关于java:排查GC问题常用的工具

最近杭州的花都陆陆续续开了。原本打算去太子湾看看郁金香，但到了中央才发现太子湾人满为患，无预约不能进。于是就在西湖边逛了逛，拍了点花花草草的照片。

当然，为了可能拍到难看的照片，我翻出了吃灰已久的索尼微单相机，也顺便学了一波摄影根底，偏入门的摄影常识，整顿成了思维导图，蕴含摄影的实践根底和索尼相机的次要应用办法。感兴趣的敌人能够关注我的微信公众号“编了个程 ”，回复“ 摄影根底”就能够获取这份思维导图链接哦。

作为一个 Java 程序员，或多或少都理解过 JVM 和 GC 算法。但工作中不肯定有机会遇到和亲手解决 GC 问题。

JVM 的基础理论、GC 排查问题的思路和工具，这部分常识就是平时可能很久都不会用到，但须要用到的时候又十分重要。

而入职面试的时候，常常会有面试官问：有没有排查 GC 问题的教训？如果这个时候不论你有没有理论排查过 GC 问题，但能聊一聊排查 GC 问题的思路，那必然是十分加分的。

最近排查了一个 GC 问题，于是想整顿总结一下与 GC 无关的知识点，造成零碎的常识体系和思维。打算写几篇对于 GC 的文章。那就从介绍一些 GC 排查问题的工具说起吧。

在我的集体网站 yasinshaw.com 上，之前写过一些对于 JVM 根底的文章。感兴趣的同学能够在“文章”页面搜寻“jvm”浏览。

能够在 Java 程序启动的时候加上一些命令参数，来把程序运行中的 GC 日志打印进去。

-XX:+PrintGC 输入 GC 日志
-XX:+PrintGCDetails 输入 GC 的具体日志
-XX:+PrintGCTimeStamps 输入 GC 的工夫戳（以基准工夫的模式）-XX:+PrintGCDateStamps 输入 GC 的工夫戳（以日期的模式，如 2013-05-04T21:53:59.234+0800）-XX:+PrintHeapAtGC 在进行 GC 的前后打印出堆的信息
-Xloggc:../logs/gc.log 日志文件的输入门路

有些命令可能在不同的 Java 版本实用。比方在 Java 11 中，就会提醒你：-XX:+PrintGC is deprecated. Will use -Xlog:gc instead。

而输入的日志格局，也会依据不同的 Java 版本和 GC 有一些轻微的差异，这个能够具体依据本人我的项目上的 Java 版本和 GC 去对应具体的格局。

举荐 GC 日志与 logback 集成，这样能够利用 logback 的日志切割性能。

再配上可视化的监控工具和告警工具，就可能及时晓得 JVM 的状态和趋势数据。开源的解决方案举荐的是 Prometheus（应用 jmx_exporter）+ Grafana。

日志和监控更多的是反馈历史的数据和监控告警的作用。而光靠历史的数据有时候并不能很好地定位问题。应用一些命令行工具，能够失去实时的 JVM 数据。

jps 能够查看机器正在运行的 Java 过程 id，尽管用 ps -ef | grep java 也能达到相似的成果，但用 jps 更不便一点。

拿到 Java 过程 id 后，能够不便地用上面的命令去获取更多的信息。

应用 jps 取得的过程号，能够用 jstat 实时获取 JVM 中各区域的信息。

下图是一个 Java 8 的程序应用 jstat 打印进去的后果。图中最初两个参数，1000 是指的距离多久采集一次，单位是毫秒。5 指的是总共采集次数。

每列的含意：

S0C、S1C、S0U、S1U：Survivor 0/ 1 区容量（Capacity）和使用量（Used）EC、EU：Eden 区容量和使用量
OC、OU：年轻代容量和使用量
PC、PU：永恒代容量和使用量
YGC、YGT：年老代 GC 次数和 GC 耗时
FGC、FGCT：Full GC 次数和 Full GC 耗时
GCT：GC 总耗时

jmap 性能比拟弱小。它能够生成 dump 文件，也能够查看堆内对象示例的统计信息、查看 ClassLoader 的信息以及 finalizer 队列，甚至能够近程诊断。

要看 JVM 的信息很简略，应用 jmap -heap 过程号 就能够了。应用 jmap 也比 jstat 要更直观一些。

这里有一点坑，就是机器上必须装置了 debug 包，且版本要与 JDK 的版本统一（包含小版本），不然会报错。

Arthas 是一个阿里出品的开源的 Java 诊断工具，深受开发者青睐。

应用上面两行命令即可开启 Arthas：

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

Arthas 有两个次要的命令能够查看 JVM 信息。一个是dashboard，另一个是jvm。

dashboard 命令能够查看程序和机器的整体信息。包含次要的线程信息、JVM 各区的内存占用状况、Java 和操作系统的版本信息等。而且 dashboard 还能够实时刷新，动静监控。

这里有一个小彩蛋，咱们本人创立线程的时候，优先级只能设置为 1~10，但 JVM 本人启动的几个线程（比方编译线程等，优先级能够为 -1）。

// Thread 类的 setPriority 办法源码
public final void setPriority(int newPriority) {
    ThreadGroup g;
    checkAccess();
    if (newPriority > MAX_PRIORITY || newPriority < MIN_PRIORITY) {throw new IllegalArgumentException();
    }
    if((g = getThreadGroup()) != null) {if (newPriority > g.getMaxPriority()) {newPriority = g.getMaxPriority();
        }
        setPriority0(priority = newPriority);
    }
}

而应用 jvm 命令，则能够获取更加具体的 JVM 信息。包含类加载、编译器、GC、内存治理、操作系统、线程等等。

总的来说，我集体感觉 arthas 比 JDK 自带的命令行工具好用。信息比拟全，而且排版也看起来更不便一些。

dump 指的是生成快照。在 Java 中，dump 次要要 heap dump 和 thread dump。

Java heap dump 能够将过后的 JVM 信息 dump 到一个二进制文件，用于前面缓缓剖析。能够在 Java 程序启动的时候，应用参数让程序在指定的机会 dump，比方：

-XX:+HeapDumpBeforeFullGC：实现在 Full GC 前 dump。-XX:+HeapDumpAfterFullGC：实现在 Full GC 后 dump。-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError 产生 OOM 时 dump
-XX:+HeapDumpPath：设置 Dump 保留的门路

也能够应用下面提到的 jmap 工具来手动 dump 以后的信息：

jmap -dump:live,file=heap.bin PID

Tips：应用 jstack 能够进行 thread dump，但不在本文范畴内，所以不做介绍。

Java 自带的 Jconsole 也有 dump 性能，能够监控本地或近程的 Java 过程。它具备图形化的操作界面，还能够实时查看 JVM 的内存、线程等信息。

JDK 自带了一些 dump 文件剖析工具，比方jhat，能够剖析 dump 文件并启动一个 http 服务器。但 jhat 曾经在 Java 9 被移除掉。举荐应用 Visual VM 来剖析 dump 文件，应用 Visual VM 能够图形化地看到 dump 时候的对象信息和线程信息。

这些工具都是用来排查 GC 问题的。在产生 GC 问题事先，能够通过打日志 + 监控告警的形式，尽快晓得最近一段时间 JVM 的状况。

在事中，如果不紧急（比方 GC 变频繁但不影响业务）的状况下，能够应用 arthas 等命令行工具剖析以后的 JVM 状况。而如果比拟紧急（比方 Full GC 耗时长，影响业务）的状况下，能够应用 dump 工具把过后的数据 dump 下来，回滚或限流应用程序，在预先找工夫去剖析 dump 文件。

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