JVM 性能监控工具
命令行工具
JDK 自带了一系列命令行工具，位于 $JAVA_HOME/bin/ 下，是 JVM 监控和诊断的第一道防线。
jps — 查看 Java 进程
# 列出所有 Java 进程
jps
# 输出完整主类名
jps -l
# 输出 JVM 参数
jps -v
# 输出 main 方法参数
jps -m
12345 org.example.MyApp
12346 sun.tools.jps.Jps
jstat — 监控 GC 统计
jstat 是监控 GC 最常用的命令行工具，可以持续观察内存和 GC 情况。
# 查看 GC 概要（每 1 秒刷新，共 10 次）
jstat -gc <pid> 1000 10
# 查看 GC 概要（含各代百分比）
jstat -gcutil <pid> 1000 10
# 查看新生代 GC 统计
jstat -gcnew <pid>
# 查看老年代 GC 统计
jstat -gcold <pid>
# 查看 GC 原因
jstat -gccause <pid>
jstat -gc 输出字段说明：
| 列名 | 含义 |
|---|---|
| S0C/S1C | Survivor 0/1 容量（KB） |
| S0U/S1U | Survivor 0/1 已使用（KB） |
| EC/EU | Eden 容量/已使用（KB） |
| OC/OU | 老年代 容量/已使用（KB） |
| MC/MU | 元空间 容量/已使用（KB） |
| YGC/FGC | Young GC / Full GC 次数 |
| YGCT/FGCT | Young GC / Full GC 总时间（秒） |
| GCT | GC 总时间（秒） |
# 实用示例：计算 GC 停顿占比
jstat -gcutil <pid> 1000 5
# 观察 YGCT 和 FGCT 的增量，除以采样间隔即为 GC 停顿占比
jinfo — 查看/修改 JVM 参数
# 查看所有 JVM 参数
jinfo <pid>
# 查看某个参数
jinfo -flag MaxHeapSize <pid>
jinfo -flag UseG1GC <pid>
# 动态修改参数（仅限可修改的 flag）
jinfo -flag +PrintGCDetails <pid>
jinfo -flag -PrintGCDetails <pid>
# 查看系统属性
jinfo -sysprops <pid>
jmap — 内存映射与堆 dump
# 查看堆内存概要
jmap -heap <pid>
# 查看对象统计（按类分组，按占用排序）
jmap -histo <pid> | head -20
# 只看存活对象（会触发 Full GC）
jmap -histo:live <pid> | head -20
# 导出堆 dump
jmap -dump:format=b,file=heap.hprof <pid>
# 导出存活对象的堆 dump（会触发 Full GC）
jmap -dump:live,format=b,file=heap.hprof <pid>
# 查看等待 finalize 的对象
jmap -finalizerinfo <pid>
jmap -histo 输出示例：
num #instances #bytes class name
1: 1234567 123456789 [B (byte数组)
2: 567890 45678901 java.lang.String
3: 345678 23456789 java.util.HashMap$Node
4: 234567 12345678 java.lang.Object
注意：jmap 在 JDK 9+ 中部分功能被
jcmd替代。生产环境中jmap -histo:live会触发 Full GC，谨慎使用。
jstack — 线程堆栈 dump
# 打印线程堆栈
jstack <pid>
# 强制打印（进程无响应时）
jstack -F <pid>
# 打印锁信息
jstack -l <pid>
# 输出到文件
jstack <pid> > thread_dump.txt
线程状态解读：
| 状态 | 含义 |
|---|---|
| RUNNABLE | 运行中或等待 CPU |
| BLOCKED | 等待获取监视器锁 |
| WAITING | 无限期等待（Object.wait/Join/LockSupport.park） |
| TIMED_WAITING | 有时限等待（sleep/wait(timeout)/parkNanos） |
| TERMINATED | 已退出 |
死锁检测：jstack 会在输出末尾报告检测到的死锁。
jcmd — 多功能命令
jcmd 是 JDK 7+ 引入的统一命令行工具，整合了 jps、jinfo、jmap、jstack 的部分功能：
# 列出 Java 进程
jcmd
# 查看进程支持的所有命令
jcmd <pid> help
# 线程堆栈（替代 jstack）
jcmd <pid> Thread.print
# 堆信息（替代 jmap -heap）
jcmd <pid> GC.heap_info
# 对象统计（替代 jmap -histo）
jcmd <pid> GC.class_histogram
# 堆 dump（替代 jmap -dump）
jcmd <pid> GC.heap_dump filename=heap.hprof
# 查看 JVM 参数
jcmd <pid> VM.flags
jcmd <pid> VM.command_line
# 查看 JVM 系统属性
jcmd <pid> VM.system_properties
# JFR 相关
jcmd <pid> JFR.start
jcmd <pid> JFR.dump filename=recording.jfr
jcmd <pid> JFR.stop
图形化工具
VisualVM
VisualVM 是 JDK 自带（JDK 6-8）或独立下载（JDK 9+）的全功能监控工具。
核心功能：
- Overview：进程基本信息、JVM 参数、系统属性
- Monitor：CPU/内存/类/线程的实时图表
- Threads：线程状态可视化，检测死锁
- Sampler：CPU/内存采样分析
- Profiler：CPU/内存性能分析（更精确但开销更大）
- Heap Dump：堆 dump 分析，查找内存泄漏
# 启动 VisualVM
jvisualvm
# 或下载独立版本
# https://visualvm.github.io/
插件推荐：
- Visual GC：可视化 GC 活动
- BTrace Workbench：动态追踪
JConsole
JDK 自带的轻量级监控工具，基于 JMX：
jconsole <pid>
功能：
- 内存使用趋势图（各内存池）
- 线程数量和状态
- 类加载数量
- MBean 操作
- 死锁检测
Java Flight Recorder (JFR)
JFR 是 JVM 内置的低开销事件采集框架，从 JDK 11 开始免费开放。
核心概念
- 事件（Event）：JVM 内部发生的动作记录，包含时间戳、线程、堆栈等信息
- Recording：事件采集会话，可配置持续时间和事件类型
- 开销极低：通常 < 2% 的性能影响，适合生产环境持续使用
使用方式
# 启动时开启 JFR
java -XX:StartFlightRecording=duration=60s,filename=app.jfr ...
# 使用 jcmd 控制
jcmd <pid> JFR.start name=profiling duration=60s filename=app.jfr
jcmd <pid> JFR.dump name=profiling filename=dump.jfr
jcmd <pid> JFR.stop name=profiling
# 延迟启动 + 持续记录
jcmd <pid> JFR.start name=continuous settings=profile maxsize=100m maxage=1h
JFR 事件类型
| 类别 | 事件示例 |
|---|---|
| GC | GC Pause、GC Phase、Heap Summary |
| 编译 | JIT Compilation、Method Inline |
| 线程 | Thread Start/End、Thread Sleep、Thread Park |
| 锁 | Java Monitor Wait、Java Monitor Blocked |
| 内存 | Object Allocation in new TLAB、Object Allocation outside TLAB |
| IO | File Read/Write、Socket Read/Write |
| 异常 | Exception Throw、Error Throw |
Java Mission Control (JMC)
JMC 是 JFR 的分析工具，提供丰富的可视化界面：
# 下载
# https://www.oracle.com/java/technologies/jdk-mission-control.html
# 打开 JFR 录制文件
jmc app.jfr
核心功能：
- GC 分析：停顿时间分布、各代使用曲线
- 内存分析：对象分配热点、TLAB 分配
- 线程分析：阻塞热点、锁竞争
- 方法分析：CPU 热点方法、编译事件
- IO 分析：文件/网络 IO 热点
Arthas
Arthas 是阿里巴巴开源的 Java 诊断工具，适合在线排查问题，无需重启应用。
# 安装并启动
curl -O https://arthas.aliyun.com/arthas-boot.jar
java -jar arthas-boot.jar
# 或直接附加到进程
java -jar arthas-boot.jar <pid>
常用命令
# 查看仪表盘（CPU/内存/线程/GC 实时数据）
dashboard
# 查看线程信息
thread # 所有线程
thread -n 3 # CPU 占用最高的 3 个线程
thread -b # 查找死锁
# 反编译类
jad com.example.MyClass
# 监控方法调用
monitor com.example.MyService process -c 10
# 方法执行耗时
trace com.example.MyService process
# 观察方法参数和返回值
watch com.example.MyService process "{params,returnObj}" -x 2
# 查看类信息
sc -d com.example.MyClass
# 查看方法调用路径
stack com.example.MyService process
# 热更新代码
retransform /tmp/MyClass.java
# 查看当前 JVM 信息
jvm
# 查看 GC 信息
memory
# 导出堆 dump
heapdump /tmp/heap.hprof
Prometheus + Grafana 监控 JVM
生产环境推荐使用 Prometheus + Grafana 进行持续监控。
暴露 JVM 指标
# 方式 1：JMX Exporter（推荐）
java -javaagent:jmx_prometheus_javaagent.jar=8080:config.jar -jar app.jar
# 方式 2：Micrometer（Spring Boot 应用）
# 添加依赖 + 配置
management.endpoints.web.exposure.include=prometheus
management.metrics.export.prometheus.enabled=true
关键监控指标
| 指标 | 说明 | 告警阈值 |
|---|---|---|
jvm_memory_used_bytes |
内存使用量 | > 85% |
jvm_gc_pause_seconds |
GC 停顿时间 | P99 > 500ms |
jvm_gc_memory_promoted_bytes_total |
晋升到老年代的对象量 | 持续增长 |
jvm_threads_current |
当前线程数 | > 500 |
jvm_classes_loaded |
已加载类数量 | 异常增长 |
process_cpu_usage |
进程 CPU 使用率 | > 80% |
Grafana Dashboard
推荐导入现成的 Dashboard：
- JVM (Micrometer) - Dashboard ID: 4701
- JMX Exporter - Dashboard ID: 11526
工具选择指南
| 场景 | 推荐工具 | 理由 |
|---|---|---|
| 快速查看 GC 状态 | jstat | 轻量、无需额外安装 |
| 查看对象分布 | jmap -histo | 快速定位大对象 |
| 内存泄漏排查 | jmap -dump + MAT | 完整堆分析 |
| 线程问题排查 | jstack / Arthas thread | 查看线程状态和死锁 |
| 在线方法追踪 | Arthas trace/watch | 无需重启，实时追踪 |
| 深度性能分析 | JFR + JMC | 低开销，事件丰富 |
| 生产持续监控 | Prometheus + Grafana | 实时告警，历史数据 |
小结
本章介绍了从命令行到图形化的各种 JVM 监控工具。命令行工具（jstat/jmap/jstack/jcmd）适合快速排查；JFR + JMC 适合深度性能分析；Arthas 适合在线诊断无需重启；Prometheus + Grafana 适合生产持续监控。下一章将学习如何运用这些工具进行诊断和故障排查。
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