Java基础故障处理工具
适用场景：生产环境由于可视化工具侵入系统，带来资源占用、安全问题或者规模较小未部署可视化监控平台，此时要使用基础命令行工具；
给一个系统定位问题的时候，知识、经验是关键基础，数据是依据，工具是运用知识处理数据的手段。 这里说的数据包括但不限于异常堆栈、 虚拟机运行日志、 垃圾收集器日志、 线程快照（threaddump/javacore文件）、堆转储快照（heapdump/hprof文件） 等。恰当地使用虚拟机故障处理、分析的工具可以提升我们分析数据、 定位并解决问题的效率。
这些故障处理工具并不单纯是被Oracle公司作为“礼物”附赠给JDK的使用者， 根据软件可用性和授权的不同， 可以把它们划分成三类
（1）商业授权工具： 主要是JMC（Java Mission Control） 及它要使用到的JFR（Java FlightRecorder） ， JMC这个原本来自于JRockit的运维监控套件从JDK 7 Update 40开始就被集成到OracleJDK中， JDK 11之前都无须独立下载， 但是在商业环境中使用它则是要付费的。
（2）正式支持工具： 这一类工具属于被长期支持的工具， 不同平台、 不同版本的JDK之间， 这类工具可能会略有差异， 但是不会出现某一个工具突然消失的情况。
（3）实验性工具： 这一类工具在它们的使用说明中被声明为“没有技术支持， 并且是实验性质的”（Unsupported and Experimental） 产品， 日后可能会转正， 也可能会在某个JDK版本中无声无息地消失。 但事实上它们通常都非常稳定而且功能强大， 也能在处理应用程序性能问题、 定位故障时发挥很大的作用。
备注：JDK开发团队选择采用Java语言本身来实现这些故障处理工具，这些命令行工具大多仅是一层薄包装而已，真正的功能代码是实现在JDK的工具类库中的。在JDK9前，这些代码实现在jdk\lib\tools.jar，JDK9模块化改造之后放在jdk\jmods(自从Jdk9之后，Java语言提供了模块化系统，允许发布的Java软件只加载必要的模块，JMOD就是为此引入的新格式。例如jmods目录的各个jmod文件用7z、rar等压缩工具打开)目录下。为啥使用java语言来实现是有特别用意的：当应用程序部署到生产环境后， 无论是人工物理接触到服务器还是远程Telnet到服务器上都可能会受到限制。 借助这些工具类库里面的接口和实现代码， 开发者可以选择直接在应用程序中提供功能强大的监控分析功能。
如果读者在工作中需要监控运行于JDK 5的虚拟机之上的程序， 在程序启动时请添加参数“-Dcom.sun.management.jmxremote”开启JMX管理功能， 否则由于大部分工具都是基于或者要用到JMX（包括下一节的可视化工具），它们都将无法使用， 如果被监控程序运行于JDK 6或以上版本的虚拟机之上， 那JMX管理默认是开启的， 虚拟机启动时无须再添加任何参数。
1、jps：虚拟机进程状况工具（JVM Process Status Tool）
名称和功能和ps类似，列出正在运行的虚拟机进程，并显示虚拟机执行主类（ Main Class，main()函数所在的类）名称以及这些进程的本地虚拟机唯一ID（ LVMID， Local Virtual Machine Identifier）。本地虚拟机进程来说，LVMID与操作系统的进程ID（PID，Process Identifier）是一致的。
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命令格式 |
jps [-q] [-mlvV] [<hostid>], |
源码 |
tools.jar: sun.tools.jps.Jps |
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-help或-h |
列出命令帮助信息 |
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-q |
只输出LVMID，省略主类的名称 |
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-m |
输出虚拟机进程启动时传递给主类main()函数的参数 |
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-l |
输出主类的全名，如果进程执行的是JAR包，则输出JAR路径 |
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-v |
输出虚拟机进程启动时的JVM参数 |
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2、jstat：虚拟机统计信息监视工具（JVM Statistics Monitoring Tool）
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。
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命令格式：jstat -<option> [-t] [-h<lines>] <vmid> [<interval> [<count>]] 通过jstat -help查看当前jdk版本支持的格式 源码：tools.jar:sun.tools.jstat.Jstat |
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-help或-h |
列出命令帮助信息 |
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-option |
用户希望查询的虚拟机信息， 主要分为三类： 类加载、 垃圾收集、 运行期编译状况。可以使用命令：jstat -options列出所有查询类型 |
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类加载 |
-class |
监视类加载、卸载数量、总空间以及类装载所耗费的时间 |
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垃圾收集 |
-gc |
监视Java堆状况，包括Eden区、2个Surviver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 |
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-gccapacity |
监视内容与-gc基本相同，但输出主要关注Java堆各个区域使用到的最大、最小空间 |
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-gcutil |
监视内容与-gc基本相同，但输出主要关注已使用空间占总空间的百分比 |
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-gccause |
监视内容与-gc基本相同，但是会额外输出导致上一次垃圾收集产生的原因 |
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-gcnew |
监视新生代垃圾收集状况 |
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-gcnewcapacity |
监视内容与-gcnew基本相同，但输出主要关注使用到的最大、最小空间 |
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-gcold |
监视老年代垃圾收集状况 |
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-gcoldcapacity |
监视内容与-gcold基本相同，但输出主要关注使用到的最大、最小空间 |
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-gcpermcapacity |
输出永久代使用到的最大、最小空间 |
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运行期编译状况 |
-compiler |
输出即时编译器编译过的方法、耗时等信息 |
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-printcompilation |
输出已经被即时编译的方法 |
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-t |
把时间戳列显示为输出的第一列。这个时间戳是从Java虚拟机的开始运行到现在的秒数。 |
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-h<lines> |
每显示lines行显示一次表头，其中lines为正整数。默认值为 0，即仅在第一行数据显示一次表头。例：-h5 每5行打印一次行头 |
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vmid |
java进程ID |
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interval |
显示信息的时间间隔，单位默认毫秒。也可以指定秒为单位，比如：1s。如果指定了该参数，jstat命令将每个这段时间显示一次统计信息。例：jstat -gc 32586 1000 等价于 jstat -gc 32586 1s |
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count |
显示数据的次数，默认值是无穷大，这将导致jstat命令一直显示统计信息，直到目标JVM终止或jstat命令终止 |
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3、jinfo： Java配置信息工具（Configuration Info for Java）
实时查看和调整虚拟机各项参数。jinfo可以在运行时修改部分参数并使之立即生效,但是并非所有参数都支持动态修改,只有被标记manageable可以被实时修改(通过命令java -XX:+PrintFlagsFinal | grep manageable 查看)，这个修改能力是极其有限的。
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，但如果想知道未被显式指定的参数的系统默认值，有两种方式：
(1) 使用jinfo的-flag选项进行查询
(2) JDK 6或以上版本,使用java -XX:+PrintFlagsFinal查看
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命令格式 |
jinfo [option] <pid> |
源码 |
tools.jar:sun.tools.jinfo.JInfo |
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-help或-h |
查看帮助信息 |
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-flag <name> |
查看JVM里参数名为name的值 |
比如在生产环境在不停应用前提下开启如下参数：发生OOM的时候自动生成dump堆快照和打印GC日志 -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:HeapDumpPath=/usr/local/oom.hprof -XX:+PrintGCDetails |
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-flag [+|-]<name> |
+启用或-停用JVM里参数名为name功能 |
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-flag <name>=<value> |
给名为name的JVM参数赋值 |
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-flags |
查看JVM各个flags信息 |
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-sysprops |
把虚拟机进程的System.getProperties()的内容打印出来 |
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<no option> |
不加option参数，例如：jinfo pid，会将-flags和-sysprops参数对应信息一起输出 |
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4、jmap：Java内存映像工具（ Memory Map for Java）
用于生成堆转储快照（一般称为heapdump或dump文件）。jmap的作用并不仅仅是为了获取堆转储快照，它还可以查询finalize执行队列、 Java堆和方法区的详细信息， 如空间使用率、当前用的是哪种收集器等。和jinfo命令一样,jmap有部分功能在Windows平台下是受限的,除了生成堆转储快照的-dump选项和用于查看每个类的实例、空间占用统计的-histo选项在所有操作系统中都可以使用之外，其余选项都只能在Linux/Solaris中使用。
如果不使用jmap命令，要想获取Java堆转储快照也还有一些比较“暴力”的手段：
（1）譬如使用-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError参数，可以让虚拟机在内存溢出异常出现之后自动生成堆转储快照文件;
（2）通过-XX:+HeapDumpOnCtrlBreak参数则可以使用[Ctrl]+[Break]键让虚拟机生成堆转储快照文件，这个jdk8已经不支持了
（3）在Linux系统下通过Kill -3命令发送进程退出信号“恐吓”一下虚拟机。这是获取线程Dump,不是堆转储。
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命令格式 |
jmap [option] <pid> |
源码 |
tools.jar:sun.tools.jmap.JMap |
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-help或-h |
查看帮助信息 |
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-dump |
生成Java堆转储快照。格式为-dump:[live,]format=b,file=<filename>,其中live子参数说明是否只dump出存活的对象 |
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-histo |
格式：-histo:[live]显示堆中对象统计信息，包装类、实例数量、合计容量, 其中live子参数说明是否只统计存活的对象 |
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-F |
当虚拟机进程对-dump、-histo选项没有响应时，可使用-F强制生成dump快照、histo统计信息，这个模式下live参数无效。只在Linux\Solaris平台下有效。 |
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-heap |
显示Java堆详细信息，如使用哪种垃圾回收器、参数配置、分代状况等。只在Linux\Solaris平台下有效。 |
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-permstat |
以ClassLoader为统计口径显示永久代内存状态。只在Linux\Solaris平台下有效。 |
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-finalizerinfo |
显示在FQueue中等待Finalizer线程执行finalize方法的对象。只在Linux\Solaris平台下有效。 |
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-clstats |
类加载器实例统计 |
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-J<flag> |
通过-J指定运行jmap的JVM参数＜flag＞。因为这些工具命令时开启一个java进程来运行，所以可以指定-J<flag>来控制工具进程的JVM运行参数，比如：jmap -J-d64 -heap 549,指定jmap进程的在64位JVM上运行, jmap -J-XX:+PrintGC -heap 549 开启打印GC参数等 |
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5、jhat：虚拟机堆转储快照分析工具（JVM Heap Analysis Tool）
jhat命令与jmap搭配使用，来分析jmap生成的堆转储快照。jhat内置了一个微型的HTTP/Web服务器，生成堆转储快照的分析结果后，可以在浏览器中查看,默认端口7000。 源码：tools.jar:com.sun.tools.hat.Main
但是在实际工作中，一般不用jhat,主要原因有两个方面：一是一般不会在部署应用程序的服务器上直接分析堆转储快照，即使可以这样做，也会尽量将堆转储快照文件复制到其他机器上进行分析， 因为分析工作是一个耗时而且极为耗费硬件资源的过程，既然都要在其他机器上进行，就没有必要再受命令行工具的限制了。另外一个原因是jhat的分析功能相对来说比较简陋，后文将会介绍到的VisualVM，以及专业用于分析堆转储快照文件的Eclipse Memory Analyzer-MAT、IBM HeapAnalyzer（用于分析IBM J9虚拟机生成的映像文件，各个虚拟机产生的映像文件格式并不一致，所以分析工具也不能通用）等工具，都能实现比jhat更强大专业的分析功能。
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#第一步 导出堆 [root@wjy ~]$ jmap -dump:live,file=b.bin 81301 Dumping heap to /home/wjy/b.bin ... Heap dump file created #第二步：分析堆文件 [root@wjy ~]$ jhat test.bin Dump file created Sat Dec 02 20:50:03 CST 2023 Snapshot read, resolving... Resolving 76633 objects... Chasing references, expect 15 dots............... Eliminating duplicate references............... Snapshot resolved. Started HTTP server on port 7000 Server is ready. 显示Server is ready.的提示后，用户在浏览器中输入http://localhost:7000/可以看到分析结果。
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All classes including platform |
显示出堆中所包含的所有的类 |
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Show all members of the rootset |
从根集能引用到的对象 |
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Show instance counts for all classes (including platform) |
显示平台包括的所有类的实例数量 |
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Show instance counts for all classes (excluding platform) |
显示平台外的所有对象信息 |
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Show heap histogram |
堆实例的分布表（堆直方图）, 默认以包为单位进行分组显示，分析内存泄漏问题主要会使用到其中的“Heap Histogram”（与jmap -histo功能一样）, 可以找到内存中总容量最大的对象 |
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Show finalizer summary |
显示析构器汇总信息 |
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Execute Object Query Language (OQL) query |
执行对象查询语句, 使用标准的对象查询语言 类似SQL的语法对内存中的对象进行查询统计 |
6、jstack：Java堆栈跟踪工具（Stack Trace for Java）
用于生成虚拟机当前时刻的线程快照（一般称为threaddump或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。
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命令格式 |
jstack [option] <pid> |
源码 |
tools.jar:sun.tools.jstack.JStack |
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-help或-h |
查看帮助信息 |
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-F |
当正常输出的请求不被响应时，强制输出线程堆栈 |
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-l |
除堆栈外，显示关于锁的附加信息 |
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-m |
如果调用本地方法的话，可以显示C/C++的堆栈 |
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从JDK 5起， java.lang.Thread类新增了一个getAllStackTraces()方法用于获取虚拟机中所有线程的StackTraceElement对象。 使用这个方法可以通过简单的几行代码完成jstack的大部分功能， 在实际项目中不妨调用这个方法做个管理员页面， 可以随时使用浏览器来查看线程堆栈，下面是对应jsp页面代码: <%@ page import="java.util.Map">
<html> <head> <title>服务器线程信息</title> </head> <body> <pre> <% for (Map.Entry<Thread, StackTraceElement[]> trace : Thread.getAllStackTraces().entrySet()){ Thread thread = (Thread)trace.getKey(); StackTraceElement[] stack = (StackTraceElement[]) trace.getValue(); if (thread.equals(Thread.currentThread())) { continue; } out.print("\n线程： " + thread.getName() + "\n"); for (StackTraceElement element : stack) { out.print("\t"+element+"\n"); } } %> </pre> </body> </html> |
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非jsp实现：https://www.cnblogs.com/cac2020/p/16737269.html |
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附：JDK附带的全部（包括曾经存在但已经在最新版本中被移除的）工具及其简要用途。
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1、基础工具：用于支持基本的程序创建和运行 |
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appletviewer |
在不使用Web浏览器的情况下运行和调试Applet,从jdk11中移除 |
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extcheck |
检查jar冲突的工具，从jdk9中被移除 |
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jar |
创建和管理jar文件 |
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java |
Java运行工具 用于运行class文件和jar文件 |
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javac |
用于编译java编程语言的编译器 |
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javadoc |
java的api文档生成器 |
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javah |
C语言头文件和Stub函数生成器，用于编写JNI方法 |
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javap |
java字节码分析工具 |
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jlink |
将Module和它的依赖打包成一个运行时镜像文件 |
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jdb |
基于JPDA协议的调试器，以类似于GDB的方式进行调试java代码 |
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jdeps |
java类依赖性分析器 |
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jdeprscan |
用于搜索jar包中使用了“deprecated”的类，从jdk9开始提供 |
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2、安全： 用于程序签名、 设置安全测试等 |
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keytool |
管理密钥库和证书。主要用于获取或缓存Kerberos协议的票据授权票据。允许用户查看本地凭据缓存和密钥表中的条目（用于Kerberos协议） |
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jarsigner |
生成并验证jar签名 |
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policytool |
管理策略文件的GUI工具，用于管理用户策略文件（.java.policy），在jdk10中被移除 |
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3、国际化： 用于创建本地语言文件 |
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native2ascii |
本地编码到ASCII编码的转换器（Native-to-ASCII Converter）,用于“任意受支持的字符编码”和与之对应的“ASCII编码和Unicode转义”之间的相互转换 |
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4、远程方法调用： 用于跨Web或网络的服务交互 |
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rmic |
Java RMI编译器，为使用JRMP或IIOP协议的远程对象生成Stub、Skeleton和Tie类，也用于生成OMG IDL。 |
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rmiregistry |
远程对象注册表服务，用于在当前主机的指定端口上创建并启动一个远程对象注册表。 |
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rmid |
启动激活系统守护进程，允许在虚拟机中注册或激活对象 |
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serialver |
生成并返回指定类的序列化版本ID |
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5、Java IDL与RMI-IIOP： 在JDK 11中结束了十余年的CORBA支持， 这些工具不再提供 |
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tnameserv |
提供对命名服务的访问 |
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idlj |
IDL转Java 编译器(IDL-to-Java Compiler)，生成映射OMG IDL接口的Java源文件，并启用以Java 编程语言编写的使用CORBA功能的应用程序的Java 源文件。IDL意即接口定义语言Interface Definition Language |
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orbd |
对象请求代理守护进程(Object Request Broker Daemon)，提供从客户端查找和调用CORBA环境服务端上的持久化对象的功能。使用ORBD代替瞬态命名服务tnameserv。ORBD包括瞬态命名服务和持久命名服务。ORBD工具集成了服务器管理器、互操作命名服务和引导名称服务器的功能。当客户端想进行服务器时定位、注册和激活功能时，可以与servertool一起使用 |
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servertool |
为应用程序注册、注销、启动和关闭服务器提供易用的接口 |
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6、部署工具： 用于程序打包、 发布和部署 |
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javapackager |
打包、签名java和javaFX应用程序，在jdk11中被移除 |
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pack200 |
使用Java GZIP压缩器将JAR文件转换为压缩的Pack200文件。压缩的压缩文件是高度压缩的jar,可以直接部署，节省带宽并减少下载时间 |
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unpack200 |
将Pack200生成的打包文件解压提取为jar文件 |
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7、Java Web Start |
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javaws |
启动Java Web Start并设置各种选项的工具。在jdk11中移除 |
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8、性能监控和故障处理：用于监控分析java虚拟机运行信息，排查问题 |
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jps |
JVM Process Status Tool,显示指定系统内所有的HotSpot虚拟机进程 |
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jstat |
JVM Statistics Monitoring Tool,用于收集Hotspot虚拟机各方面的运行数据 |
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jstatd |
JVM Statistics Monitoring Tool Daemon,jstat的守护程序，启动一个RMI服务器应用程序，用于监视测试的HotSpot虚拟机的创建和终止，并提供一个界面，允许远程监控工具附件到在本地上运行的虚拟机。在jdk9中集成到了JHSDB中。 |
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jinfo |
Configuration Info for Java,显示虚拟机配置信息。在jdk9中集成到了JHSDB中。 |
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jmap |
Memory Map for Java,生成虚拟机的内存转储快照（heapdump文件）。在jdk9中集成到了JHSDB中 |
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jhat |
JVM Heap Analysis Tool,用于分析堆转储快照，它会建立一个HTTP/Web服务器，让用户可以在浏览器上查看分析结果。在jdk9中被JHSDB代替 |
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jstack |
Satck Trace for Java,显示虚拟机的线程快照。在jdk9中集成到了JHSDB中。 |
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jhsdb |
Java HotSpot Debugger,一个基于Serviceability Agent的HotSpot的进程调试器，从jdk9开始提供 |
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jsadebugd |
Java Serviceability Agent Debug Daemon,适用于java的可维护性代理调试守护程序，主要用于附加到指定的java进程、核心文件或充当一个调试服务器 |
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jcmd |
JVM Command，虚拟机诊断命令工具，将诊断命令请求发送到正在运行的Java虚拟机。从jdk7开始提供 |
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jconsole |
Java Console,用于监控java虚拟机的使用JMX规范的图形工具。它可以监控本地和远程java虚拟机，还可以监控和管理应用程序 |
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jmc |
Java Mission Control，包含用于监控和管理Java应用程序的工具，而不会引入与这些工具相关联的性能开销。开发者可以使用jmc命令来创建JMC工具，从JDK7Update 40开始集成到OracleJDK中 |
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jvisualvm |
Java VisualVM，一种图形化工具，可在Java虚拟机中运行时提供有关基于Java技术的应用程序(Java应用程序)的详细信息。Java VisualVM 提供内存和CPU分析、堆转储分析、内存泄漏检测、MBcan访问和垃圾收集。从JDK6Update7开始提供;从JDK9开始不再打包入JDK中，但仍保持更新发展，可以独立下载 |
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9、WebService工具： 与CORBA一起在JDK 11中被移除 |
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schemagen |
用于XML绑定的Schema生成器，用于生成XML Schema文件 |
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wsgen |
XML Web Service 2.0的Java API，生成用于JAX-WS Web Service的JAX-WS便携式产物 |
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wsimport |
XML Web Service 2.0的Java API，主要用于根据服务端发布的WSDL文件生成客户端 |
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xjc |
主要用于根据XML Schema文件生成对应的Java类 |
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10、REPL和脚本工具 |
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jshell |
基于java的Shell REPL(Read-Eval-Print Loop)交互工具 |
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jjs |
对Nashorn引擎的调用入口。Nashorn是基于java实现的一个轻量级高性能JavaScript运行环境 |
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jrunscript |
Java命令行脚本外壳工具（Command Line Script Shell）,主要用于解释执行JavaScript、Groovy、Ruby等脚本语言。 |
