jvisualvm 工具使用

VisualVM 是Netbeans的profile子項目，已在JDK6.0 update 7 中自帶(java啟動時不需要特定參數，監控工具在bin/jvisualvm.exe)。

 

https://visualvm.dev.java.net/

 

一、介紹

VisualVM，能夠監控線程，內存情況，查看方法的CPU時間和內存中的對 象，已被GC的對象，反向查看分配的堆棧(如100個String對象分別由哪幾個對象分配出來的).

 

從界面上看還是比較簡潔的，左邊是樹形結構，自動顯示當前本機所運行的Java程序，還可以添加遠程的Java VM，其中括號里面的PID指的是進程ID。OverView界面顯示VM啟動參數以及該VM對應的一些屬性。Monitor界面則是監控Java堆大小，Permgen大小，Classes和線程數量。jdk不同版本中界面會不太一致，如有的含cpu監控，有的則不含（jdk1.6.0_10未包含）。

 

官網上關於jvisualvm的用法介紹 

http://docs.oracle.com/javase/6/docs/technotes/tools/share/jvisualvm.html  

 

作用：JVM和監控的應用程序運行在不同的服務器上，減輕應用程序的負擔，特別是HeapDump的時候，應用常能夠續負擔很大。 

 

VisualVM使用簡單，幾乎0配置，功能還是比較豐富的，幾乎囊括了其它JDK自帶命令的所有功能。

• 內存信息
• 線程信息
• Dump堆（本地進程）
• Dump線程（本地進程）
• 打開堆Dump。堆Dump可以用jmap來生成。
• 打開線程Dump
• 生成應用快照（包含內存信息、線程信息等等）
• 性能分析。 :idea: CPU分析（各個方法調用時間，檢查哪些方法耗時多），內存分析（各類對象占用的內存，檢查哪些類占用內存多）
• ……

 

二、配置

 

本地監控不需要配置，只要打開某個JAVA程序就會自動的加入到本地監控中。

 

遠程監控： 本機的VisualVM就必須和遠程的JVM要進行通信,  Visualvm目前支持兩種remote connection方式，分別是jstatd和JMX方式。

遠程監控某個中間件時，需要修改中間件的啟動文件，添加上關於jmx等的信息。

 

1、遠程監控tomcat，jmx方式。

服務器 上的 tomcat 配置 jvm 啟動參數。
在 tomcat 的 catalina.bat 中添 加如下參數: 
JAVA_OPTS="$JAVA_OPTS -Djava.rmi.server.hostname=192.168.0.237    
                      -Dcom.sun.management.jmxremote.port=18999
                      -Dcom.sun.management.jmxremote.ssl=false 
                      -Dcom.sun.management.jmxremote.authenticate=false"

上述參數未設用戶名與密碼登錄。

  客戶端VisualVM配置 (我客戶端用的是WinXP).
     a.直接反鍵點擊Remote，選擇Add Remote Host...
     b.在彈出的界面中輸入遠程機器的IP地址(192.168.0.237)，這個IP地址會加入到Remote節點下.
     c.反鍵點擊這個IP地址，選擇Add JMX Connection, 在彈出的界面中輸入剛配置的端口號(18999), 這個連接會加入到該IP節點下.
     d.反鍵點擊這個連接，選擇Open.

此處參數設置與jconsole工具遠程監控tomcat相同。

2、監視websphere服務器JVM的配置

 http://xjsunjie.blog.51cto.com/999372/1331880

jconsole & jvisualvm遠程監視websphere服務器JVM的配置案

 在啟動文件里配置。

 

3、jstatd 配置。

 

 

三、使用

http://zhouanya.blog.51cto.com/4944792/1370017

 

四、使用實例

1、插件“Visual GC"使用。

轉自：http://supercharles888.blog.51cto.com/609344/1179790

安裝 ”Visual GC"插件:

這個插件是jvisualvm的插件，它非常強大，可以動態的對指定的進程進行監控，並且來通過統計面板來分類顯示出各項任務/事件的總時間開銷：

安裝方法： Tool->Plugin->Available Plugins:

重啟Visual VM 之后，就可以看到這個"Visual GC"已經被正確的顯示了。

 

實戰： 用Visual VM和Visual GC來優化我們的Eclipse啟動：

首先，我們啟動eclipse:

在ps -ef|grep eclipse（windows則是任務管理器）中，我們可以從看到這個進程id為32561

我們從Visual VM中找到對應的process id:

我們切換到 “Visual GC"標簽頁，它會顯示啟動eclipse的所有測量數據：

分析：

從上圖中我們可以很明顯的看出來，主要的時間開銷在以下2方面：

(1)編譯時間有點長，用了3.794秒，這個時間主要是用來校驗eclipse平台本身的字節碼了，所以我們需要關閉字節碼校驗，讓啟動時候不會去校驗平台本身（也是java寫的）的字節碼，為了達到這個目的，我們只需要在eclipse啟動參數中加上-Xverify:none

如下所示，因為我們用的是Spring Source Tool Suite,所以我們在STS.ini中增加這一行。

(2)另外一個大問題就是類加載時間，它有2部分組成，因為類有2部分組成，一是eclipse平台自帶的類，二是它所使用的插件的類文件，我們可以在eclipse啟動的時候關閉不必要的插件加載來減少類加載時間，方法是Preference->General->Startup and Shutdown

校驗結果：

現在我們把eclipse關閉並且重新打開，這會啟動一個新的進程，id為32696,我們把這次Visual GC的測量圖和原來的進行比較：

從這里可以看出來，時間被明顯的縮短了，編譯時間從3.794秒縮短到2.155秒，提升百分比為43.1%。而類加載時間從18.424秒縮短到10.208秒，提升百分比為44.6%。

額外步驟：

對於一些其他的啟動參數，比如初始內存，最大內存，Gem,Perm的參數。

 

2、將dump的文件，使用其進行查看。

1）dump文件。

 

2）將dump文件傳至jvisualvm本機，點擊”文件“-》”裝入“，選擇第一步生成的dump文件。

a.摘要標簽

 

可查看dump的各項信息。

b.類 標簽

雙擊某個類，點擊實例視圖。

c.實例試圖

 

五、遠程監控內存泄露、解決內存溢出問題

1)內存泄露、溢出的異同

同：都會導致應用程序運行出現問題，性能下降或掛起。

異：

v內存泄露是導致內存溢出的原因之一；內存泄露積累起來將導致內存溢出。

v內存泄露可以通過完善代碼來避免；內存溢出可以通過調整配置來減少發生頻率，但無法徹底避免。

2)監測內存泄漏

·內存泄漏是指程序中間動態分配了內存，但在程序結束時沒有釋放這部分內存，從而造成那部分內存不可用的情況，重啟計算機可以解決，但也有可能再次發生內存泄露，內存泄露和硬件沒有關系，它是由軟件設計缺陷引起的。  

·內存泄漏可以分為4類：

a. 常發性內存泄漏。發生內存泄漏的代碼會被多次執行到，每次被執行的時候都會導致一塊內存泄漏。

b.偶發性內存泄漏。發生內存泄漏的代碼只有在某些特定環境或操作過程下才會發生。常發性和偶發性是相對的。對於特定的環境，偶發性的也許就變成了常發性的。所以測試環境和測試方法對檢測內存泄漏至關重要。

c.一次性內存泄漏。發生內存泄漏的代碼只會被執行一次，或者由於算法上的缺陷，導致總會有一塊僅且一塊內存發生泄漏。比如，在類的構造函數中分配內存，在析構函數中卻沒有釋放該內存，所以內存泄漏只會發生一次。

d.隱式內存泄漏。程序在運行過程中不停的分配內存，但是直到結束的時候才釋放內存。嚴格的說這里並沒有發生內存泄漏，因為最終程序釋放了所有申請的內存。但是對於一個服務器程序，需要運行幾天，幾周甚至幾個月，不及時釋放內存也可能導致最終耗盡系統的所有內存。所以，我們稱這類內存泄漏為隱式內存泄漏。

3)Heap dump 分析

每隔一段時間給所檢測的java應用做一次heap dump：

（或者在響應應用pid上鼠標右鍵heap dump）彈出以下提示框：

在應用服務器將此文件下載到jvisual vm所在的機器上，file--load打開此文件，如下面三圖所示：

對比上面三個截圖，發現似乎有個東西在急速飆升，仔細一看是這個對象：org.eclipse.swt.graphics.Image 在第一章圖中這個還沒排的上，第二次dump已經上升到5181個，第三次就是7845個了。漲速相當快，而且和任務管理器里面看到的GDI數量增漲一致，就是它了。

問題到這兒就比較清楚了，回到代碼里面仔細一看可以發現，是某個地方反復的用圖片來創建Image對象導致的，改掉以后搞定問題。

到這里其實我想說的是，Java使用起來其實要比C++更容易導致內存泄漏。對於C++來說，每一個申請的對象都必須明確釋放，任何沒有釋放的對象都會導致memleak，這是不可饒恕的，而且這類問題已經有很多工具和方法來解決。但是到了Java里面情況就不同了，對於Java程序員來說對象都是不需要也無法主動銷毀的，所以一般的思路是：隨用隨new，用完即丟。很多對象具體的生命周期可能連寫代碼的人自己也不清楚，或者不需要清楚，只知道某個時刻垃圾收集器會去做的，不用管。但很可能某個對象在“用完即丟”的時候在另一個不容易發現的地方被保存了一個引用，那么這個對象就永遠不會被回收。更加糟糕的是整個程序從設計之初就沒有考慮過對象回收的問題，對於C++程序員來說memleak必然是一個設計錯誤，但是對Java程序員來說這只是一個疏忽，而且似乎沒有什么好的辦法來避免。今天看到的這個問題是因為GDI泄漏會造成嚴重后果才被重視，但如果僅僅是造成內存泄漏，那這個程序可能得連續跑上個十天半個月才會發現問題。最后就是，對於c++，錯誤的代碼在測試階段就可以快速的偵測出哪怕一個byte的memleak並加以改正，但是對於java程序，理論上沒有哪個工具能夠知道是不是有泄漏，因為除了作者自己以外沒有人能夠知道一個被引用的對象是不是應該被銷毀，只有通過大量的，長期的壓力測試才能發現問題，這是很危險的一件事情。

 

4)解決內存溢出問題

1、java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space

JVM管理兩種類型的內存，堆和非堆。堆是在JVM啟動時創建；非堆是留給JVM自己用的，用來存放類的信息的。它和堆不同，運行期內GC不會釋放空間。如果web app用了大量的第三方jar或者應用有太多的class文件而恰好MaxPermSize設置較小，超出了也會導致這塊內存的占用過多造成溢出，或者tomcat熱部署時侯不會清理前面加載的環境，只會將context更改為新部署的，非堆存的內容就會越來越多。

PermGen space的全稱是Permanent Generation space，是指內存的永久保存區域，這塊內存主要是被JVM存放Class和Meta信息的，Class在被Loader時就會被放到PermGen space中，它和存放類實例(Instance)的Heap區域不同，GC(Garbage Collection)不會在主程序運行期對PermGen space進行清理，所以如果你的應用中有很CLASS的話，就很可能出現PermGen space錯誤，這種錯誤常見在web服務器對JSP進行pre compile的時候。如果你的WEB APP下都用了大量的第三方jar, 其大小超過了jvm默認的大小(4M)那么就會產生此錯誤信息了。

如上圖所示，PermGen在程序運行一段時間后超出了我們指定的128MB，通過Classes視圖看到，Java在運行的同時加載了大量的類到內存中。PermGen會存儲Jar或者Class的描述信息；所以在class大量增加的同時PermGen超出了我們指定的范圍。為了讓應用穩定，我們需要探尋新的PermGen范圍。檢測時段時候后（如下圖）發現PermGen在145MB左右穩定，那么我們就得到了穩定的新參數；這樣PermGen內存溢出的問題得到解決。

 

2、java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space

第一種情況是個補充，主要存在問題就是出現在這個情況中。其默認空間(即-Xms)是物理內存的1/64，最大空間(-Xmx)是物理內存的1/4。如果內存剩余不到40％，JVM就會增大堆到Xmx設置的值，內存剩余超過70％，JVM就會減小堆到Xms設置的值。所以服務器的Xmx和Xms設置一般應該設置相同避免每次GC后都要調整虛擬機堆的大小。假設物理內存無限大，那么JVM內存的最大值跟操作系統有關，一般32位機是1.5g到3g之間，而64位的就不會有限制了。

注意：如果Xms超過了Xmx值，或者堆最大值和非堆最大值的總和超過了物理內存或者操作系統的最大限制都會引起服務器啟動不起來。

 

垃圾回收GC的角色，JVM調用GC的頻度還是很高的，主要兩種情況下進行垃圾回收：

一個是當應用程序線程空閑；另一個是java內存堆不足時，會不斷調用GC，若連續回收都解決不了內存堆不足的問題時，就會報out of memory錯誤。因為這個異常根據系統運行環境決定，所以無法預期它何時出現。

根據GC的機制，程序的運行會引起系統運行環境的變化，增加GC的觸發機會。

為了避免這些問題，程序的設計和編寫就應避免垃圾對象的內存占用和GC的開銷。顯示調用System.GC()只能建議JVM需要在內存中對垃圾對象進行回收，但不是必須馬上回收。一個是並不能解決內存資源耗空的局面，另外也會增加GC的消耗。

 

如何避免內存泄漏、溢出

1)盡早釋放無用對象的引用。

好的辦法是使用臨時變量的時候，讓引用變量在退出活動域后自動設置為null，暗示垃圾收集器來收集該對象，防止發生內存泄露。

2) 程序進行字符串處理時，盡量避免使用String，而應使用StringBuffer。

因為每一個String對象都會獨立占用內存一塊區域，如：

1.String str = "aaa";    

2.String str2 = "bbb";    

3.String str3 = str + str2;    

4.// 假如執行此次之后str , str2再不被調用，那么它們就會在內存中等待GC回收；    

5.// 假如程序中存在過多的類似情況就會出現內存錯誤；  

3) 盡量少用靜態變量。

因為靜態變量是全局的，GC不會回收。

4) 避免集中創建對象尤其是大對象，如果可以的話盡量使用流操作。

JVM會突然需要大量內存，這時會觸發GC優化系統內存環境； 一個案例如下：

1.// 使用jspsmartUpload作文件上傳，運行過程中經常出現java.outofMemoryError的錯誤，    

2.// 檢查之后發現問題：組件里的代碼    

3.m_totalBytes = m_request.getContentLength();    

4.m_binArray = new byte[m_totalBytes];    

5.// totalBytes這個變量得到的數極大，導致該數組分配了很多內存空間，而且該數組不能及時釋放。    

6.// 解決辦法只能換一種更合適的辦法，至少是不會引發outofMemoryError的方式解決。    

7.// 參考：http://bbs.xml.org.cn/blog/more.asp?name=hongrui&id=3747  

5) 盡量運用對象池技術以提高系統性能。

生命周期長的對象擁有生命周期短的對象時容易引發內存泄漏，例如大集合對象擁有大數據量的業務對象的時候，可以考慮分塊進行處理，然后解決一塊釋放一塊的策略。

6) 不要在經常調用的方法中創建對象，尤其是忌諱在循環中創建對象。

可以適當的使用hashtable，vector 創建一組對象容器，然后從容器中去取那些對象，而不用每次new之后又丟棄。

7) 優化配置。

a.設置-Xms、-Xmx相等；

b.設置NewSize、MaxNewSize相等；

c.設置Heap size, PermGen space:

 

六、使用過程中遇到的一些問題與疑問

問題1：從服務器dump堆內存后文件比較大（3.5G左右），加載文件、查看實例對象都很慢，還提示配置xmx大小。在windows上如何配置xmx大小？

 

表明給VisualVM分配的堆內存不夠，找到${visualvm}/etc/visualvm.conf （如：C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_10\lib\visualvm\etc）這個文件，修改

default_options=”-J-Xms24m -J-Xmx192m“

為

default_options=”-J-Xms24m -J-Xmx1024m”（

 

再重啟VisualVM就行了。

對於“堆 dump”來說，在遠程監控jvm的時候，VisualVM是沒有這個功能的，只有本地監控的時候才有。另外，就算是本地監控，它在dump和得到實例的 速度那是相當的慢的。所以鑒於這幾個原因，不建議用VisualVM，而是用jmap加上Mat來分析內存情況。

 

問題2：

 

 

參考資料：

1、http://www.kankanews.com/ICkengine/archives/106440.shtml

2、http://freewind.me/blog/20111023/479.html

3、http://supercharles888.blog.51cto.com/609344/1179790

4、http://zhouanya.blog.51cto.com/4944792/1370017

好用的性能分析工具–VisualVM

可與jprofiler/yourkit媲美的java診斷工具Visualvm