JVM调优工具和GC日志

一、JDK自带调优工具jvisualvm

1、启动jvisualvm，打开cmd，输入jvisualvm就会打开jvisualvm工具

启动好是这样的。左侧可以看到本地Test类在运行

双击打开可以看到JVM基本参数设置和运行环境

安装Visual GC插件，打开工具》插件，点击编辑

打开VisualVM网站地址VisualVM: Home

点击Plugins Offlin，选择与自己JDK版本对应的工具

复制插件链接地址

在此处粘贴，点击确定

点击可用插件》点击安装》点击下一步》完成

点击左侧VisualVM》Visual GC，可以看到内存分布情况。整个区域总体分为三部分：

spaces：代表虚拟机内存分布情况，虚拟机被分为Metaspace(元空间)、 Old、Eden、S0、S1
graphs：内存使用详细介绍

Compile Time(编译时间)：10638 compiles 表示编译总数，23.732s表示编译累计时间。一个脉冲表示一次JIT编译，窄脉冲表示持续时间短，宽脉冲表示持续时间长。
Class Loader Time(类加载时间): 8214 loaded表示加载类数量, 41 unloaded 表示卸载的类数量，7.858s表示类加载花费的时间
GC Time(GC Time)：39 collections表示垃圾收集的总次数，475.316s表示垃圾收集花费的时间，last cause表示最近垃圾收集的原因
Eden Space(Eden 区)：(84.500M表示最大容量，29.000M表示当前容量)，8.134M表示当前使用情况，36 collections表示垃圾收集次数，269.053ms表示垃圾收集花费时间
Survivor 0/Survivor 1(S0和S1区)：(28.000M表示最大容量，27.500M表示当前容量)，之后的值是20.521M是当前使用情况
Old Gen(老年代)：(171.000M表示最大容量，55.000M表示当前容量)， 32.225表示当前使用情况，3 collections表示垃圾收集次数，206.262ms表示垃圾收集花费时间
Metaspace(元空间)：(1.0459.000M表示最大容量，53.289M表示当前容量)，50.248M表示当前使用情

histogramspaces区域：survivor区域参数跟年龄柱状图

二、阿里调优工具Arthas

1、操作系统环境

CentOS Linux release 7.9.2009 64位

2、安装Arthas

官网地址：Arthas，使用如下指令下载arthas-boot.jar包

curl -O https://arthas.aliyun.com/arthas-boot.jar

3、开始使用

在使用Arthas工具前，确保JDK的环境变量是OK的！！！

启动指令：java -jar arthas-boot.jar

第一个红色箭头是启动调优工具Arthas，第二个箭头上一行显示* [1] 11141 Arthas，表示有个Arthas程序在运行，进程号是11141。这是自己编写的代码，类名是Arthas，不要弄混了哟！！！假如有多个程序会列出多个。

1）、输入1表示查看该进程信息，使用dashborad命令可以查看整个进程的运行情况，线程、内存、GC、运行环境信息。会定时刷新。第一部分显示哪个进程占用CPU最高，第二部分显示内存堆eden区、老年代使用情况，第三部分显示程序运行时环境。

2）、使用thread查看程序线程详情

3）、使用thread [pid]查看线程堆栈，如下显示哪一行代码一直占用内存。

4）、使用thread -b查看死锁

5)、使用thread [pid]查看线程堆栈

6）、使用jad Arthas反编译.class文件

7）、查看某个类的成员变量，

ognl @Arthas@hashSet //如果类在编译时加了包名，这里就要写全包名。因为我在编译时把包名注释掉了，所以这里就不用写包名了

8）、动态修改线上代码

ognl '@Arthas@hashSet.add("我是baby")'

9）、退出Arthas

如果只是退出当前的连接，可以用quit或者exit命令。Attach 到目标进程上的 arthas 还会继续运行，端口会保持开放，下次连接时可以直接连接上。如果想完全退出 arthas，可以执行stop命令。

以上只介绍了一些常用指令，更多进阶功能请查看Arthas官方文档。

三、GC日志

1、GC日志打印输出到文件

在java里我们可以通过一些配置将程序运行时的GC日志全部打印出来，然后通过专业的工具进行日志分析，分析GC日志，调优JVM参数。

首先在JVM参数配置GC日志参数：

-Xloggc:./gc-%t.log -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCDateStamps -XX:+PrintGCTimeStamps -XX:+PrintGCCause -XX:+UseGCLogFileRotation -XX:NumberOfGCLogFiles=10 -XX:GCLogFileSize=100M 
各参数含义：
-Xloggc:./gc-%t.log：指定GC日志文件的名称和位置。%t是一个占位符，将被替换为当前的毫秒级时间。./表示当前目录，文件名以"gc-"开头。

-XX:+PrintGCDetails：启用打印每个GC事件的详细信息，包括GC前后的堆大小、GC的持续时间以及GC的原因。

-XX:+PrintGCDateStamps：启用打印每个GC事件的时间戳。

-XX:+PrintGCTimeStamps：启用打印每个GC事件距离JVM启动的经过时间。

-XX:+PrintGCCause：启用打印每个GC事件的原因，例如通过System.gc()调用触发的全GC，或者通过分配失败触发的并发GC。

-XX:+UseGCLogFileRotation：启用日志文件的轮转，当日志文件达到指定的大小限制时，将关闭该文件并创建一个新的日志文件。这样可以确保GC日志不会占用过多的磁盘空间。

-XX:NumberOfGCLogFiles=10：设置要保留的GC日志文件的最大数量。当达到最大数量时，最旧的日志文件将被删除。

-XX:GCLogFileSize=100M：设置每个GC日志文件的大小。当文件达到此大小时，将关闭该文件并创建一个新的日志文件。该值以兆字节（M）为单位指定。

接着我们结合以上参数启动应用程序

java -jar -Xloggc:./gc-%t.log -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCDateStamps -XX:+PrintGCTimeStamps -XX:+PrintGCCause -XX:+UseGCLogFileRotation -XX:NumberOfGCLogFiles=10 -XX:GCLogFileSize=100M test-server.jar

项目启动成功后，看到一个GC的文件：gc-2023-05-12_09-31-01.log.0.current

2、GC日志文件输出内容的含义

打开GC日志文件可以看到GC回收信息，例如Full GC

我们摘取其中一条来说一下各个含义：

2023-05-12T09:31:02.051+0800: 0.657: [Full GC (Metadata GC Threshold) [PSYoungGen: 6973K->0K(418816K)] [ParOldGen: 104K->6713K(267776K)] 7077K->6713K(686592K), [Metaspace: 20825K->20825K(1069056K)], 0.0140138 secs] [Times: user=0.08 sys=0.03, real=0.01 secs]

2023-05-12T09:31:02.051+0800: //发生Full gc的日期时间
0.657 //JVM启动开始计算到本次触发Full gc经过的时间
[Full GC (Metadata GC Threshold) // 发生Full gc的原因
[PSYoungGen: 6973K->0K(418816K)] //年轻代，6973是触发Full gc之前的年轻代大小，0发生后大小，418816年轻代总大小
[ParOldGen: 104K->6713K(267776K)] //老年代，含义同PSYoungGen
7077K->6713K(686592K) //
[Metaspace: 20825K->20825K(1069056K)] //元空间，
0.0140138 secs] // 该时间点GC总耗时
[Times: user=0.08 sys=0.03, real=0.01 secs] //GC事件的时间统计信息。user 表示用户态的CPU时间，sys 表示内核态的CPU时间，real 表示实际经过的时间。

很明显Full gc回收的原因是因为元空间不够导致，那么针对这个原因，我们可以把元空间设置大一些，例如：

java -jar -Xloggc:./gc-%t.log -XX:MetaspaceSize=256M -XX:MaxMetaspaceSize=256M -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCDateStamps -XX:+PrintGCTimeStamps -XX:+PrintGCCause -XX:+UseGCLogFileRotation -XX:NumberOfGCLogFiles=10 -XX:GCLogFileSize=100M test-server.jar

先停掉应用程序，删除原来gc日志文件，使用上面的启动参数重新启动一下，发现没有Full gc了。

3、CMS、G1的GC日志

我们上面说明了JVM默认ParallelGC日志文件格式及内容的含义，在JVM里面还有其他的GC垃圾收集器，例如CMS、G1，这两款垃圾收集器的GC日志文件与ParallelGC大同小异。

使用CMS垃圾收集器，在参数的最后增加-XX:+UseParNewGC -XX:+UseConcMarkSweepGC

java -jar -Xloggc:./gc-%t.log -XX:MetaspaceSize=256M -XX:MaxMetaspaceSize=256M -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCDateStamps -XX:+PrintGCTimeStamps -XX:+PrintGCCause -XX:+UseGCLogFileRotation -XX:NumberOfGCLogFiles=10 -XX:GCLogFileSize=100M -XX:+UseParNewGC -XX:+UseConcMarkSweepGC test-server.jar

查看日志内容：

使用G1垃圾收集器，在参数的最后增加-XX:+UseG1GC

java -jar -Xloggc:./gc-%t.log -XX:MetaspaceSize=256M -XX:MaxMetaspaceSize=256M -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCDateStamps -XX:+PrintGCTimeStamps -XX:+PrintGCCause -XX:+UseGCLogFileRotation -XX:NumberOfGCLogFiles=10 -XX:GCLogFileSize=100M -XX:+UseG1GC test-server.jar

查看日志内容：