Java程序运行状态的监控

写在前面：

该系列文章，主要是为了深入学习Java完成的一条链，推荐阅读的整体顺序为：Java的内存模型（根源），一个java文件被执行的历程，一个Java类的加载，Java的垃圾回收机制及算法，Linux（六）：系统运维常用命令  和 Java程序运行状态的监控（实用，定位Java程序问题）

JVM的内存模型

在进行GC的时候，不考虑方法区和栈区的部分，因为在java中，垃圾回收主要是针对对象，也就是堆区内存，如上图，堆内存在实际中是分层的；实质上是分为三大块，即新生代（YoungGen）、老年代（Old Memory）、永久区（Perm），新生代又细分为伊甸区（Eden）、生还区（S0、S1），其中伊甸区主要是存放刚诞生的对象（即代码中新new出的对象），S1，S2主要存放新生代经过垃圾清理后存活的对象；

注：这里用的是老图，永久区（Perm）在Java8已经被取缔了

垃圾回收的过程

垃圾回收即GC，主要分为两种，一种为Minor GC，也叫YGC，是最频繁的GC，发生在新生代，Java应用在运行过程中会大量的创建对象，这些对象可能用完即销毁，所以基本在新生代就被回收了。另一种称为Major GC，主要发生在老年代；还有一个含糊不定的概念，即FullGC，大众理解的话，当老年代也满了，则会对整个堆内存进行全量的回收。但是实际情况中，我们主要看的是gc.log日志，其中也会发现在部分gc日志头中也有Full GC字眼，此处表示含义是在这次GC的全过程中，都是STW的状态，也就是说在这次GC的全过程中所有用户线程都是处于暂停的状态。

STW状态：

stop the world指的是用户线程在运行至安全点（safe point）或安全区域（safe region）之后，就自行挂起，进入暂停状态，对外的表现看起来就像是全世界都停止运转了一样,而不论何种gc算法，不论是minor gc还是major gc都会stop the world，区别只在于stop the world的时间长短。

当发生YGC，新生代中没有被任何其他对象所引用的对象将会从内存中被清除，还被其他对象引用的则放到幸存者区。当发生多次YGC，在S0、S1区多次没有被清楚的对象，则会被移到老年代区域。当老年代区域被占满的时候，则会发送Major GC。

监控命令

jps命令：虚拟机进程状况

查看所有的jvm进程，包括进程ID，进程启动的路径等等。

命令格式：

jps [option]

参数选项：

选项	作用
-q	只输出LVMID，省略主类的名称
-m	输出虚拟机进程启动时传递给主类main（）函数的参数
-l	输出主类的全名，如果进程执行的是jar包，则输出jar路径
-v	输出虚拟机进程启动时的JVM参数

 

执行样例：

jstat命令：虚拟机统计信息监视工具

jstat（JVM Statistics Monitoring Tool）是用于监视虚拟机各种运行状态信息的命令行工具。它可以显示本地或者远程[1]虚拟机进程中的类加载、内存、垃圾收集、即时编译等运行时数据，在没有GUI图形界面、只提供了纯文本控制台环境的服务器上，它将是运行期定位虚拟机性能问题的常用工具。
命令格式：

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

参数option为命令选项，vmid则是通过jps获取到的jvm运行号，参数interval和count代表查询间隔和次数，如果省略这2个参数，说明只查询一次。如果每秒进行10次监听，则命令为 jstat -XX vmid 1000 10

 参数选项：

参数	作用
-class	监视类加载、卸载数量，总空间以及类装载所耗费的时间
-gc	监视java堆状况，包括Eden区、2个survival区、老年代，永久代等的容量，已用空间，垃圾收集时间合计等信息。
-gccapacity	监视内容与-gc基本相同，但输出主要关注java堆各个区域所用到的最大、最小空间。
-gcutil	监视内容与-gc基本相同，单输出主要关注已用空间占总空间的百分比。
-gccause	与-gcutil功能一样，但是会额外输出导致上一次垃圾收集产生的原因。
-gcnew	监视新生代垃圾收集状况
-gcnewcapacity	监视内容与-gcnew基本相同，输出主要关注使用到的最大、最小空间。
-gcold	监视老年代垃圾收集状况。
-gcoldcapacity	监视内容与-gcold基本线头，输出主要关注使用的最大、最小空间。
-gcpermcapacity	输出永久代用到的最大、最小空间。
-compiler	输出即时编译器编译过的方法、耗时等信息。
-printtcompilation	输出已经被即时编译的方法。

以上实际使用过程中，并不会全部用到，较为常用的主要为-class、-gc、-gcutil；

执行样例：

-class

返回解释：

#Loaded 类加载数量
#Bytes  加载的大小（k） 
#Unloaded 类卸载的数量 
#Bytes 卸载的大小（k） 
#Time 时间花费在执行类加载和卸载操作

-gc

-gcutil

返回解释：

#S0C 生还者区0 容量(KB)
#S1C 生还者区1 容量(KB)
#S0U 生还者区0 使用量(KB)
#S1U 生还者区1 使用量(KB)
#EC 伊甸园区容量(KB)
#EU 伊甸园区使用量(KB) 
#OC 老年区容量(KB)
#OU 老年区使用量(KB)
#PC 永久区容量(KB) 
#PU 永久区使用量(KB)
#YGC 新生代GC次数
#YGCT 新生代GC时间
#FGC full GC 事件的次数
#FGCT full GC的时间 
#GCT 总GC时间

jinfo：Java配置信息工具

jinfo（Configuration Info for Java）的作用是实时查看和调整虚拟机各项参数。使用jps命令的-v参数可以查看虚拟机启动时显式指定的参数列表。

jstack：Java堆栈跟踪工具

jstack（Stack Trace for Java）命令用于生成虚拟机当前时刻的线程快照（一般称为threaddump或者javacore文件）。线程快照就是当前虚拟机内每一条线程正在执行的方法堆栈的集合，生成线程快照的目的通常是定位线程出现长时间停顿的原因，如线程间死锁、死循环、请求外部资源导致的长时间挂起等，都是导致线程长时间停顿的常见原因。线程出现停顿时通过jstack来查看各个线程的调用堆栈，就可以获知没有响应的线程到底在后台做些什么事情，或者等待着什么资源。
命令格式：

jstack [ option ] vmid

参数选项：

参数	作用
-L	除堆栈外，显示关于锁的附加信息。
-F	当正常输出的请求不被响应时，强制输出线程堆栈

 

执行样例：