架构与优化之JVM优化第01篇JVM基础

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0.学习目标

  • 了解下我们为什么要学习JVM优化

  • 掌握jvm的运行参数以及参数的设置

  • 掌握jvm的内存模型（堆内存）

  • 掌握jamp命令的使用以及通过MAT工具进行分析

  • 掌握定位分析内存溢出的方法

  • 掌握jstack命令的使用

  • 掌握VisualJVM工具的使用

1、我们为什么要对jvm做优化？

在本地开发环境中我们很少会遇到需要对jvm进行优化的需求，但是到了生产环境，我们 可能将有下面的需求：

  • 运行的应用“卡住了”，日志不输出，程序没有反应

  • 服务器的CPU负载突然升高 在多线程应用下，如何分配线程的数量？

  • ……

我们将对jvm有更深入的学习，我们不仅要让程序能跑起来，而且是可以 跑的更快！可以分析解决在生产环境中所遇到的各种“棘手”的问题。

2、jvm的运行参数

在jvm中有很多的参数可以进行设置，这样可以让jvm在各种环境中都能够高效的运行。 绝大部分的参数保持默认即可。

2.1、三种参数类型

jvm的参数类型分为三类，分别是：

标准参数

  • -help
  • -version

-X参数 （非标准参数）

  • -Xint
  • -Xcomp

-XX参数（使用率较高）

  • -XX:newSize
  • -XX:+UseSerialGC

2.2、标准参数

jvm的标准参数，一般都是很稳定的，在未来的JVM版本中不会改变，可以使用java -help检索出所有的标准参数。 

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[root@node01 ~]# java ‐help
用法: java [‐options] class [args...]
(执行类)
或	java [‐options] ‐jar jarfile [args...] (执行 jar 文件)
其中选项包括:
‐d32	使用 32 位数据模型 (如果可用)
‐d64	使用 64 位数据模型 (如果可用)
‐server	选择 "server" VM
默认 VM 是 server,
因为您是在服务器类计算机上运行。



‐cp <目录和 zip/jar 文件的类搜索路径>
‐classpath <目录和 zip/jar 文件的类搜索路径>
用 : 分隔的目录, JAR 档案
和 ZIP 档案列表, 用于搜索类文件。

‐D<名称>=<值>


设置系统属性

‐verbose:[class|gc|jni]
启用详细输出
‐version	输出产品版本并退出
‐version:<值>
警告: 此功能已过时, 将在未来发行版中删除。
需要指定的版本才能运行
‐showversion	输出产品版本并继续
‐jre‐restrict‐search | ‐no‐jre‐restrict‐search
警告: 此功能已过时, 将在未来发行版中删除。
在版本搜索中包括/排除用户专用 JRE
‐? ‐help	输出此帮助消息
‐X	输出非标准选项的帮助
‐ea[:<packagename>...|:<classname>]
‐enableassertions[:<packagename>...|:<classname>]
按指定的粒度启用断言
‐da[:<packagename>...|:<classname>]
‐disableassertions[:<packagename>...|:<classname>]
禁用具有指定粒度的断言

‐esa | ‐enablesystemassertions
启用系统断言
‐dsa | ‐disablesystemassertions
禁用系统断言
‐agentlib:<libname>[=<选项>]
加载本机代理库 <libname>, 例如 ‐agentlib:hprof
另请参阅 ‐agentlib:jdwp=help 和 ‐agentlib:hprof=help
‐agentpath:<pathname>[=<选项>]
按完整路径名加载本机代理库
‐javaagent:<jarpath>[=<选项>]
加载 Java 编程语言代理, 请参阅 java.lang.instrument
‐splash:<imagepath>
使用指定的图像显示启动屏幕

2.2.1、实战

实战1：查看jvm版本

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[root@node01 ~]# java ‐version
java version "1.8.0_141"
Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_141‐b15)
Java HotSpot(TM) 64‐Bit Server VM (build 25.141‐b15, mixed mode)

# ‐showversion参数是表示，先打印版本信息，再执行后面的命令，在调试时非常有用，后面会使用到。

实战2：通过-D设置系统属性参数

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public class TestJVM {

    public static void main(String[] args) {
        String str = System.getProperty("str");
        if(str == null){
            System.out.println("itcast");
        }else{
            System.out.println(str);
        }

        System.gc();
    }
}

进行编译、测试：

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#编译
[root@node01 test]# javac TestJVM.java

#测试
[root@node01 test]# java TestJVM 
itcast
[root@node01 test]# java ‐Dstr=123 TestJVM
123

2.2.2、-server与-client参数

可以通过-server或-client设置jvm的运行参数。

  • 它们的区别是Server VM的初始堆空间会大一些，默认使用的是并行垃圾回收器，启动慢运行快。
  • Client VM相对来讲会保守一些，初始堆空间会小一些，使用串行的垃圾回收器，它的目标是为了让JVM的启动速度更快，但运行速度会比Serverm模式慢些。
  • JVM在启动的时候会根据硬件和操作系统自动选择使用Server还是Client类型的 JVM。
  • 32位操作系统
    • 如果是Windows系统，不论硬件配置如何，都默认使用Client类型的JVM。
    • 如果是其他操作系统上，机器配置有2GB以上的内存同时有2个以上CPU的话默认使用server模式，否则使用client模式。
  • 64位操作系统
    • 只有server类型，不支持client类型。

测试：

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[root@node01 test]# java ‐client ‐showversion TestJVM
java version "1.8.0_141"
Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_141‐b15)
Java HotSpot(TM) 64‐Bit Server VM (build 25.141‐b15, mixed mode)
itcast
[root@node01 test]# java ‐server ‐showversion TestJVM
java version "1.8.0_141"
Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_141‐b15)
Java HotSpot(TM) 64‐Bit Server VM (build 25.141‐b15, mixed mode)
itcast
#由于机器是64位系统，所以不支持client模式

2.3、-X参数

jvm的-X参数是非标准参数，在不同版本的jvm中，参数可能会有所不同，可以通过java - X查看非标准参数。

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[root@node01 test]# java ‐X
‐Xmixed	混合模式执行 (默认)
‐Xint	仅解释模式执行
‐Xbootclasspath:<用 : 分隔的目录和 zip/jar 文件>
设置搜索路径以引导类和资源
‐Xbootclasspath/a:<用 : 分隔的目录和 zip/jar 文件>
附加在引导类路径末尾
‐Xbootclasspath/p:<用 : 分隔的目录和 zip/jar 文件>
置于引导类路径之前
‐Xdiag	显示附加诊断消息
‐Xnoclassgc	禁用类垃圾收集
‐Xincgc	启用增量垃圾收集
‐Xloggc:<file>	将 GC 状态记录在文件中 (带时间戳)
‐Xbatch	禁用后台编译
‐Xms<size>	设置初始 Java 堆大小
‐Xmx<size>	设置最大 Java 堆大小
‐Xss<size>	设置 Java 线程堆栈大小
‐Xprof	输出 cpu 配置文件数据
‐Xfuture	启用最严格的检查, 预期将来的默认值
‐Xrs	减少 Java/VM 对操作系统信号的使用 (请参阅文档)
‐Xcheck:jni	对 JNI 函数执行其他检查
‐Xshare:off	不尝试使用共享类数据
‐Xshare:auto	在可能的情况下使用共享类数据 (默认)
‐Xshare:on	要求使用共享类数据, 否则将失败。
‐XshowSettings	显示所有设置并继续
‐XshowSettings:all
显示所有设置并继续
‐XshowSettings:vm 显示所有与 vm 相关的设置并继续
‐XshowSettings:properties
显示所有属性设置并继续
‐XshowSettings:locale
显示所有与区域设置相关的设置并继续

‐X 选项是非标准选项, 如有更改, 恕不另行通知。

2.3.1、-Xint、-Xcomp、-Xmixed

  • 在解释模式(interpreted mode)下，-Xint标记会强制JVM执行所有的字节码，当然这会降低运行速度，通常低10倍或更多。
  • -Xcomp参数与它（-Xint）正好相反，JVM在第一次使用时会把所有的字节码编译成本地代码，从而带来最大程度的优化。
    • 然而，很多应用在使用-Xcomp也会有一些性能损失，当然这比使用-Xint损失的少，原因是— xcomp没有让JVM启用JIT编译器的全部功能。JIT编译器可以对是否需要编译做判断，如果所有代码都进行编译的话，对于一些只执行一次的代码就
      没有意义了。
  • -Xmixed是混合模式，将解释模式与编译模式进行混合使用，由jvm自己决定，这是jvm默认的模式，也是推荐使用的模式。

示例：强制设置运行模式

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#强制设置为解释模式
[root@node01 test]# java	‐showversion ‐Xint TestJVM java version "1.8.0_141"
Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_141‐b15)
Java HotSpot(TM) 64‐Bit Server VM (build 25.141‐b15, interpreted mode) itcast

#强制设置为编译模式
[root@node01 test]# java	‐showversion ‐Xcomp TestJVM java version "1.8.0_141"
Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_141‐b15)
Java HotSpot(TM) 64‐Bit Server VM (build 25.141‐b15, compiled mode)

itcast
#注意：编译模式下，第一次执行会比解释模式下执行慢一些，注意观察。


#默认的混合模式
[root@node01 test]# java	‐showversion TestJVM java version "1.8.0_141"
Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_141‐b15)
Java HotSpot(TM) 64‐Bit Server VM (build 25.141‐b15, mixed mode) itcast

2.4、-XX参数

-XX参数也是非标准参数，主要用于jvm的调优和debug操作。
-XX参数的使用有2种方式，一种是boolean类型，一种是非boolean类型： boolean类型
格式：-XX:[±]
如：-XX:+DisableExplicitGC 表示禁用手动调用gc操作，也就是说调用
System.gc()无效
非boolean类型格式：-XX:
如：-XX:NewRatio=1 表示新生代和老年代的比值
用法：

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[root@node01 test]# java ‐showversion ‐XX:+DisableExplicitGC TestJVM
java version "1.8.0_141"
Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_141‐b15)
Java HotSpot(TM) 64‐Bit Server VM (build 25.141‐b15, mixed mode)

itcast

2.5、-Xms与-Xmx参数

Xms与-Xmx分别是设置jvm的堆内存的初始大小和最大大小。
-Xmx2048m：等价于-XX:MaxHeapSize，设置JVM最大堆内存为2048M。
-Xms512m：等价于-XX:InitialHeapSize，设置JVM初始堆内存为512M。适当的调整jvm的内存大小，可以充分利用服务器资源，让程序跑的更快。示例：[root@node01 test]# java ‐Xms512m ‐Xmx2048m TestJVM itcast

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[root@node01 test]# java ‐Xms512m ‐Xmx2048m TestJVM 

itcast

2.6、查看jvm的运行参数

有些时候我们需要查看jvm的运行参数，这个需求可能会存在2种情况：

第一，运行java命令时打印出运行参数；

第二，查看正在运行的java进程的参数；

2.6.1、运行java命令时打印参数

运行java命令时打印参数，需要添加-XX:+PrintFlagsFinal参数即可。

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[root@node01 test]# java ‐XX:+PrintFlagsFinal ‐version [Global flags]
uintx AdaptiveSizeDecrementScaleFactor	= 4
{product}
uintx AdaptiveSizeMajorGCDecayTimeScale	= 10
{product}
uintx AdaptiveSizePausePolicy	= 0
{product}
uintx AdaptiveSizePolicyCollectionCostMargin	= 50
{product}
uintx AdaptiveSizePolicyInitializingSteps	= 20
{product}
uintx AdaptiveSizePolicyOutputInterval	= 0
{product}
uintx AdaptiveSizePolicyWeight	= 10
{product}
uintx AdaptiveSizeThroughPutPolicy	= 0
{product}
uintx AdaptiveTimeWeight	= 25
{product}
bool AdjustConcurrency	= false
{product}
bool AggressiveOpts	= false
{product}
intx AliasLevel	= 3
{C2 product}
bool AlignVector	= true
{C2 product}
intx AllocateInstancePrefetchLines	= 1
{product}
intx AllocatePrefetchDistance	= 256
{product}
intx AllocatePrefetchInstr	= 0
{product}

…………………………略…………………………………………





bool UseXmmI2D	= false
{C1 product}
intx ValueSearchLimit	= 1000
{C2 product}
bool VerifyMergedCPBytecodes	= true
{product}
bool VerifySharedSpaces	= false
{product}
intx WorkAroundNPTLTimedWaitHang	= 1
{product}
uintx YoungGenerationSizeIncrement	= 20
{product}
uintx YoungGenerationSizeSupplement	= 80
{product}
uintx YoungGenerationSizeSupplementDecay	= 8
{product}
uintx YoungPLABSize	= 4096
{product}
bool ZeroTLAB	= false
{product}
intx hashCode	= 5
{product}          java version "1.8.0_141"
Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_141‐b15)
Java HotSpot(TM) 64‐Bit Server VM (build 25.141‐b15, mixed mode)

由上述的信息可以看出，参数有boolean类型和数字类型，值的操作符是=或:=，分别代 表默认值和被修改的值。

示例：

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java ‐XX:+PrintFlagsFinal ‐XX:+VerifySharedSpaces ‐version

intx ValueMapInitialSize	= 11
{C1 product}
intx ValueMapMaxLoopSize	= 8
{C1 product}
intx ValueSearchLimit	= 1000
{C2 product}
bool VerifyMergedCPBytecodes	= true
{product}
bool VerifySharedSpaces	:= true
{product}
intx WorkAroundNPTLTimedWaitHang	= 1
{product}
uintx YoungGenerationSizeIncrement	= 20
{product}
uintx YoungGenerationSizeSupplement	= 80
{product}
uintx YoungGenerationSizeSupplementDecay	= 8
{product}
uintx YoungPLABSize	= 4096
{product}
bool ZeroTLAB	= false
{product}
intx hashCode	= 5
{product}          java version "1.8.0_141"
Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_141‐b15)
Java HotSpot(TM) 64‐Bit Server VM (build 25.141‐b15, mixed mode) 

#可以看到VerifySharedSpaces这个参数已经被修改了。

2.6.2、查看正在运行的jvm参数

如果想要查看正在运行的jvm就需要借助于jinfo命令查看。
首先，启动一个tomcat用于测试，来观察下运行的jvm参数。

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cd /tmp/
rz 上传
tar ‐xvf apache‐tomcat‐7.0.57.tar.gz cd apache‐tomcat‐7.0.57
cd bin/
./startup.sh

#http://122.51.193.216:8080/ 进行访问

访问成功：

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#查看所有的参数，用法：jinfo ‐flags <进程id>

#通过jps 或者	jps ‐l 查看java进程
[root@node01 bin]# jps 6346 Jps
6219 Bootstrap [root@node01 bin]# jps ‐l 6358 sun.tools.jps.Jps
6219 org.apache.catalina.startup.Bootstrap [root@node01 bin]#

[root@node01 bin]# jinfo ‐flags 6219 Attaching to process ID 6219, please wait... Debugger attached successfully.
Server compiler detected. JVM version is 25.141‐b15
Non‐default VM flags: ‐XX:CICompilerCount=2 ‐XX:InitialHeapSize=31457280
‐XX:MaxHeapSize=488636416 ‐XX:MaxNewSize=162529280 ‐ XX:MinHeapDeltaBytes=524288 ‐XX:NewSize=10485760 ‐XX:OldSize=20971520 ‐ XX:+UseCompressedClassPointers ‐XX:+UseCompressedOops ‐ XX:+UseFastUnorderedTimeStamps ‐XX:+UseParallelGC
Command line:	‐Djava.util.logging.config.file=/tmp/apache‐tomcat‐ 7.0.57/conf/logging.properties ‐ Djava.util.logging.manager=org.apache.juli.ClassLoaderLogManager ‐ Djava.endorsed.dirs=/tmp/apache‐tomcat‐7.0.57/endorsed ‐ Dcatalina.base=/tmp/apache‐tomcat‐7.0.57 ‐Dcatalina.home=/tmp/apache‐ tomcat‐7.0.57 ‐Djava.io.tmpdir=/tmp/apache‐tomcat‐7.0.57/temp

#查看某一参数的值，用法：jinfo ‐flag <参数名> <进程id> [root@node01 bin]# jinfo ‐flag MaxHeapSize 6219
‐XX:MaxHeapSize=488636416

3、jvm的内存模型

jvm的内存模型在1.7和1.8有较大的区别，虽然本套课程是以1.8为例进行讲解，但是我们 也是需要对1.7的内存模型有所了解，所以接下里，我们将先学习1.7再学习1.8的内存模 型。

3.1、jdk1.7的堆内存模型

image-20191219155224831

  • Young 年轻区（代）
    Young区被划分为三部分，Eden区和两个大小严格相同的Survivor区，其中， Survivor区间中，某一时刻只有其中一个是被使用的，另外一个留做垃圾收集时复制 对象用，在Eden区间变满的时候， GC就会将存活的对象移到空闲的Survivor区间中，根据JVM的策略，在经过几次垃圾收集后，任然存活于Survivor的对象将被移动到Tenured区间。
  • Tenured 年老区
    Tenured区主要保存生命周期长的对象，一般是一些老的对象，当一些对象在Young 复制转移一定的次数以后，对象就会被转移到Tenured区，一般如果系统中用了application级别的缓存，缓存中的对象往往会被转移到这一区间。
  • Perm 永久区
    Perm代主要保存class,method,filed对象，这部份的空间一般不会溢出，除非一次性 加载了很多的类，不过在涉及到热部署的应用服务器的时候，有时候会遇到java.lang.OutOfMemoryError : PermGen space 的错误，造成这个错误的很大原因就有可能是每次都重新部署，但是重新部署后，类的class没有被卸载掉，这样就造 成了大量的class对象保存在了perm中，这种情况下，一般重新启动应用服务器可以 解决问题。
  • Virtual区：
    • 最大内存和初始内存的差值，就是Virtual区。

3.2、jdk1.8的堆内存模型

image-20191219155636643

由上图可以看出，jdk1.8的内存模型是由2部分组成，年轻代 + 年老代。

年轻代：Eden + 2*Survivor
年老代：OldGen
在jdk1.8中变化最大的Perm区，用Metaspace（元数据空间）进行了替换。

需要特别说明的是：Metaspace所占用的内存空间不是在虚拟机内部，而是在本地内存 空间中，这也是与1.7的永久代最大的区别所在。

image-20191219155940784

其中：CodeCache存放的是一些类和class。CCS代表的是一些压缩指针。

3.3、为什么要废弃1.7中的永久区？
官网给出了解释：http://openjdk.java.net/jeps/122

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This is part of the JRockit and Hotspot convergence effort. JRockit
customers do not need to configure the permanent generation (since JRockit does not have a permanent generation) and are accustomed to not configuring the permanent generation.

移除永久代是为融合HotSpot JVM与 JRockit VM而做出的努力，因为JRockit没有永久代，
不需要配置永久代。

现实使用中，由于永久代内存经常不够用或发生内存泄露，爆出异常
java.lang.OutOfMemoryError: PermGen。
基于此，将永久区废弃，而改用元空间，改为了使用本地内存空间。

3.4、通过jstat命令进行查看堆内存使用情况
jstat命令可以查看堆内存各部分的使用量，以及加载类的数量。命令的格式如下： jstat [-命令选项] [vmid] [间隔时间/毫秒] [查询次数]
3.4.1、查看class加载统计

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[root@node01 ~]# jps
7080 Jps
6219 Bootstrap
[root@node01 ~]# jstat ‐class 6219

Loaded	Bytes	Unloaded	Bytes	Time
3273	7122.3	0	0.0	3.98

说明：

Loaded：加载class的数量
Bytes：所占用空间大小
Unloaded：未加载数量
Bytes：未加载占用空间
Time：时间
3.4.2、查看编译统计

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[root@node01 ~]# jstat ‐compiler 6219
Compiled Failed Invalid	Time	FailedType FailedMethod 2376	1	0		8.04	1
org/apache/tomcat/util/IntrospectionUtils setProperty

说明：

Compiled：编译数量。
Failed：失败数量
Invalid：不可用数量
Time：时间
FailedType：失败类型
FailedMethod：失败的方法
3.4.3、垃圾回收统计

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[root@node01 ~]# jstat ‐gc 6219
S0C	S1C	S0U	S1U	EC	EU	OC	OU	MC
MU	CCSC	CCSU	YGC	YGCT	FGC	FGCT	GCT	
9216.0 8704.0	0.0	6127.3 62976.0	3560.4	33792.0	20434.9
23808.0 23196.1 2560.0 2361.6	7	1.078	1	0.244	1.323

#也可以指定打印的间隔和次数，每1秒中打印一次，共打印5次 

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[root@node01 ~]# jstat ‐gc 6219 1000 5
S0C	S1C	S0U	S1U	EC		EU		OC		OU	MC        MU		CCSC		CCSU		YGC		YGCT	FGC	FGCT	GCT
9216.0 8704.0	0.0	6127.3 62976.0	3917.3	33792.0	20434.9
23808.0 23196.1 2560.0 2361.6	7	1.078	1	0.244	1.323
9216.0 8704.0	0.0	6127.3 62976.0	3917.3	33792.0	20434.9
23808.0 23196.1 2560.0 2361.6	7	1.078	1	0.244	1.323
9216.0 8704.0	0.0	6127.3 62976.0	3917.3	33792.0	20434.9
23808.0 23196.1 2560.0 2361.6	7	1.078	1	0.244	1.323
9216.0 8704.0	0.0	6127.3 62976.0	3917.3	33792.0	20434.9
23808.0 23196.1 2560.0 2361.6	7	1.078	1	0.244	1.323
9216.0 8704.0	0.0	6127.3 62976.0	3917.3	33792.0	20434.9
23808.0 23196.1 2560.0 2361.6	7	1.078	1	0.244	1.323

说明：

S0C：第一个Survivor区的大小（KB）
S1C：第二个Survivor区的大小（KB）
S0U：第一个Survivor区的使用大小（KB）
S1U：第二个Survivor区的使用大小（KB） EC：Eden区的大小（KB）
EU：Eden区的使用大小（KB）
OC：Old 区 大 小 （KB）
OU：Old 使 用 大 小 （KB）
MC：方法区大小（KB）
MU：方法区使用大小（KB）
CCSC：压缩类空间大小（KB）
CCSU：压缩类空间使用大小（KB）
YGC：年轻代垃圾回收次数
YGCT：年轻代垃圾回收消耗时间
FGC：老年代垃圾回收次数
FGCT：老年代垃圾回收消耗时间
GCT：垃圾回收消耗总时间

4、jmap的使用以及内存溢出分析

前面通过jstat可以对jvm堆的内存进行统计分析，而jmap可以获取到更加详细的内容， 如：内存使用情况的汇总、对内存溢出的定位与分析。

4.1、查看内存使用情况

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[root@# jmap ‐heap 6219
Attaching to process ID 6219, please wait... Debugger attached successfully.
Server compiler detected.
JVM version is 25.141‐b15

using thread‐local object allocation. Parallel GC with 2 thread(s)

Heap Configuration: #堆内存配置信息MinHeapFreeRatio	= 0
MaxHeapFreeRatio	= 100
MaxHeapSize	= 488636416 (466.0MB)
NewSize	= 10485760 (10.0MB)
MaxNewSize	= 162529280 (155.0MB)
OldSize	= 20971520 (20.0MB)
NewRatio	= 2
SurvivorRatio	= 8
MetaspaceSize	= 21807104 (20.796875MB) CompressedClassSpaceSize = 1073741824 (1024.0MB) MaxMetaspaceSize	= 17592186044415 MB
G1HeapRegionSize	= 0 (0.0MB)

Heap Usage: # 堆内存的使用情况PS Young Generation #年轻代Eden Space:
capacity = 123731968 (118.0MB)
used	= 1384736 (1.320587158203125MB) free	= 122347232 (116.67941284179688MB) 1.1191416594941737% used
From Space:
capacity = 9437184 (9.0MB) used	= 0 (0.0MB)
free	= 9437184 (9.0MB)
0.0% used To Space:
capacity = 9437184 (9.0MB) used	= 0 (0.0MB)
free	= 9437184 (9.0MB)

0.0% used
PS Old Generation #年老代
capacity = 28311552 (27.0MB)
used = 13698672 (13.064071655273438MB) free = 14612880 (13.935928344726562MB) 48.38545057508681% used
13648 interned Strings occupying 1866368 bytes.

4.2、查看内存中对象数量及大小

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#查看所有对象，包括活跃以及非活跃的jmap ‐histo <pid> | more

#查看活跃对象
jmap ‐histo:live <pid> | more
[root@node01 ~]# jmap ‐histo:live 6219 | more num	#instances	#bytes	class name
‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 1:	37437	7914608	[C
2:	34916	837984	java.lang.String
3:	884	654848	[B
4:	17188	550016	java.util.HashMap$Node
5:	3674	424968	java.lang.Class
6:	6322	395512	[Ljava.lang.Object;
7:	3738	328944	java.lang.reflect.Method
8:	1028	208048	[Ljava.util.HashMap$Node;
9:	2247	144264	[I
10:	4305	137760
java.util.concurrent.ConcurrentHashMap$Node
11:	1270	109080	[Ljava.lang.String;
12:	64	84128
[Ljava.util.concurrent.ConcurrentHashMap$Node;
13:	1714	82272	java.util.HashMap
14:	3285	70072	[Ljava.lang.Class;
15:	2888	69312	java.util.ArrayList
16:	3983	63728	java.lang.Object
17:	1271	61008
org.apache.tomcat.util.digester.CallMethodRule
18:	1518	60720	java.util.LinkedHashMap$Entry
19:	1671	53472
com.sun.org.apache.xerces.internal.xni.QName
20:	88	50880	[Ljava.util.WeakHashMap$Entry;
21:	618	49440	java.lang.reflect.Constructor
22:	1545	49440	java.util.Hashtable$Entry
23:	1027	41080	java.util.TreeMap$Entry
24:	846	40608
org.apache.tomcat.util.modeler.AttributeInfo 25:	142	38032	[S
26:	946	37840	java.lang.ref.SoftReference
27:	226	36816	[[C
。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

#对象说明
B	byte
C	char
D	double
F	float
I	int
J	long
Z	boolean
[ 数组，如[I表示int[]
[L+类名 其他对象

4.3、将内存使用情况dump到文件中

有些时候我们需要将jvm当前内存中的情况dump到文件中，然后对它进行分析，jmap也 是支持dump到文件中的。

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#用法：
jmap ‐dump:format=b,file=dumpFileName <pid>
#示例
jmap ‐dump:format=b,file=/tmp/dump.dat 6219

img

可以看到已经在/tmp下生成了dump.dat的文件。

4.4、通过jhat对dump文件进行分析

在上一小节中，我们将jvm的内存dump到文件中，这个文件是一个二进制的文件，不方 便查看，这时我们可以借助于jhat工具进行查看。

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#用法：
jhat ‐port <port> <file>

#示例：
[root@node01 tmp]# jhat ‐port 9999 /tmp/dump.dat Reading from /tmp/dump.dat...
Dump file created Mon Sep 10 01:04:21 CST 2018 Snapshot read, resolving...
Resolving 204094 objects...
Chasing references, expect 40 dots........................................
Eliminating duplicate references........................................
Snapshot resolved.
Started HTTP server on port 7000 Server is ready.

打开浏览器进行访问：http://192.168.40.133:7000/

image-20191219173358911

在最后面有OQL查询功能。

image-20191219173557859

如：查询字符长度大于100的内容。

image-20191219173901648

4.5、通过MAT工具对dump文件进行分析

4.5.1、MAT工具介绍
MAT(Memory Analyzer Tool)，一个基于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。使用内存分析工具从众多的对象中进行分析，快速的计算出在内存中对象的占用大小，看看是谁阻止 了垃圾收集器的回收工作，并可以通过报表直观的查看到可能造成这种结果的对象。

官网地址：https://www.eclipse.org/mat/

image-20191219175033119

4.5.2、下载安装
下载地址：https://www.eclipse.org/mat/downloads.php

image-20191219175208607

将下载得到的MemoryAnalyzer-1.8.0.20180604-win32.win32.x86_64.zip进行解压

​ image-20191219175951080

4.5.3、使用

image-20191219180326233

image-20191219181250853

image-20191219181317573

image-20191219181348201

查看对象以及它的依赖：

image-20191219181413557

查看可能存在内存泄露 的分析：

image-20191219181441422

5、实战：内存溢出的定位与分析

内存溢出在实际的生产环境中经常会遇到，比如，不断的将数据写入到一个集合中，出现了死循环，读取超大的文件等等，都可能会造成内存溢出。
如果出现了内存溢出，首先我们需要定位到发生内存溢出的环节，并且进行分析，是正常还是非正常情况，如果是正常的需求，就应该考虑加大内存的设置，如果是非正常需求，那么就要对代码进行修改，修复这个bug。
首先，我们得先学会如何定位问题，然后再进行分析。如何定位问题呢，我们需要借助于jmap与MAT工具进行定位分析。
接下来，我们模拟内存溢出的场景。

5.1、模拟内存溢出

编写代码，向List集合中添加100万个字符串，每个字符串由1000个UUID组成。如果程 序能够正常执行，最后打印ok。

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package cn.itcast.jvm;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.UUID;

public class TestJvmOutOfMemory {

    // 实现，向集合中添加100万个字符串，每个字符串由1000个UUID组成
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
            String str = "";
            for (int j = 0; j < 1000; j++) {
                str += UUID.randomUUID().toString();
            }
            list.add(str);
        }
        System.out.println("ok");
    }

}

为了演示效果，我们将设置执行的参数，这里使用的是Idea编辑器。

image-20191219221555326

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#参数如下：
‐Xms8m ‐Xmx8m ‐XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError

5.2、运行测试

测试结果如下：

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java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space Dumping heap to java_pid5348.hprof ...
Heap dump file created [8137186 bytes in 0.032 secs]
Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space at java.util.Arrays.copyOf(Arrays.java:3332)
at java.lang.AbstractStringBuilder.ensureCapacityInternal(AbstractStringBuil der.java:124)
at java.lang.AbstractStringBuilder.append(AbstractStringBuilder.java:448)
at java.lang.StringBuilder.append(StringBuilder.java:136)
at cn.itcast.jvm.TestJvmOutOfMemory.main(TestJvmOutOfMemory.java:14) Process finished with exit code 1

image-20191219221823077

可以看到，当发生内存溢出时，会dump文件到java_pid5348.hprof。

image-20191219221736582

5.3、导入到MAT工具中进行分析

image-20191219221936015

可以看到，有91.03%的内存由Object[]数组占有，所以比较可疑。
分析：这个可疑是正确的，因为已经有超过90%的内存都被它占有，这是非常有可能出现内存溢出的。

查看详情：

image-20191219222053874

可以看到集合中存储了大量的uuid字符串。

6、jstack的使用

有些时候我们需要查看下jvm中的线程执行情况，比如，发现服务器的CPU的负载突然增高了、出现了死锁、死循环等，我们该如何分析呢？

由于程序是正常运行的，没有任何的输出，从日志方面也看不出什么问题，所以就需要 看下jvm的内部线程的执行情况，然后再进行分析查找出原因。
这个时候，就需要借助于jstack命令了，jstack的作用是将正在运行的jvm的线程情况进 行快照，并且打印出来：

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#用法：jstack <pid>

[root@node01 bin]# jstack 2203
Full thread dump Java HotSpot(TM) 64‐Bit Server VM (25.141‐b15 mixed mode):

"Attach Listener" #24 daemon prio=9 os_prio=0 tid=0x00007fabb4001000 nid=0x906 waiting on condition [0x0000000000000000]
java.lang.Thread.State: RUNNABLE

"http‐bio‐8080‐exec‐5" #23 daemon prio=5 os_prio=0 tid=0x00007fabb057c000 nid=0x8e1 waiting on condition [0x00007fabd05b8000]
java.lang.Thread.State: WAITING (parking) at sun.misc.Unsafe.park(Native Method)
‐ parking to wait for	<0x00000000f8508360> (a java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer$ConditionObject)
at java.util.concurrent.locks.LockSupport.park(LockSupport.java:175) at
java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer$ConditionObject.awa it(AbstractQueuedSynchronizer.java:2039)
at java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue.take(LinkedBlockingQueue.java:44 2)
at org.apache.tomcat.util.threads.TaskQueue.take(TaskQueue.java:104) at org.apache.tomcat.util.threads.TaskQueue.take(TaskQueue.java:32) at
java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.getTask(ThreadPoolExecutor.java:1 074)
at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.runWorker(ThreadPoolExecutor.java
:1134)
at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.run(ThreadPoolExecutor.jav a:624)
at org.apache.tomcat.util.threads.TaskThread$WrappingRunnable.run(TaskThread
.java:61)
at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)



"http‐bio‐8080‐exec‐4" #22 daemon prio=5 os_prio=0 tid=0x00007fab9c113800
nid=0x8e0 waiting on condition [0x00007fabd06b9000] java.lang.Thread.State: WAITING (parking)
at sun.misc.Unsafe.park(Native Method)
‐ parking to wait for	<0x00000000f8508360> (a java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer$ConditionObject)
at java.util.concurrent.locks.LockSupport.park(LockSupport.java:175) at
java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer$ConditionObject.awa it(AbstractQueuedSynchronizer.java:2039)
at java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue.take(LinkedBlockingQueue.java:44 2)
at org.apache.tomcat.util.threads.TaskQueue.take(TaskQueue.java:104) at org.apache.tomcat.util.threads.TaskQueue.take(TaskQueue.java:32) at
java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.getTask(ThreadPoolExecutor.java:1 074)
at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.runWorker(ThreadPoolExecutor.java
:1134)
at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.run(ThreadPoolExecutor.jav a:624)
at org.apache.tomcat.util.threads.TaskThread$WrappingRunnable.run(TaskThread
.java:61)
at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)

"http‐bio‐8080‐exec‐3" #21 daemon prio=5 os_prio=0 tid=0x0000000001aeb800 nid=0x8df waiting on condition [0x00007fabd09ba000]
java.lang.Thread.State: WAITING (parking) at sun.misc.Unsafe.park(Native Method)
‐ parking to wait for	<0x00000000f8508360> (a java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer$ConditionObject)
at java.util.concurrent.locks.LockSupport.park(LockSupport.java:175) at
java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer$ConditionObject.awa it(AbstractQueuedSynchronizer.java:2039)



at
java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue.take(LinkedBlockingQueue.java:44 2)
at org.apache.tomcat.util.threads.TaskQueue.take(TaskQueue.java:104) at org.apache.tomcat.util.threads.TaskQueue.take(TaskQueue.java:32) at
java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.getTask(ThreadPoolExecutor.java:1 074)
at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.runWorker(ThreadPoolExecutor.java
:1134)
at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.run(ThreadPoolExecutor.jav a:624)
at org.apache.tomcat.util.threads.TaskThread$WrappingRunnable.run(TaskThread
.java:61)
at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)

"http‐bio‐8080‐exec‐2" #20 daemon prio=5 os_prio=0 tid=0x0000000001aea000 nid=0x8de waiting on condition [0x00007fabd0abb000]
java.lang.Thread.State: WAITING (parking) at sun.misc.Unsafe.park(Native Method)
‐ parking to wait for	<0x00000000f8508360> (a java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer$ConditionObject)
at java.util.concurrent.locks.LockSupport.park(LockSupport.java:175) at
java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer$ConditionObject.awa it(AbstractQueuedSynchronizer.java:2039)
at java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue.take(LinkedBlockingQueue.java:44 2)
at org.apache.tomcat.util.threads.TaskQueue.take(TaskQueue.java:104) at org.apache.tomcat.util.threads.TaskQueue.take(TaskQueue.java:32) at
java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.getTask(ThreadPoolExecutor.java:1 074)
at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.runWorker(ThreadPoolExecutor.java
:1134)


at
java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.run(ThreadPoolExecutor.jav a:624)
at org.apache.tomcat.util.threads.TaskThread$WrappingRunnable.run(TaskThread
.java:61)
at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)

"http‐bio‐8080‐exec‐1" #19 daemon prio=5 os_prio=0 tid=0x0000000001ae8800 nid=0x8dd waiting on condition [0x00007fabd0bbc000]
java.lang.Thread.State: WAITING (parking) at sun.misc.Unsafe.park(Native Method)
‐ parking to wait for	<0x00000000f8508360> (a java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer$ConditionObject)
at java.util.concurrent.locks.LockSupport.park(LockSupport.java:175) at
java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer$ConditionObject.awa it(AbstractQueuedSynchronizer.java:2039)
at java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue.take(LinkedBlockingQueue.java:44 2)
at org.apache.tomcat.util.threads.TaskQueue.take(TaskQueue.java:104) at org.apache.tomcat.util.threads.TaskQueue.take(TaskQueue.java:32) at
java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.getTask(ThreadPoolExecutor.java:1 074)
at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.runWorker(ThreadPoolExecutor.java
:1134)
at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.run(ThreadPoolExecutor.jav a:624)
at org.apache.tomcat.util.threads.TaskThread$WrappingRunnable.run(TaskThread
.java:61)
at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)

"ajp‐bio‐8009‐AsyncTimeout" #17 daemon prio=5 os_prio=0 tid=0x00007fabe8128000 nid=0x8d0 waiting on condition [0x00007fabd0ece000]
java.lang.Thread.State: TIMED_WAITING (sleeping) at java.lang.Thread.sleep(Native Method)
at org.apache.tomcat.util.net.JIoEndpoint$AsyncTimeout.run(JIoEndpoint.java: 152)
at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)

"ajp‐bio‐8009‐Acceptor‐0" #16 daemon prio=5 os_prio=0 tid=0x00007fabe82d4000 nid=0x8cf runnable [0x00007fabd0fcf000]
java.lang.Thread.State: RUNNABLE
at java.net.PlainSocketImpl.socketAccept(Native Method) at
java.net.AbstractPlainSocketImpl.accept(AbstractPlainSocketImpl.java:409) at java.net.ServerSocket.implAccept(ServerSocket.java:545)
at java.net.ServerSocket.accept(ServerSocket.java:513) at
org.apache.tomcat.util.net.DefaultServerSocketFactory.acceptSocket(Defaul tServerSocketFactory.java:60)
at org.apache.tomcat.util.net.JIoEndpoint$Acceptor.run(JIoEndpoint.java:220)
at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)

"http‐bio‐8080‐AsyncTimeout" #15 daemon prio=5 os_prio=0 tid=0x00007fabe82d1800 nid=0x8ce waiting on condition [0x00007fabd10d0000]
java.lang.Thread.State: TIMED_WAITING (sleeping) at java.lang.Thread.sleep(Native Method)
at org.apache.tomcat.util.net.JIoEndpoint$AsyncTimeout.run(JIoEndpoint.java: 152)
at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)

"http‐bio‐8080‐Acceptor‐0" #14 daemon prio=5 os_prio=0 tid=0x00007fabe82d0000 nid=0x8cd runnable [0x00007fabd11d1000]
java.lang.Thread.State: RUNNABLE
at java.net.PlainSocketImpl.socketAccept(Native Method) at
java.net.AbstractPlainSocketImpl.accept(AbstractPlainSocketImpl.java:409) at java.net.ServerSocket.implAccept(ServerSocket.java:545)
at java.net.ServerSocket.accept(ServerSocket.java:513)



at
org.apache.tomcat.util.net.DefaultServerSocketFactory.acceptSocket(Defaul tServerSocketFactory.java:60)
at org.apache.tomcat.util.net.JIoEndpoint$Acceptor.run(JIoEndpoint.java:220)
at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)

"ContainerBackgroundProcessor[StandardEngine[Catalina]]" #13 daemon prio=5 os_prio=0 tid=0x00007fabe82ce000 nid=0x8cc waiting on condition [0x00007fabd12d2000]
java.lang.Thread.State: TIMED_WAITING (sleeping) at java.lang.Thread.sleep(Native Method)
at org.apache.catalina.core.ContainerBase$ContainerBackgroundProcessor.run(C ontainerBase.java:1513)
at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)

"GC Daemon" #10 daemon prio=2 os_prio=0 tid=0x00007fabe83b4000 nid=0x8b3 in Object.wait() [0x00007fabd1c2f000]
java.lang.Thread.State: TIMED_WAITING (on object monitor) at java.lang.Object.wait(Native Method)
‐waiting on <0x00000000e315c2d0> (a sun.misc.GC$LatencyLock) at sun.misc.GC$Daemon.run(GC.java:117)
‐locked <0x00000000e315c2d0> (a sun.misc.GC$LatencyLock)

"Service Thread" #7 daemon prio=9 os_prio=0 tid=0x00007fabe80c3800 nid=0x8a5 runnable [0x0000000000000000]
java.lang.Thread.State: RUNNABLE

"C1 CompilerThread1" #6 daemon prio=9 os_prio=0 tid=0x00007fabe80b6800 nid=0x8a4 waiting on condition [0x0000000000000000]
java.lang.Thread.State: RUNNABLE

"C2 CompilerThread0" #5 daemon prio=9 os_prio=0 tid=0x00007fabe80b3800 nid=0x8a3 waiting on condition [0x0000000000000000]
java.lang.Thread.State: RUNNABLE

"Signal Dispatcher" #4 daemon prio=9 os_prio=0 tid=0x00007fabe80b2000 nid=0x8a2 runnable [0x0000000000000000]
java.lang.Thread.State: RUNNABLE


"Finalizer" #3 daemon prio=8 os_prio=0 tid=0x00007fabe807f000 nid=0x8a1
in Object.wait() [0x00007fabd2a67000] java.lang.Thread.State: WAITING (on object monitor) at java.lang.Object.wait(Native Method)
‐ waiting on <0x00000000e3162918> (a java.lang.ref.ReferenceQueue$Lock)
at java.lang.ref.ReferenceQueue.remove(ReferenceQueue.java:143)
‐ locked <0x00000000e3162918> (a java.lang.ref.ReferenceQueue$Lock) at java.lang.ref.ReferenceQueue.remove(ReferenceQueue.java:164)
at java.lang.ref.Finalizer$FinalizerThread.run(Finalizer.java:209)

"Reference Handler" #2 daemon prio=10 os_prio=0 tid=0x00007fabe807a800 nid=0x8a0 in Object.wait() [0x00007fabd2b68000]
java.lang.Thread.State: WAITING (on object monitor) at java.lang.Object.wait(Native Method)
‐waiting on <0x00000000e3162958> (a java.lang.ref.Reference$Lock) at java.lang.Object.wait(Object.java:502)
at java.lang.ref.Reference.tryHandlePending(Reference.java:191)
‐locked <0x00000000e3162958> (a java.lang.ref.Reference$Lock)
at java.lang.ref.Reference$ReferenceHandler.run(Reference.java:153)

"main" #1 prio=5 os_prio=0 tid=0x00007fabe8009000 nid=0x89c runnable [0x00007fabed210000]
java.lang.Thread.State: RUNNABLE
at java.net.PlainSocketImpl.socketAccept(Native Method) at
java.net.AbstractPlainSocketImpl.accept(AbstractPlainSocketImpl.java:409) at java.net.ServerSocket.implAccept(ServerSocket.java:545)
at java.net.ServerSocket.accept(ServerSocket.java:513) at
org.apache.catalina.core.StandardServer.await(StandardServer.java:453) at org.apache.catalina.startup.Catalina.await(Catalina.java:777) at org.apache.catalina.startup.Catalina.start(Catalina.java:723) at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Method)
at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke(NativeMethodAccessorImpl.java
:62)
at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorI mpl.java:43)
at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:498)

at org.apache.catalina.startup.Bootstrap.start(Bootstrap.java:321)
at org.apache.catalina.startup.Bootstrap.main(Bootstrap.java:455)
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"VM Thread" os_prio=0 tid=0x00007fabe8073000 nid=0x89f runnable

"GC task thread#0 (ParallelGC)" os_prio=0 tid=0x00007fabe801e000
nid=0x89d runnable

"GC task thread#1 (ParallelGC)" os_prio=0 tid=0x00007fabe8020000
nid=0x89e runnable
"VM Periodic Task Thread" os_prio=0 tid=0x00007fabe80d6800 nid=0x8a6
waiting on condition
JNI global references: 43

6.1、线程的状态

image-20191219222439231

在Java中线程的状态一共被分成6种：

  • 初始态（NEW）
    创建一个Thread对象，但还未调用start()启动线程时，线程处于初始态。

  • 运行态（RUNNABLE），在Java中，运行态包括 就绪态 和 运行态。

    • 就绪态
      • 该状态下的线程已经获得执行所需的所有资源，只要CPU分配执行权就能运行。
      • 所有就绪态的线程存放在就绪队列中。
    • 运行态
      • 获得CPU执行权，正在执行的线程。
      • 由于一个CPU同一时刻只能执行一条线程，因此每个CPU每个时刻只有一条
        运行态的线程。

  • 阻塞态（BLOCKED）

    • 当一条正在执行的线程请求某一资源失败时，就会进入阻塞态。
    • 而在Java中，阻塞态专指请求锁失败时进入的状态。
    • 由一个阻塞队列存放所有阻塞态的线程。
    • 处于阻塞态的线程会不断请求资源，一旦请求成功，就会进入就绪队列，等待执行。

  • 等待态（WAITING）

    • 当前线程中调用wait、join、park函数时，当前线程就会进入等待态。
    • 也有一个等待队列存放所有等待态的线程。
    • 线程处于等待态表示它需要等待其他线程的指示才能继续运行。
    • 进入等待态的线程会释放CPU执行权，并释放资源（如：锁）

  • 超时等待态（TIMED_WAITING）

    • 当运行中的线程调用sleep(time)、wait、join、parkNanos、parkUntil时，就会进入该状态；
    • 它和等待态一样，并不是因为请求不到资源，而是主动进入，并且进入后需要其他线程唤醒；
    • 进入该状态后释放CPU执行权 和 占有的资源。
    • 与等待态的区别：到了超时时间后自动进入阻塞队列，开始竞争锁。

  • 终止态（TERMINATED）

         线程执行结束后的状态。

6.2、实战：死锁问题

如果在生产环境发生了死锁，我们将看到的是部署的程序没有任何反应了，这个时候我 们可以借助jstack进行分析，下面我们实战下查找死锁的原因。

6.2.1、构造死锁

编写代码，启动2个线程，Thread1拿到了obj1锁，准备去拿obj2锁时，obj2已经被Thread2锁定，所以发送了死锁。

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package cn.itcast.jvm;

public class TestDeadLock {

    private static Object obj1 = new Object();

    private static Object obj2 = new Object();


    public static void main(String[] args) {
        new Thread(new Thread1()).start();
        new Thread(new Thread2()).start();
    }

    private static class Thread1 implements Runnable{
        @Override
        public void run() {
            synchronized (obj1){
                System.out.println("Thread1 拿到了 obj1 的锁！");

                try {
                    // 停顿2秒的意义在于，让Thread2线程拿到obj2的锁
                    Thread.sleep(2000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }

                synchronized (obj2){
                    System.out.println("Thread1 拿到了 obj2 的锁！");
                }
            }
        }
    }

    private static class Thread2 implements Runnable{
        @Override
        public void run() {
            synchronized (obj2){
                System.out.println("Thread2 拿到了 obj2 的锁！");

                try {
                    // 停顿2秒的意义在于，让Thread1线程拿到obj1的锁
                    Thread.sleep(2000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }

                synchronized (obj1){
                    System.out.println("Thread2 拿到了 obj1 的锁！");
                }
            }
        }
    }

}

6.2.2、在linux上运行 

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[root@node01 test]# javac TestDeadLock.java
[root@node01 test]# ll
总用量 28
‐rw‐r‐‐r‐‐.	1	root	root	184 9月	11	10:39	TestDeadLock$1.class
‐rw‐r‐‐r‐‐.	1	root	root	843 9月	11	10:39	TestDeadLock.class
‐rw‐r‐‐r‐‐.	1	root	root	1567 9月	11	10:39	TestDeadLock.java
‐rw‐r‐‐r‐‐.	1	root	root	1078 9月	11	10:39	TestDeadLock$Thread1.class
‐rw‐r‐‐r‐‐.	1	root	root	1078 9月	11	10:39	TestDeadLock$Thread2.class
‐rw‐r‐‐r‐‐.	1	root	root	573 9月	9	10:21	TestJVM.class
‐rw‐r‐‐r‐‐.	1	root	root	261 9月	9	10:21	TestJVM.java

 [root@node01 test]# java TestDeadLock
Thread1 拿到了 obj1 的锁！
Thread2 拿到了 obj2 的锁！
#这里发生了死锁，程序一直将等待下去

6.2.3、使用jstack进行分析 

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[root@node01 ~]# jstack 3256
Full thread dump Java HotSpot(TM) 64‐Bit Server VM (25.141‐b15 mixed mode):

"Attach Listener" #11 daemon prio=9 os_prio=0 tid=0x00007f5bfc001000 nid=0xcff waiting on condition [0x0000000000000000]
java.lang.Thread.State: RUNNABLE

"DestroyJavaVM" #10 prio=5 os_prio=0 tid=0x00007f5c2c008800 nid=0xcb9 waiting on condition [0x0000000000000000]
java.lang.Thread.State: RUNNABLE

"Thread‐1" #9 prio=5 os_prio=0 tid=0x00007f5c2c0e9000 nid=0xcc5 waiting for monitor entry [0x00007f5c1c7f6000]
java.lang.Thread.State: BLOCKED (on object monitor) at TestDeadLock$Thread2.run(TestDeadLock.java:47)
‐waiting to lock <0x00000000f655dc40> (a java.lang.Object)
‐locked <0x00000000f655dc50> (a java.lang.Object) at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)

"Thread‐0" #8 prio=5 os_prio=0 tid=0x00007f5c2c0e7000 nid=0xcc4 waiting for monitor entry [0x00007f5c1c8f7000]
java.lang.Thread.State: BLOCKED (on object monitor) at TestDeadLock$Thread1.run(TestDeadLock.java:27)
‐waiting to lock <0x00000000f655dc50> (a java.lang.Object)
‐locked <0x00000000f655dc40> (a java.lang.Object) at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)

"Service Thread" #7 daemon prio=9 os_prio=0 tid=0x00007f5c2c0d3000 nid=0xcc2 runnable [0x0000000000000000]
java.lang.Thread.State: RUNNABLE

"C1 CompilerThread1" #6 daemon prio=9 os_prio=0 tid=0x00007f5c2c0b6000 nid=0xcc1 waiting on condition [0x0000000000000000]
java.lang.Thread.State: RUNNABLE

"C2 CompilerThread0" #5 daemon prio=9 os_prio=0 tid=0x00007f5c2c0b3000 nid=0xcc0 waiting on condition [0x0000000000000000]
java.lang.Thread.State: RUNNABLE
"Signal Dispatcher" #4 daemon prio=9 os_prio=0 tid=0x00007f5c2c0b1800 nid=0xcbf runnable [0x0000000000000000]
java.lang.Thread.State: RUNNABLE

"Finalizer" #3 daemon prio=8 os_prio=0 tid=0x00007f5c2c07e800 nid=0xcbe in Object.wait() [0x00007f5c1cdfc000]
java.lang.Thread.State: WAITING (on object monitor) at java.lang.Object.wait(Native Method)
‐ waiting on <0x00000000f6508ec8> (a java.lang.ref.ReferenceQueue$Lock)
at java.lang.ref.ReferenceQueue.remove(ReferenceQueue.java:143)
‐ locked <0x00000000f6508ec8> (a java.lang.ref.ReferenceQueue$Lock) at java.lang.ref.ReferenceQueue.remove(ReferenceQueue.java:164)
at java.lang.ref.Finalizer$FinalizerThread.run(Finalizer.java:209)

"Reference Handler" #2 daemon prio=10 os_prio=0 tid=0x00007f5c2c07a000 nid=0xcbd in Object.wait() [0x00007f5c1cefd000]
java.lang.Thread.State: WAITING (on object monitor) at java.lang.Object.wait(Native Method)
‐waiting on <0x00000000f6506b68> (a java.lang.ref.Reference$Lock) at java.lang.Object.wait(Object.java:502)
at java.lang.ref.Reference.tryHandlePending(Reference.java:191)
‐locked <0x00000000f6506b68> (a java.lang.ref.Reference$Lock)
at java.lang.ref.Reference$ReferenceHandler.run(Reference.java:153) "VM Thread" os_prio=0 tid=0x00007f5c2c072800 nid=0xcbc runnable
"GC task thread#0 (ParallelGC)" os_prio=0 tid=0x00007f5c2c01d800 nid=0xcba runnable

"GC task thread#1 (ParallelGC)" os_prio=0 tid=0x00007f5c2c01f800 nid=0xcbb runnable

"VM Periodic Task Thread" os_prio=0 tid=0x00007f5c2c0d6800 nid=0xcc3 waiting on condition

JNI global references: 6



Found one Java‐level deadlock:

=============================
"Thread‐1":
waiting to lock monitor 0x00007f5c080062c8 (object 0x00000000f655dc40, a java.lang.Object),
which is held by "Thread‐0" "Thread‐0":
waiting to lock monitor 0x00007f5c08004e28 (object 0x00000000f655dc50, a java.lang.Object),
which is held by "Thread‐1"

Java stack information for the threads listed above:
===================================================
"Thread‐1":
at TestDeadLock$Thread2.run(TestDeadLock.java:47)
‐waiting to lock <0x00000000f655dc40> (a java.lang.Object)
‐locked <0x00000000f655dc50> (a java.lang.Object) at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)
"Thread‐0":
at TestDeadLock$Thread1.run(TestDeadLock.java:27)
‐waiting to lock <0x00000000f655dc50> (a java.lang.Object)
‐locked <0x00000000f655dc40> (a java.lang.Object) at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)

Found 1 deadlock.

在输出的信息中，已经看到，发现了1个死锁，关键看这个： 

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"Thread‐1":
at TestDeadLock$Thread2.run(TestDeadLock.java:47)
‐waiting to lock <0x00000000f655dc40> (a java.lang.Object)
‐locked <0x00000000f655dc50> (a java.lang.Object) at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)
"Thread‐0":
at TestDeadLock$Thread1.run(TestDeadLock.java:27)
‐waiting to lock <0x00000000f655dc50> (a java.lang.Object)
‐locked <0x00000000f655dc40> (a java.lang.Object) at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)

可以清晰的看到：

  • Thread2获取了 <0x00000000f655dc50> 的锁，等待获取 <0x00000000f655dc40>
    这个锁
  • Thread1获取了 <0x00000000f655dc40> 的锁，等待获取 <0x00000000f655dc50>
    这个锁
  • 由此可见，发生了死锁

7、VisualVM工具的使用

VisualVM，能够监控线程，内存情况，查看方法的CPU时间和内存中的对 象，已被GC的对象，反向查看分配的堆栈(如100个String对象分别由哪几个对象分配出来的)。

VisualVM使用简单，几乎0配置，功能还是比较丰富的，几乎囊括了其它JDK自带命令的所有功能。

  • 内存信息线程信息
  • Dump堆（本地进程）
  • Dump线程（本地进程）
  • 打开堆Dump。堆Dump可以用jmap来生成。打开线程Dump
  • 生成应用快照（包含内存信息、线程信息等等）
  • 性能分析。CPU分析（各个方法调用时间，检查哪些方法耗时多），内存分析（各类对象占用的内存，检查哪些类占用内存多）
  • ……

7.1、启动
在jdk的安装目录的bin目录下，找到jvisualvm.exe，双击打开即可。

image-20191219223821746

image-20191219224901088

7.2、查看本地进程

image-20191219225126244

7.3、查看CPU、内存、类、线程运行信息

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7.4、查看线程详情

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也可以点击右上角Dump按钮，将线程的信息导出，其实就是执行的jstack命令。

image-20191219225624456

发现，显示的内容是一样的。

7.5、抽样器

抽样器可以对CPU、内存在一段时间内进行抽样，以供分析。

image-20191219225744090

7.6、监控远程的jvm

VisualJVM不仅是可以监控本地jvm进程，还可以监控远程的jvm进程，需要借助于JMX技术实现。

7.6.1、什么是JMX？

JMX（Java Management Extensions，即Java管理扩展）是一个为应用程序、设备、系统等植入管理功能的框架。JMX可以跨越一系列异构操作系统平台、系统体系结构和网络传输协议，灵活的开发无缝集成的系统、网络和服务管理应用。

7.6.2、监控远程的tomcat

想要监控远程的tomcat，就需要在远程的tomcat进行对JMX配置，方法如下：

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#在tomcat的bin目录下，修改catalina.sh，添加如下的参数
JAVA_OPTS="‐Dcom.sun.management.jmxremote ‐
Dcom.sun.management.jmxremote.port=9999 ‐ Dcom.sun.management.jmxremote.authenticate=false ‐ Dcom.sun.management.jmxremote.ssl=false"
#这几个参数的意思是：
#‐Dcom.sun.management.jmxremote ：允许使用JMX远程管理#‐Dcom.sun.management.jmxremote.port=9999 ：JMX远程连接端口#‐Dcom.sun.management.jmxremote.authenticate=false ：不进行身份认证，任何用户都可以连接
#‐Dcom.sun.management.jmxremote.ssl=false ：不使用ssl

保存退出，重启tomcat。

7.6.3、使用VisualJVM连接远程tomcat

添加远程主机：

image-20191219230428372

在一个主机下可能会有很多的jvm需要监控，所以接下来要在该主机上添加需要监控的 jvm:

image-20191219230618659

图片中的9999 是前面在远程tomcat中JMX配置的远程连接端口 。

image-20191219230825758

连接成功。使用方法和前面就一样了，就可以和监控本地jvm进程一样，监控远程的 tomcat进程。

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