在前面已經學習了JVM性能監控的命令行工具，接下來學習JVM性能監控的命令行工具，通過可視化工具可以更直觀地監控JVM性能、處理JVM相關問題。
1、JConsole
JConsole（ Java Monitoring and Management Console），是一款基於 JMX（ Java Manage-ment Extensions） 的可視化監視管理工具。
它的功能主要是對系統進行收集和參數調整，不僅可以用在虛擬機本身的管理上，還可以用於運行於虛擬機之上的軟件中。
1.1、JConsole連接Java程序
JConsole程序位於%JAVA_HOME%bin目錄下，直接通過命令啟動。
在新建連接對話框中，羅列了所有的本地Java應用程序，選擇需要連接的程序即可。
下面還有一個用於連接遠程進程的文本框，輸入正確的遠程地址即可連接。
如果一個程序需要使用JConsole與那成連接，則需要在啟動Java程序時，加上以下參數：
JAVA_OPTS="-Dfile.encoding=UTF-8"
JAVA_OPTS="$JAVA_OPTS -Dlog.dir=$LOG_PATH"
JAVA_OPTS="$JAVA_OPTS -Djava.rmi.server.hostname=xxx.xxx.xxx.xxx(本機IP) -Dcom.sun.management.jmxremote"
JAVA_OPTS="$JAVA_OPTS -Dcom.sun.management.jmxremote.port=xx"
JAVA_OPTS="$JAVA_OPTS -Dcom.sun.management.jmxremote.authenticate=false -Dcom.sun.management.jmxremote.local.only=false"
JAVA_OPTS="$JAVA_OPTS -Dcom.sun.management.jmxremote.ssl=false"
1.2、Java程序概況
使用JConsole連接了一個本地程序，在概述可以看到Java程序運行的概覽信息，包括堆內存使用情況、線程、類、CPU使用情況四項信息的曲線圖。
1.3、內存監控
內存的作用相當於可視化的jstat命令，用於監視被收集器管理的虛擬機內存。
它不僅包含堆內存的整體信息，更細化到eden區、suvivior區、老年代的使用情況。
為了更加清晰地查看內存地變化，運行下面一段程序，然后連接：
/**
* VM參數： -Xms100m -Xmx100m -XX:+UseSerialGC
*/
public class JConcoleRAMMonitor {
/***
* 內存占位符對象，一個OOMObject大約占64KB
*/
static class OOMObject {
public byte[] placeholder = new byte[64 * 1024];
}
public static void fillHeap(int num) throws InterruptedException {
List<OOMObject> list = new ArrayList<OOMObject>();
for (int i = 0; i < num; i++) {
// 稍作延時，令監視曲線的變化更加明顯
Thread.sleep(300);
list.add(new OOMObject());
}
System.gc();
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
fillHeap(2000);
}
}
這段代碼的作用是以64KB/50ms的速度向Java堆中填充數據，一共填充1000次。
觀察Eden區的運行趨勢，發現呈折線。觀察堆內存使用，發現以稍有曲折的狀態向上增長。
執行System.gc()之后，老年代的柱狀圖仍然顯示峰值狀態，最后程序會以堆內存溢出結束，這是因為空間未能回收——List<OOMObject>list對象一直存活， fillHeap()方法仍然沒有退出，如果把 System.gc()移動到fillHeap()方法外調用就可以回收掉全部內存。
1.4、線程監控
JConcole還可以監控線程，相當於可視化的jstack命令。如圖，JConcole顯示了系統內的線程數量，並在屏幕下方顯示了程序中所有的線程。單擊線程名稱，就可以查看線程的棧信息。
使用JConsole還可以快速定位死鎖問題。
這是一段會產生死鎖的代碼：
public class ThreadLockDemo {
/**
* 線程死鎖等待演示
*/
static class SynAddRunalbe implements Runnable {
int a, b;
public SynAddRunalbe(int a, int b) {
this.a = a;
this.b = b;
}
@Override
public void run() {
synchronized (Integer.valueOf(a)) {
synchronized (Integer.valueOf(b)) {
System.out.println(a + b);
}
}
}
}
public static void main(String[] args) {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
new Thread(new SynAddRunalbe(1, 2)).start();
new Thread(new SynAddRunalbe(2, 1)).start();
}
}
}
出現線程死鎖以后，點擊JConsole線程面板的檢測到死鎖按鈕，將會看到線程的死鎖信息。
可以看到線程Thread-199等待線程Thread-21持有的資源。
1.5、類加載情況
如圖，類頁面顯示了已經裝載的類數量。在詳細信息欄中，還顯示了已經卸載的類的數量。
1.6、虛擬機信息
在VM摘要，JConsole顯示了當前應用程序的運行環境，包括虛擬機類型、版本、堆信息以及虛擬機參數等。
2、VisualVM
VisualVM（All-in-One Java Troubleshooting Tool）是功能最強大的運行監視和故障處理程序之一，曾經在很長一段時間內是Oracle官方主力發展的虛擬機故障處理工具。
相比一些第三方工具，VisualVM有一個很大的優點：不需要被監視的程序基於特殊Agent去運行，因此它的通用性很強，對應用程序實際性能的影響也較小，使得它可以直接應用在生產環境中。
2.1、VisualVM安裝插件
在JDK6 Update7以后，VisualVM便作為JDK的一部分發布，它在%JAVA_HOME%bin 目錄下，點擊就可以啟動。
VisualVM的精華之處在於它的插件。插件安裝可以手動安裝或者自動安裝。
手動安裝，從地址 https://visualvm.github.io/pluginscenters.html 下載載nbm包，點擊“工具->插件->已下載”菜單，然后在彈出對話框中指定nbm包路徑便可完成安裝。
一般選擇自動安裝，點擊工具-> 插件菜單，在可用插件里可以看到可安裝的插件，按需安裝即可。
VisualVM中概述,監視、線程，MBeans的功能與前面介紹的JConsole差別不大，這里就不在贅言。
2.2、生成、瀏覽堆轉儲快照
在VisualVM中生成堆轉儲快照文件有兩種方式，可以執行下列任一操作：
- 在
應用程序窗口中右鍵單擊應用程序節點，然后選擇堆Dump。 - 在
應用程序窗口中雙擊應用程序節點以打開應用程序標簽，然后在“監視”標簽中單擊堆Dump。
生成堆轉儲快照文件之后，該堆的應用程序下增加了一個以[heap-dump]開頭的子節點。如果需要把堆轉儲快照保存或發送出去，就需要heapdump節點上右鍵選擇“另存為”菜單，否則當VisualVM關閉時，生成的堆轉儲快照文件會被當作臨時文件自動清理掉。要打開一個由已經存在的堆轉儲快照文件，通過文件菜單中的“裝入”功能，選擇磁盤上的文件即可。
2.3、分析程序性能
要開始性能分析，先選擇“CPU”和“內存”按鈕中的一個，然后切換到應用程序中對程序進行操作，VisualVM會記錄這段時間中應用程序執行過的所有方法。
如果是進行處理器執行時間分析，將會統計每個方法的執行次數、執行耗時；
如果是內存分析，則會統計每個方法關聯的對象數以及這些對象所占的空間。
等要分析的操作執行結束后，點擊“停止”按鈕結束監控過程。
2.4、BTrace動態日志跟蹤
BTrace是個很有意思的插件，它可以在不停機的情況下，通過字節碼注入動態監控系統的運行情況。
Btrace自動安裝如下，到github的網絡可能存在不穩定的問題，可以重試，或者手動安裝
在VisualVM中安裝了BTrace插件后，在應用程序面板中右擊要調試的程序，會出現“Trace Application…”菜單：
點擊將進入BTrace面板。這個面板看起來就像一個簡單的Java程序開發環境：
現在來嘗試使用BTrace追蹤正在運行的程序。
一段簡單的Java代碼：產生兩個1000以內的隨機整數，輸出這兩個數字相加的結果。
public class BTraceTest {
public int add(int a, int b) {
return a + b;
}
public static void main(String[] args) throws IOException {
BTraceTest test = new BTraceTest();
BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
for (int i = 0; i < 10; i++) {
reader.readLine();
int a = (int) Math.round(Math.random() * 1000);
int b = (int) Math.round(Math.random() * 1000);
System.out.println(test.add(a, b));
}
}
}
運行程序，現在需要在不停止程序的情況下，監控程序中生成的兩個隨機數。在VisualVM中打開該程序的監視，在BTrace頁 簽填充TracingScript的內容，輸入調試代碼：
/* BTrace Script Template */
import com.sun.btrace.annotations.*;
import static com.sun.btrace.BTraceUtils.*;
@BTrace
public class TracingScript {
@OnMethod(clazz = "cn.fighter3.test.BTraceTest",
method = "add",
location = @Location(Kind.RETURN)
)
public static void func(@Self cn.fighter3.test.BTraceTest instance,
int a, int b,
@Return int result) {
println("調用堆棧:");
jstack();
println(strcat("方法參數A:", str(a)));
println(strcat("方法參數B:", str(b)));
println(strcat("方法結果:", str(result)));
}
}
點擊start按鈕，當程序運行時將會在Output面板輸出調試信息：
BTrace的用途很廣泛，打印調用堆棧、參數、返回值只是它最基礎的使用形式，更多應用可以查看官方倉庫 https://github.com/btraceio/btrace/wiki 。
3、Java Mission Control
JMV最初是JRockit虛擬機提供的一款診斷工具。在Oracle JDK7 Update 40以后，它就綁定在Oracle JDK中發布。
JMC位置是%JAVA_HOME%/bin/jmc.exe，打開軟件界面：
在左側的“JVM瀏覽器”面板中自動顯示了通過JDP協議（Java Discovery Protocol）找到的本機正在運行的HotSpot虛擬機進程。
3.1、MBean服務器
點擊本地進程的MBean服務器：
可以看到，以飛行儀表的視圖顯示了Java堆使用率，CPU使用率和Live Set+Fragmentation。
3.2、飛行記錄器（Flight Recorder）
飛行記錄器是JMC提供的另一大功能，它通過記錄程序在一段時間內的運行情況，將記錄結果進行分析和展示，可以更進一步對系統的性能進行分析和診斷。
要使用JFR，程序啟動需要帶以下參數：
-XX:+UnlockCommercialFeatures -XX:+FlightRecorder
連接加了相關參數啟動的程序，啟動飛行記錄，進行一分鍾的性能記錄：
記錄結束后，JMC會自動打開剛才的記錄：
JFR提供的數據質量通常也要比其他工具通過代理形式采樣獲得或者從MBean中取得的數據高得多。以垃圾搜集為例，HotSpot的MBean中一般有各個分代大小、收集次數、時間、占用率等數據（根據收集器不同有所差別），這些都屬於“結果”類的信息，而JFR中還可以看到內存中這段時間分配了哪些對象、哪些在TLAB中（或外部）分配、分配速率 和壓力大小如何、分配歸屬的線程、收集時對象分代晉升的情況等。
4、第三方工具
以上三個都是JDK自帶的性能監控工具，除此之外還有一些第三方的性能監控工具。
- MAT
Java 堆內存分析工具。
- GChisto
GC 日志分析工具。
- GCViewer
GC 日志分析工具。
- JProfiler
商用的性能分析利器。
- arthas
阿里開源診斷工具。
- async-profiler
Java 應用性能分析工具，開源、火焰圖、跨平台。
這里只是簡單羅列，就不再展開詳細介紹。
參考：
【1】：周志明編著《深入理解Java虛擬機：JVM高級特性與最佳實踐》
【2】：《實戰JAVA虛擬機 JVM故障診斷與性能優化》