java_监控工具jvisualvm

转：使用 VisualVM 进行性能分析及调优

启动：jvisualvm 首先到JDK安装目录/bin目录下，双击jvisualvm.exe文件启动

需要注意的是:当OS所在分区是FAT格式时，VisualVM无法获取相关信息！

一、背景知识

性能分析的主要方式

监视：监视是一种用来查看应用程序运行时行为的一般方法。通常会有多个视图（View）分别实时地显示 CPU 使用情况、内存使用情况、线程状态以及其他一些有用的信息，以便用户能很快地发现问题的关键所在。
转储：性能分析工具从内存中获得当前状态数据并存储到文件用于静态的性能分析。Java 程序是通过在启动 Java 程序时添加适当的条件参数来触发转储操作的。它包括以下三种：
- 系统转储：JVM 生成的本地系统的转储，又称作核心转储。一般的，系统转储数据量大，需要平台相关的工具去分析，如 Windows 上的 windbg 和 Linux 上的 gdb。
- Java 转储：JVM 内部生成的格式化后的数据，包括线程信息，类的加载信息以及堆的统计数据。通常也用于检测死锁。
- 堆转储：JVM 将所有对象的堆内容存储到文件。
快照：应用程序启动后，性能分析工具开始收集各种运行时数据，其中一些数据直接显示在监视视图中，而另外大部分数据被保存在内部，直到用户要求获取快照，基于这些保存的数据的统计信息才被显示出来。快照包含了应用程序在一段时间内的执行信息，通常有 CPU 快照和内存快照两种类型。
- CPU 快照：主要包含了应用程序中函数的调用关系及运行时间，这些信息通常可以在 CPU 快照视图中进行查看。
- 内存快照：主要包含了内存的分配和使用情况、载入的所有类、存在的对象信息及对象间的引用关系等。这些信息通常可以在内存快照视图中进行查看。

性能分析：性能分析是通过收集程序运行时的执行数据来帮助开发人员定位程序需要被优化的部分，从而提高程序的运行速度或是内存使用效率，主要有以下三个方面：
- CPU 性能分析：CPU 性能分析的主要目的是统计函数的调用情况及执行时间，或者更简单的情况就是统计应用程序的 CPU 使用情况。通常有 CPU 监视和 CPU 快照两种方式来显示 CPU 性能分析结果。
- 内存性能分析：内存性能分析的主要目的是通过统计内存使用情况检测可能存在的内存泄露问题及确定优化内存使用的方向。通常有内存监视和内存快照两种方式来显示内存性能分析结果。
- 线程性能分析：线程性能分析主要用于在多线程应用程序中确定内存的问题所在。一般包括线程的状态变化情况，死锁情况和某个线程在线程生命期内状态的分布情况等

VisualVM 安装

VisualVM 是一个性能分析工具，自从 JDK 6 Update 7 以后已经作为 Oracle JDK 的一部分，位于 JDK 根目录的 bin 文件夹下。VisualVM 自身要在 JDK6 以上的版本上运行，但是它能够监控 JDK1.4 以上版本的应用程序。下面主要介绍如何安装 VisualVM 以及各种 VisualVM 上的插件。

安装 VisualVM

VisualVM 项目的官方网站目前提供英文版本和多语言支持版本下载。多语言版本主要支持英语、日语以及中文三种语言。如果下载安装多语言版本的 VisualVM，安装程序会依据操作系统的当前语言环境去安装相应 VisualVM 的语言版本。最新 VisualVM 版本主要支持的操作系统包括：Microsoft Windows (7, Vista, XP, Server)、Linux、Sun Solaris、Mac OS X、HP-UX 11i。本文以 Microsoft Windows XP 为安装环境并支持中文。

从 VisualVM 项目的官方网站上下载 VisualVM 安装程序。
将 VisualVM 安装程序解压缩到本地系统。
导航至 VisualVM 安装目录的 bin 目录，然后启动 jvisualvm.exe。

安装 VisualVM 上的插件

VisualVM 插件中心提供很多插件以供安装向 VisualVM 添加功能。可以通过 VisualVM 应用程序安装，或者从 VisualVM 插件中心手动下载插件，然后离线安装。另外，用户还可以通过下载插件分发文件 (.nbm 文件 ) 安装第三方插件为 VisualVM 添加功能。

从 VisualVM 插件中心安装插件安装步骤 :

从主菜单中选择“工具”>“插件”。
在“可用插件”标签中，选中该插件的“安装”复选框。单击“安装”。
逐步完成插件安装程序。

图 1. VisualVM 插件管理器

根据 .nbm 文件安装第三方插件安装步骤 :

从主菜单中选择“工具”>“插件”。
在“已下载”标签中，点击"添加插件"按钮，选择已下载的插件分发文件 (.nbm) 并打开。
选中打开的插件分发文件，并单击"安装"按钮，逐步完成插件安装程序。

图 2. 通过 .nbm 文件安装 VisualVM 插件

功能介绍

下面我们将介绍性能分析的几种常见方式以及如何使用 VisualVM 性能分析工具进行分析。

内存分析

VisualVM 通过检测 JVM 中加载的类和对象信息等帮助我们分析内存使用情况，我们可以通过 VisualVM 的监视标签和 Profiler 标签对应用程序进行内存分析。

在监视标签内，我们可以看到实时的应用程序内存堆以及永久保留区域的使用情况。

图 3. 内存堆使用情况

图 4. 永久保留区域使用情况

此外，我们也可以通过 Applications 窗口右击应用程序节点来启用“在出现 OOME 时生成堆 Dump”功能，当应用程序出现 OutOfMemory 例外时，VisualVM 将自动生成一个堆转储。

图 5. 开启“在出现 OOME 时生成堆”功能

在 Profiler 标签，点击“内存”按钮将启动一个内存分析会话，等 VisualVM 收集和统计完相关性能数据信息，将会显示在性能分析结果。通过内存性能分析结果，我们可以查看哪些对象占用了较多的内存，存活的时间比较长等，以便做进一步的优化。

此外，我们可以通过性能分析结果下方的类名过滤器对分析结果进行过滤。

图 6. 内存分析结果

CPU 分析

VisualVM 能够监控应用程序在一段时间的 CPU 的使用情况，显示 CPU 的使用率、方法的执行效率和频率等相关数据帮助我们发现应用程序的性能瓶颈。我们可以通过 VisualVM 的监视标签和 Profiler 标签对应用程序进行 CPU 性能分析。

在监视标签内，我们可以查看 CPU 的使用率以及垃圾回收活动对性能的影响。过高的 CPU 使用率可能是由于我们的项目中存在低效的代码，可以通过 Profiler 标签的 CPU 性能分析功能进行详细的分析。如果垃圾回收活动过于频繁，占用了较高的 CPU 资源，可能是由内存不足或者是新生代和旧生代分配不合理导致的等。

图 7. CPU 使用情况

在 Profiler 标签，点击“CPU”按钮启动一个 CPU 性能分析会话 ,VisualVM 会检测应用程序所有的被调用的方法。当进入一个方法时，线程会发出一个“method entry”的事件，当退出方法时同样会发出一个“method exit”的事件，这些事件都包含了时间戳。然后 VisualVM 会把每个被调用方法的总的执行时间和调用的次数按照运行时长展示出来。

此外，我们也可以通过性能分析结果下方的方法名过滤器对分析结果进行过滤。