JFR中還可以看到記憶體中這段時間分配了哪些物件、哪些在TLAB中（或外部）分配、分配速率和壓力大小如何、分配歸屬的執行緒、收集時物件分代晉升的情況等，

4、第三方工具

以上三個都是JDK自帶的性能監控工具，除此之外還有一些第三方的性能監控工具，

MAT

Java 堆記憶體分析工具，

GChisto

GC 日志分析工具，

GCViewer

GC 日志分析工具，

JProfiler

商用的性能分析利器，

arthas

阿里開源診斷工具，

async-profiler

Java 應用性能分析工具，開源、火焰圖、跨平臺，

這里只是簡單羅列，就不再展開詳細介紹，

參考：

【1】：周志明編著《深入理解Java虛擬機：JVM高級特性與最佳實踐》

【2】：《實戰JAVA虛擬機 JVM故障診斷與性能優化》

【3】：Jvm 系列(七):Jvm 調優-工具篇

【4】：給，你們想要的排查問題的可視化工具

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