JDK 14的新特性:JFR,JMC和JFR事件流
簡介
Java Flight Recorder（JFR）是JVM的診斷和性能分析工具。它可以收集有關JVM以及在其上運行的Java應用程序的數據。JFR是集成到JVM中的，所以JFR對JVM的性能影響非常小，我們可以放心的使用它。
一般來說，在使用默認配置的時候，性能影響要小於1%。
JFR的歷史很久遠了。早在Oracle2008年收購BEA的時候就有了。JFR一般和JMC（Java Mission Control）協同工作。
JFR是一個基於事件的低開銷的分析引擎，具有高性能的后端，可以以二進制格式編寫事件，而JMC是一個GUI工具，用於檢查JFR創建的數據文件。
這些工具最早是在BEA的JRockit JVM中出現的，最后被移植到了Oracle JDK。最開始JFR是商用版本，但是在JDK11的時候，JFR和JMC完全開源了，這意味着我們在非商用的情況下也可以使用了。
而在今天的JDK 14中，引入了一個新的JFR特性叫做JFR Event Streaming，我們將在本文中詳細講解。
先介紹一下JFR和JMC。
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JFR
上面我們簡單的介紹了一下JFR。JFR是JVM的調優工具，通過不停的收集JVM和java應用程序中的各種事件，從而為后續的JMC分析提供數據。
Event是由三部分組成的：時間戳，事件名和數據。同時JFR也會處理三種類型的Event：持續一段時間的Event，立刻觸發的Event和抽樣的Event。
為了保證性能的最新影響，在使用JFR的時候，請選擇你需要的事件類型。
JFR從JVM中搜集到Event之后，會將其寫入一個小的thread-local緩存中，然后刷新到一個全局的內存緩存中，最后將緩存中的數據寫到磁盤中去。
或者你可以配置JFR不寫到磁盤中去，但是這樣緩存中只會保存部分events的信息。這也是為什么會有JDK14 JEP 349的原因。
開啟JFR有很多種方式，這里我們關注下面兩種：
- 添加命令行參數
-XX:StartFlightRecording:<options>
啟動命令行參數的格式如上所述。
JFR可以獲取超過一百種不同類型的元數據。如果要我們一個個來指定這些元數據，將會是一個非常大的功能。所以JDK已經為我們提供了兩個默認的profile：default.jfc and profile.jfc。
其中 default.jfc 是默認的記錄等級，對JVM性能影響不大，適合普通的，大部分應用程序。而profile.jfc包含了更多的細節，對性能影響會更多一些。
如果你不想使用默認的兩個jfc文件，也可以按照你自己的需要來創建。
下面看一個更加完整的命令行參數：
-XX:StartFlightRecording:disk=true,filename=/tmp/customer.jfr,maxage=5h,settings=profile
上面的命令會創建一個最大age是5h的profile信息文件。
- 使用jcmd
命令行添加參數還是太麻煩了，如果我們想動態添加JFR，則可以使用jcmd命令。
jcmd <pid> JFR.start name=custProfile settings=default
jcmd <pid> JFR.dump filename=custProfile.jfr
jcmd <pid> JFR.stop
上面的命令在一個運行中的JVM中啟動了JFR，並將統計結果dump到了文件中。
上面的custProfile.jfr是一個二進制文件，為了對其進行分析，我們需要和JFR配套的工具JMC。
JMC
JDK Mission Control 是一個用於對 Java 應用程序進行管理、監視、概要分析和故障排除的工具套件。
在JDK14中，JMC是獨立於JDK單獨發行的。我們可以下載之后進行安裝。
我們先啟動一個程序，用於做JFR的測試。
@Slf4j
public class ThreadTest {
public static void main(String[] args) {
ExecutorService executorService= Executors.newFixedThreadPool(10);
Runnable runnable= ()->{
while(true){
log.info(Thread.currentThread().getName());
try {
Thread.sleep(500);
} catch (InterruptedException e) {
log.error(e.getMessage(),e);
}
}
};
for(int i=0; i<10; i++){
executorService.submit(runnable);
}
}
}
很簡單的一個程序，啟動了10個線程，我們啟動這個程序。
然后再去看看JMC的界面：
我們可以看到在界面的左邊已經可以看到運行在本機的ThreadTest程序了。
點擊MBean服務器，可以看到該java程序的面板信息，里面包含CPU，堆棧信息。
在下面有7個tab分別是概覽，MBean瀏覽器，觸發器，系統，內存，線程，和診斷命令。
通過下面的tab我們可以獲得更加詳細的java程序的信息，並且通過觸發器和診斷命令，我們還可以對目標java程序的JVM發送命令。
JMC非常強大，也有很多功能，具體的細節大家可以自己運行去體會。
因為本文主要是將JFR，下面我們將講解如何在JMC中創建JFR和分析JFR。
創建JFR
上面右側的MBean服務器下就是飛行記錄器了，也就是我們的目標。
點擊飛行記錄器：
我們就可以開始創建一個JFR了。
目標文件就是JFR的生成地址，名稱可以自己隨便起一個，記錄時間表示需要記錄多長時間范圍之內的JFR。
點下一步：
這一步可以選擇更加詳細的JVM參數。
點下一步：
這里，我們可以選擇需要監控的Profile事件選項。可以按照你的需要進行選擇。
最后點完成創建JFR。
分析JFR
上面我們的JFR記錄了1分鍾的Profile，在1分鍾之后，我們可以看到目標JFR文件生成了。
生成完JFR之后，JMC會自動打開生成的JFR文件，我們得到一個大綱視圖。
里面包含java應用程序，JVM內部，環境和事件瀏覽器。
事件瀏覽器中列出了我們在1分鍾之內監控的事件。
JMC瀏覽器不僅可以監控本機的應用程序，也可以監控遠程的應用程序。由於JMC的連接是通過JMX協議，所以遠程java程序需要開啟JMX協議的支持。
JFR事件
JMC好用是好用，但是要一個一個的去監聽JFR文件會很繁瑣。接下來我們來介紹一下怎么采用寫代碼的方式來監聽JFR事件。
還是上面的圖，如果我們想通過程序來獲取“Class Loading Statistics"的信息，可以這樣做。
上圖的右側是具體的信息，我們可以看到主要包含三個字段：開始時間，Loaded Class Count和 Unloaded Class Count。
我們的思路就是使用jdk.jfr.consumer.RecordingFile去讀取生成的JFR文件，然后對文件中的數據進行解析。
相應代碼如下：
@Slf4j
public class JFREvent {
private static Predicate<RecordedEvent> testMaker(String s) {
return e -> e.getEventType().getName().startsWith(s);
}
private static final Map<Predicate<RecordedEvent>,
Function<RecordedEvent, Map<String, String>>> mappers =
Map.of(testMaker("jdk.ClassLoadingStatistics"),
ev -> Map.of("start", ""+ ev.getStartTime(),
"Loaded Class Count",""+ ev.getLong("loadedClassCount"),
"Unloaded Class Count", ""+ ev.getLong("unloadedClassCount")
));
@Test
public void readJFRFile() throws IOException {
RecordingFile recordingFile = new RecordingFile(Paths.get("/Users/flydean/flight_recording_1401comflydeaneventstreamThreadTest21710.jfr"));
while (recordingFile.hasMoreEvents()) {
var event = recordingFile.readEvent();
if (event != null) {
var details = convertEvent(event);
if (details == null) {
// details為空
} else {
// 打印目標
log.info("{}",details);
}
}
}
}
public Map<String, String> convertEvent(final RecordedEvent e) {
for (var ent : mappers.entrySet()) {
if (ent.getKey().test(e)) {
return ent.getValue().apply(e);
}
}
return null;
}
}
注意，在convertEvent方法中，我們將從文件中讀取的Event轉換成了map對象。
在構建map時，我們先判斷Event的名字是不是我們所需要的jdk.ClassLoadingStatistics，然后將Event中其他的字段進行轉換。最后輸出。
運行結果：
{start=2020-04-29T02:18:41.770618136Z, Loaded Class Count=2861, Unloaded Class Count=0}
...
可以看到輸出結果和界面上面是一樣的。
JFR事件流
講了這么多，終於到我們今天要講的內容了：JFR事件流。
上面的JFR事件中，我們需要去讀取JFR文件，進行分析。但是文件是死的，人是活的，每次分析都需要先生成JFR文件簡直是太復雜了。是個程序員都不能容忍。
在JFR事件流中，我們可以監聽Event的變化，從而在程序中進行相應的處理。這樣不需要生成JFR文件也可以監聽事件變化。
public static void main(String[] args) throws IOException, ParseException {
//default or profile 兩個默認的profiling configuration files
Configuration config = Configuration.getConfiguration("default");
try (var es = new RecordingStream(config)) {
es.onEvent("jdk.GarbageCollection", System.out::println);
es.onEvent("jdk.CPULoad", System.out::println);
es.onEvent("jdk.JVMInformation", System.out::println);
es.setMaxAge(Duration.ofSeconds(10));
es.start();
}
}
看看上面的例子。我們通過Configuration.getConfiguration("default")獲取到了默認的default配置。
然后通過構建了default的RecordingStream。通過onEvent
方法，我們對相應的Event進行處理。
總結
本文講解了JFR，JMC和JDK14的最新特性JFR event stream。希望能夠對大家在工作中有所幫助。
本文的例子https://github.com/ddean2009/learn-java-base-9-to-20
本文作者：flydean程序那些事
本文鏈接：http://www.flydean.com/jdk14-jfr-jmc-event-stream/
本文來源：flydean的博客
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