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工具概述
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工具概述
使用上一章命令行工具或组合能获取目标Java应用性能相关的基础信息但它们存在下列局限
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。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。分析数据通过终端数据结果展示不够直观。
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。
图形化综合诊断工具 1JDK自带工具
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、永久代或元空间使用情况、类加载情况等。位置jdk\bin\jconsole.exeVisual VMVisual VM是一个工具它提供了一个可视见面用于查看Java虚拟机上运行的基于Java技术的应用程序的详细信息。位置jdk\bin\jvisualvm.exeJava 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。
2第三方工具
MATMAT(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。ArthasAlibaba开源的Java诊断空间。深受开发者喜爱。BtraceJava运行时追踪工具。可以在不停机的情况下跟踪指定的方法调用、构造函数调用和系统内存等信息。
JConsole
基本概述 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JMXJava management extensions的GUI性能监控工具。 官方教程https://docs.oracle.com/javase/7/docs/technotes/guides/management/jconsole.html
启动
jdk/bin目录下启动jconsole.exe命令即可。打开DOS窗口直接输入jconsole就可以了。
三种连接方式 1Local 使用JConsole连接一个正在本地系统运行的JVM并且执行程序的和运行JConsole的需要是同一个用户。JConsole使用文件系统的授权通过RMI连接起链接到平台的MBean的服务器上。这种从本地连接的监控能力只有Sun的JDK具有。
2Remote 使用下面的URL通过RMI连接器连接到一个JMX代理service:jmx:rmi:///jndi/rmi://hostName:portNum/jmxrmi。JConsole为建立连接需要在环境变量中设置mx.remote.credentials来指定用户名和密码从而进行授权。
3Advanced 使用一个特殊的URL连接JMX代理。一般情况使用自己定制的连接器而不是RMI提供的连接器来连接JMX代理或者是一个使用JDK1.4的实现了JMX和JMX Rmote的应用。
看一下我们这里的Local本地连接首先启动idea中的一个项目如下图 然后点击jdk\bin\jconsole.exe如下图 连接上之后如下图 看一下怎么使用JConsole.exe工具去检测死锁我们有一个如下的程序如下
/*** author xuan* create 2023/10/8*/
public class ScannerTest {static Object A new Object();static Object B new Object();public static void main(String[] args) {Runnable task new Runnable() {Overridepublic void run() {synchronized (A) {try {Thread.sleep(1000);synchronized (B) {System.out.println();}} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}}}};Thread thread new Thread(task);thread.start();synchronized (B) {try {Thread.sleep(1000);synchronized (A) {System.out.println();}} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}}}
}
然后去JConsole工具的线程菜单栏查看如下图 点击检测死锁之后如下图
Visual VM jvisualvm和visual vm的区别 没什么区别只是visual vm是单独下载的jvisualvm是JDK自带的 基本概述
Visual VM是一个功能强大的多合一故障诊断和性能监控的可视化工具。它集成了多个JDk命令行工具使用Visual VM可用于显示虚拟机进程以及进程的配置和环境信息jpsjinfo),监控应用程序的CPU、GC、堆、方法区及线程的信息jstat、jstack等甚至代替JConsole。在JDK 6 Update 7以后Visual VM便作为JDK的一部分发布VisualVM 在JDK/bin目录下此外Visual VM也可以作为独立的软件安装
首页https://visualvm.github.io/index.html
jdk中自带的有VisualVM如下图 点击打开之后的界面如下图 如下图 我们这里是写了一个while循环无限循环创造对象所以这里一直会进行垃圾回收如果后续遇到了垃圾回收比较频繁的情况那肯定是那个地方出问题了。
如果我们发现我们的程序出现卡顿了那说明可能有些方法执行时间比较长我们可以在抽样器里面去查看如下图 在抽样器里面点击CPU可以去查看每个方法运行所占用的时间它会把那些占用时间比较长的方法统计出来我们后面可以单独分析分析为什么这个方法的运行时间会比较长比如说上面Server服里面的printNoticeCount方法的运行时间就比较长。
再谈内存泄漏
何为内存泄漏 可达性分析算法来判断对象是否是不再使用的对象本质都是判断一个对象是否还被引用。那么对于这种情况下由于代码的实现不同就会出现很多种内存泄漏问题让JVM误以为此对象还在引用中无法回收造成内存泄漏。
内存泄漏memory leak的理解 严格来说只有对象不会再被程序用到但是GC又不能回收他们的情况才叫内存泄漏。 但实际情况很多时候一些不太好的时间或疏忽会导致对象的生命周期变得很长甚至导致OOM也可以叫做宽泛意义上的“内存泄漏”。 对象X引用对象YX的生命周期比Y的生命周期长
那么当Y生命周期结束的时候X依然引用着Y这个时候垃圾回收器是不会回收对象Y的
如果对象X还引用着生命周期比较短的A、B、C对象A又引用着对象a、b、c这样就可能造成大量无用的对象不能被回收进而占据了内存资源造成内存内存泄漏直到内存溢出。
内存泄漏与内存溢出的关系 1内存泄漏memory leak) 申请了内存用完了不释放比如一共有1024M的内存分配了512M的内存一直不回收那么可以用的内存只有521M了仿佛泄漏了一部分 2内存溢出out of memory) 申请内存时没有足够的内存可以使用 可见内存泄漏和内存溢出的关系内存泄漏的增多最终会导致内存溢出。
内存泄漏的分类 1经常发生发生内存泄漏的代码会被多次执行每次执行泄漏一块内存 2偶然发生在某些特定情况下才会发生 3一次性发生内存泄漏的方法只会执行一次 4隐式泄漏一直占着内存不释放直到执行结束严格的说这个不算内存泄漏因为最终释放掉了。
Java中内存泄漏的8种情况
1.静态集合类 静态集合类如HashMap、LinkedList等等。如果这些容器为静态的那么它们的生命周期与JVM程序一样则容器中的对象在程序结束之前将不能被释放从而造成内存泄漏。简单而言长生命周期的对象持有短生命周期对象的引用尽管短生命周期的对象不再使用但是因为长生命周期对象持有它的引用而导致不能被回收。
2、单例模式 单例模式和静态集合导致内存泄漏的原因类似因为单例的静态特性它的生命周期和JVM的生命周期一样长所以如果单例对象如果持有外部对象的引用那么这个外部对象也不会被会回收那么就会造成内存泄漏。
3、内部类持有外部类 内部类持有外部类如果一个外部类的实例对象的方法返回了一个内部类的实例对象。
这个内存类对象被长期引用了即使那个外部实例对象不再被使用但由于内部类持有外部类的实例对象这个外部类对象将不会被垃圾回收这也会造成内存泄漏。
4、各种连接如数据库连接、网络连接和IO连接等 在对数据库进行操作的过程中首先需要建立与数据库的连接当不再使用时需要调用close方法来释放与数据库的连接。只有连接被关闭后垃圾回收器才会回收对应的对象。 否则如果在访问数据库的过程中对Connection、Statement或ResultSet不显性地关闭将会造成大量的对象无法被回收从而引起内存泄漏。
5、变量不合理的作用域 一般而言一个变量的定义的作用范围大于其使用范围很有可能会造成内存泄漏。另一方面如果没有及时地把对象设置为null很有可能导致内存泄漏的发生。
6、改变哈希值 改变哈希值当一个对象被存储进HashSet集合以后就不能修改这个对象中那些参与计算哈希值的字段了。 否则对象修改后哈希值与最初存储进HashSet集合中时的哈希值就不同了在这种情况下及时在contains方法使用该对象的当前引用作为的参数去HashSet集合中检索对象也将返回找不到对象的结果这也就会导致无法从HashSet集合中单独删除当前对象造成内存泄漏。 这也是String为什么被设置了不可变类型我们可以放心地把String存入HashSet或者把String当做HashMap的key值
7、缓存泄漏 内存泄漏的另一个常见来源是缓存一旦把对象引用放入到缓存中他就很容易遗忘。比如之前项目在一次上线的时候应用启动奇慢无比就是因为代码中会加载一个表的数据到缓存内存中测试环境只有几百条数据但是生产环境有几百万的数据。 对于这个问题可以使用WeakHashMap代表缓存此种Map的特点是当除了自身有对Key的引用外此key没有其他引用那么此map会自动丢次此值。
在读这条信息的时候不知道怎么就突然想到如果一个方法A里面我们有条语句Student stu new Student();那么这个方法执行完毕之后当后面堆里面的新生代的伊甸园区里面进行GC垃圾回收的时候会把我们创建在堆上的Student对象给回收掉吗会的。因为当我们的A方法执行的时候它会变成栈帧入栈一个方法相当于是一个栈帧然后栈帧里面的局部变量表里面有个stu变量它的地址就是引用堆区里面的Student对象而当我们A方法执行完毕之后A方法对应的栈帧就从栈里面出栈了这个时候stu这个变量就消失了因此就不会再有对Studnet对象的引用了这个对象也就变成了一个垃圾对象当伊甸园区的对象满了之后Java进行GC垃圾回收的时候会自动的把Student这个对象给回收掉。这就是java的GC垃圾回收现在懂了之后感觉java的设计非常的神奇。
8、监听器和回调 内存泄漏第三个常见来源是监听器和其他回调如果客户端在你实现的API中注册回调却没有显示的取消那么就会积聚。 需要确保回调立即被当作垃圾回收的最佳方法是只保存它的弱引用例如将他们保存称为WeakHashMap中的键。
Arthas阿尔萨斯
背景 Jvisualvm和Jprofile这两款工具在业界知名度也比较高他们的优点是可以图形界面上看到各维度的性能数据使用这根据这些数据进行综合分析然后判断哪里出现了性能问题。
但是这两款工具也有缺点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
答案就是阿里巴巴开源的性能分析神器Arthas阿尔萨斯
概述 Artha阿尔萨斯是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。
当你遇到一下类似问题而束手无策Arthas可以帮助解决
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没 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怎样直接从 JVM 内查找某个类的实例
官方地址https://arthas.aliyun.com/
Arthas阿尔萨斯概述https://www.cnblogs.com/qiaoyihang/p/10533672.htmlwindows下安装Arthas 首先需要下载arthas-boot.jar,然后用java -jar的方式启动下载命令
curl -O https://alibaba.github.io/arthas/arthas-boot.jar
在运行第二句代码之前一定要启动一个java进程否则会发生错误因为阿尔萨斯检测不到你本地的java进程如下图 我们可以启动idea因为idea就是一个java进程启动完idea之后再执行上面的命令如下图 因为我们在idea中启动了程序StackErrorTest所以这里会显示出这个程序对应的进程号然后我们如果想要检测这个程序就输入它前面对应的编号这里是6然后点击回车成功检测的情况如下图 在Idea里面安装Arthas插件 因为Arthas的命令实在是太多了我们不能一一记住因此idea里面为我们集成了一个arthas插件去idea插件库里搜索arthas即可发现。这个插件可以让我们拿到各种命令如下图 使用Arthas监听我们方法参数 比如我们游戏中的人物可以行走它行走的时候调用的方法在线运行的时候的输入参数是什么呢我们可以通过Arthas进行分析找到对应的方法拿到对应的arthas命令如下图 开启arthas监听如下图 客户端移动游戏人物之后我们就可以在cmd命令行窗口中监听到方法的输入参数如下图 使用Arthas监听我们目标方法的调用堆栈信息 可以在idea中获取相关的Arthas命令如下图 然后在cmd命令行窗口使用arthas监听方法的调用堆栈如下图 方法调用的堆栈信息
康师傅使用阿尔萨斯的例子
首先启动一个java程序如下图 然后jps命令看下这个程序的java进程号id如下图 紧接着使用“java -jar atrhas-boot.jar 你想要监控的java程序对应的进程号id”命令去监控下你想要监控的java程序这里是StackErrorTest程序它对应的java进程号id是5748如下图
help指令
help指令主要是帮助我们查看阿尔萨斯的指令含义的它可以帮我们列举出来常用的命令以及它对应的含义如下图
