JVM监控之图形化工具

一、工具概述

使用命令行工具存在以下的局限性：

无法获取方法级别的分析数据，如方法之间的调用关系、各方法的调用次数和调用时间等
要去用户登陆到java应用所在的宿主机上
分析数据通过终端输出，结构不够直观

随着java应用的官方使用，越来越多的图形化工具问世

1、JDK自带工具

jConsole：查看应用运行概况、监控堆信息、永久区使用情况、类加载情况等
Visual VM：提供了可视化界面，用户查看JVM运行居于java技术应用程序的详细信息
JMC：Java Mission Contorl 内置Java Flight Recorder，能够以极低的性能开销收集JVM的性能数据

2、第三方工具

MAT：一个快速、功能丰富的Java heap分析工具，能够帮助使用者查找内存泄漏和减少内存消耗
JProfiler：商业软件，功能强大
Arthas：阿里提供的开源Java诊断工具
Btrace：java运行时追踪工具，可以在不停机的情况下，跟踪指定的方法调用、构造函数调用和系统内存等信息

二、jConsole

1、基本概述

从jd1.5开始，在JDK自带的java监控和管理控制台
用于对JVM中内存、线程和类等的监控，是一个机遇JMX的GUI性能监控工具

2、启动

直接在cmd中输入jconsole，或者在bin下执行exe文件。

3、三种链接方式

本地：运行程序和启动用户需要是一个
远程
Advanced

4、主要作用

三、Visual VM

1、基本概述

功能强大、多合一故障诊断和性能监控的可视化功能
显示进程、进程配置和环境信息，监控程序的CPU、GC、堆、方法区及线程信息等
JDK6 开始之后，Visual VM随着JDK一起发布

2、插件的安装

Visual VM 自己可以安装插件 Update Center documentationhttps://visualvm.github.io/uc/release211/updates.html

3、连接方式

本地连接
远程连接
- 确定远程服务器的IP
- 田佳JMX
- 修改tomcat catalina.sh
- 在../conf中添加jmxremote.access和jmxremite.password文件
- 将服务器地址修改为公网IP地址
- 设置防火墙
- 启动tomcat，查看tomcat启动日志和端口日期
- JMX中输入端口号、用户名、密码登陆

4、主要功能

生成和读取dump文件，还可以针对两个不同的dump文件进行对比
查看JVM参数和系统属性
查看运行中的JVM进程
生成和读取线程快照
程序资源的实时监控
JXM代理连接、远程环境监控、CPU分析和内存分析

四、eclipse MAT（分析Dump文件）

1、基本概述

MAT是一款功能强大的JAVA堆内存分析工具。用于查找内存泄漏以及查看内存消耗情况。如果需要分析dump文件，那么推荐使用MAT，因为MAT主要功能就是分析dump文件。

2、获取堆dump文件

dump文件内容
- 所有对象信息，包括对象实例、成员变量、存储于栈中的基本类型和存储于堆中的其它对象引用值
- 所有类信息，包括ClassLoader、类名称、父类、静态变量等
- GCRoot到所有这些对象的引用路径
- 线程信息，包括线程的调用栈及此线程的线程局部变量（TLS）
两点说明
- MAT是一种工具，但是格式也是有要求的，主流的JVM生产的dump都能识别
- 最吸引人的地方，就是生成内存泄漏报表
获取dump文件
- 使用jmap生成 dump文件
- 配置jvm参数，当出现OOM的时候，生成dump文件，获取FUllGC之前生成
- 使用VisualVM，也是可以生成
- MAT也可以生成dump文件进行导出，生产情况下常见组合就是MAT+jmap

3、分析堆dump文件

打开一个dump文件：

打开完成后：

文件夹会生成相关文件：

histogram：
- 可以查看某个类的强引用、GCRoot、ClassLoader
- 对比2个dump文件
thread overview
- 查看某个线程执行情况
- <local> 就是线程的局部变量，同时可以局部变量的内存接口、存储的类型
- 线程局部变量引用信息，查看一个对象，可能存在某个静态变量或者生命周期比较长的对象对其进行引用了，导致对象无法回收，这样我们可以修改成为弱引用
获得对象相互引用的关系
- 浅堆与深堆
  - shallow heap：浅堆，所消耗的内存，不包含引用的对象大小，只包含引用的大小
  - retained heap：深堆，对象保留集中所有对象的浅堆之和，也就是对象回收后可以释放的真实空间
    - 对象的保留集：只能通过A对象直接或间接访问到的所有对象的集合，仅被A持有的对象的集合
  - 补充：对象实际大小，对象可以触及的所有对象的浅堆之和，和垃圾回收没关系
  - - A浅堆：A自己
    - A深堆：A+D
    - A对象：A+C+D
支配树：体现对象实例之间的支配关系。所有指向B的路径都经过了对象A，则称为A支配B，如果对象A是离对象B最近的支配者，那么称为A是B的直接支配者，MAT中的支配树，就是显示了一个对象的深堆

五、内存泄漏

1、内存泄漏的理解与分类

对象不会被使用，但是GC无法回收，或者对象的生命中后期跟JVM一样，都可以称为内存泄漏。一个对象在被使用，但是并不被需要。内存泄漏时间长了就会出现内存溢出。

2、java中内存泄漏的8中情况

静态集合类：定义静态集合，一直添加对象，导致对象无法回收
单例模式：和静态集合类类似，因为单例的静态特征，它的生命周期和JVM相同，所以单例对象如果持有外部对象的引用，那么这些对象也不会被释放
内部类持有外部类：一个外部类的实例返回了一个内部的实例，这个内部类被长期饮用了，即使外部类实例不在被使用，但由于内部类持有外部类的实例，这个外部类不会被垃圾回收
各种连接：数据流连接、数据流需要显示的关闭，就会内存泄漏
变量不合理的作用域

改变哈希值：当一个对象放入HashSet中后，就不能改变这个对象那些参与计算哈希值的字段了，否则由于修改后哈希值与当初存入HashSet集合中的哈希值就不同了，在这种情况下，即使在contains方法使用该对象当前的引用作为参数去HashSet检索对象，也讲返回找不到对象的结果，也会导致无法从HashSet单独删除当前对象

package memory.leak;import java.util.HashSet;public class ChangeHashCode {public static void main(String[] args) {HashSet<Point> hs = new HashSet<>();Point cc = new Point();cc.setX(10);hs.add(cc);cc.setX(20);System.out.println("hs.remove = " + hs.remove(cc));//hs.remove = falsehs.add(cc);System.out.println("hs.size = " + hs.size());//hs.remove = false}
}class Point{int x;public int getX() {return x;}public void setX(int x) {this.x = x;}@Overridepublic int hashCode(){final int prime = 31;int result = 1;result = prime * result + x;return result;}@Overridepublic boolean equals(Object obj) {if(this == obj) return true;if(obj == null) return false;if(getClass() != obj.getClass()) return false;Point other = (Point) obj;if(x != other.x) return false;return true;}
}

缓存泄漏：内存中的HashMap需要及时清理，可以改用WeakHashMap
监听器和回调

3、内存泄漏案例分析

package memory.leak.c2;import java.util.Arrays;
import java.util.EmptyStackException;public class Stack {private Object[] elements;private int size = 0;private static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 16;public Stack(){ensureCapacity();elements = new Object[DEFAULT_INITIAL_CAPACITY];}public void push(Object e){elements[size ++] = e;}public Object popLeak(){if(size == 0){throw  new EmptyStackException();}//只是把置针向下移动了，数组内的对象并没有回收。就是数组内的对象并没有回收return elements[--size];}public Object pop(){if(size == 0){throw  new EmptyStackException();}Object result = elements[--size];elements[size] = null;return result;}private void ensureCapacity(){if(elements.length == size){elements = Arrays.copyOf(elements, 2 * size + 1);}}}