jvm 性能调优工具之 jcmd

矫情吗；* 2021-06-10 20:39 618阅读 0赞

## 实践 ##

`jcmd`是jdk自带的一个神器，能够很方便的对java程序进行profiling。jcmd其实可以替代很多常用的工具，比如jstak，jmap。接下来让我们了解下什么是jcmd，jcmd能够帮助我们定位什么问题？工作中我们如何使用jcmd。

从jdk7开始，jcmd就是jdk自带的一个工具。在正确配置了JDK的PATH的情况下，我们可以直接在命令行中执行`jcmd`:

[root@vincent-testing ~]# jcmd -h
    Usage: jcmd <pid | main class> <command ...|PerfCounter.print|-f file>
       or: jcmd -l
       or: jcmd -h
    
      command must be a valid jcmd command for the selected jvm.
      Use the command "help" to see which commands are available.
      If the pid is 0, commands will be sent to all Java processes.
      The main class argument will be used to match (either partially
      or fully) the class used to start Java.
      If no options are given, lists Java processes (same as -p).
    
      PerfCounter.print display the counters exposed by this process
      -f  read and execute commands from the file
      -l  list JVM processes on the local machine
      -h  this help

利用jcmd，我们能做很多事情，比如，抓现场堆栈(dump threads)，抓运行时堆内存(dump heap),采集GC日志，定位高CPU占用问题等。

# 列出机器上运行的JVM #

在没有jcmd的时候，我们也有很多找出JVM进程的方法，比如：linux下通过ps，使用jdk自带的jps等。使用jcmd，我们同样可以做到：

[root@vincent-testing ~]# jcmd -l
    13714 sun.tools.jcmd.JCmd -l
    16324 org.rzo.yajsw.app.WrapperJVMMain
    9350 org.rzo.yajsw.app.WrapperJVMMain
    9815 org.apache.catalina.startup.Bootstrap start

通过`jcmd -l`可以列出所有的Java程序，其功能和`jps`其实是一样的。

# 操作指定的JVM进程 #

列出所有的JVM程序，找到你感兴趣的进程id，运行`jcmd <PID> help`，看看我们可以做些什么：

[root@vincent-testing ~]# jcmd 9350 help
    9350:
    The following commands are available:
    JFR.stop
    JFR.start
    JFR.dump
    JFR.check
    VM.native_memory
    VM.check_commercial_features
    VM.unlock_commercial_features
    ManagementAgent.stop
    ManagementAgent.start_local
    ManagementAgent.start
    GC.rotate_log
    Thread.print
    GC.class_stats
    GC.class_histogram
    GC.heap_dump
    GC.run_finalization
    GC.run
    VM.uptime
    VM.flags
    VM.system_properties
    VM.command_line
    VM.version
    help
    
    For more information about a specific command use 'help <command>'.

可以看到，jcmd给我们提供了很多的功能。这里我们先说几个简单的。

## 抓现场堆栈 ##

相信大部分的Java程序员肯定都用过`jstack`，通过`jstack`可以dump当前JVM的线程堆栈。通过`jstack <PID> Thread.print`可以达到一样的目的:

➜  ~ jcmd 3426 Thread.print
    3426:
    2018-08-02 21:36:07
    Full thread dump Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (25.144-b01 mixed mode):
    
    "Attach Listener" #16 daemon prio=9 os_prio=31 tid=0x00007fd9a43d0000 nid=0xd07 waiting on condition [0x0000000000000000]
       java.lang.Thread.State: RUNNABLE
    
    "NettythreadDeathWatcher-2-1" #15 daemon prio=1 os_prio=31 tid=0x00007fd9a4ca1800 nid=0xa903 waiting on condition [0x0000700005924000]
       java.lang.Thread.State: TIMED_WAITING (sleeping)
        at java.lang.Thread.sleep(Native Method)
        at io.netty.util.ThreadDeathWatcher$Watcher.run(ThreadDeathWatcher.java:152)
        at io.netty.util.concurrent.DefaultThreadFactory$DefaultRunnableDecorator.run(DefaultThreadFactory.java:144)
        at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)
    
    "DestroyJavaVM" #14 prio=5 os_prio=31 tid=0x00007fd9a3b7f800 nid=0x1a03 waiting on condition [0x0000000000000000]
       java.lang.Thread.State: RUNNABLE
    ....  other threads ommited ...

如果想要在线程dump中包含锁信息，需要加上`-l=true`:

➜  ~ jcmd 3426  Thread.print -l=true
    3426:
    2018-08-02 21:39:08
    Full thread dump Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (25.144-b01 mixed mode):
    
    "Attach Listener" #16 daemon prio=9 os_prio=31 tid=0x00007fd9a43d0000 nid=0xd07 waiting on condition [0x0000000000000000]
       java.lang.Thread.State: RUNNABLE
    
       Locked ownable synchronizers:
        - None
    
    "NettythreadDeathWatcher-2-1" #15 daemon prio=1 os_prio=31 tid=0x00007fd9a4ca1800 nid=0xa903 waiting on condition [0x0000700005924000]
       java.lang.Thread.State: TIMED_WAITING (sleeping)
        at java.lang.Thread.sleep(Native Method)
        at io.netty.util.ThreadDeathWatcher$Watcher.run(ThreadDeathWatcher.java:152)
        at io.netty.util.concurrent.DefaultThreadFactory$DefaultRunnableDecorator.run(DefaultThreadFactory.java:144)
        at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)
    
       Locked ownable synchronizers:
        - None
    .... other threads ommited

## 抓取堆内存 ##

➜  ~ jcmd 3426 help GC.heap_dump
    3426:
    GC.heap_dump
    Generate a HPROF format dump of the Java heap.
    
    Impact: High: Depends on Java heap size and content. Request a full GC unless the '-all' option is specified.
    
    Permission: java.lang.management.ManagementPermission(monitor)
    
    Syntax : GC.heap_dump [options] <filename>
    
    Arguments:
        filename :  Name of the dump file (STRING, no default value)
    
    Options: (options must be specified using the <key> or <key>=<value> syntax)
        -all : [optional] Dump all objects, including unreachable objects (BOOLEAN, false)

如果你定位过内存泄漏相关的问题，那么你肯定知道如何dump堆内存，或者查看堆内存中的类分布。通常之前我们使用的工具是`jmap`，使用jcmd转存堆内存的方法是使用`GC.heap_dump`。

➜  ~ jcmd 3426 GC.heap_dump test.dump
    3426:
    Heap dump file created

通常情况，在dump堆内存钱会触发一次full GC，如果不希望触发full GC，可以指定参数`all=true`，即:

➜  ~ jcmd 3426 GC.heap_dump test2.dump -all=true
    3426:
    Heap dump file created

## 统计堆内存使用情况 ##

转存堆内存并分析相对来说比较复杂，一个更简单的方法是统计堆中对象的直方图。在没有jcmd的时候，我通常是使用jmap来统计堆中对象的分布，如果想使用jcmd统计堆中对象的分布，使用`jcmd <PID> GC.class_histogram`。

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jcmd命令中包还有其他很多工具，大家如果感兴趣可以通过`jcmd <PID> help <command>`查看。在没有jcmd工具之前，我们通常需要组合使用多个不同的工具进行问题定位，而现在只需要使用jcmd一个命令就可以了。除了替代现有的工具之后，jcmd还支持更高级的profiling功能，录制jfr来分析JVM的性能。

# 各参数含义 #

## 概述 ##

在JDK1.7以后，新增了一个命令行工具 jcmd。他是一个多功能的工具，可以用它来导出堆、查看Java进程、导出线程信息、执行GC、还可以进行采样分析（jmc 工具的飞行记录器）。

## 命令格式 ##

jcmd <pid | main class> <command ... | PerfCounter.print | -f  file>
      jcmd -l
      jcmd -h

描述

*  **pid：**接收诊断命令请求的进程ID。  
    main class ：接收诊断命令请求的进程的main类。匹配进程时，main类名称中包含指定子字符串的任何进程均是匹配的。如果多个正在运行的Java进程共享同一个main类，诊断命令请求将会发送到所有的这些进程中。
 *  **command：**接收诊断命令请求的进程的main类。匹配进程时，main类名称中包含指定子字符串的任何进程均是匹配的。如果多个正在运行的Java进程共享同一个main类，诊断命令请求将会发送到所有的这些进程中。
    
    注意: 如果任何参数含有空格，你必须使用英文的单引号或双引号将其包围起来。 此外，你必须使用转义字符来转移参数中的单引号或双引号，以阻止操作系统shell处理这些引用标记。当然，你也可以在参数两侧加上单引号，然后在参数内使用双引号(或者，在参数两侧加上双引号，在参数中使用单引号)。
 *  **Perfcounter.print：**打印目标Java进程上可用的性能计数器。性能计数器的列表可能会随着Java进程的不同而产生变化。
 *  **-f file：**从文件file中读取命令，然后在目标Java进程上调用这些命令。在file中，每个命令必须写在单独的一行。以"\#"开头的行会被忽略。当所有行的命令被调用完毕后，或者读取到含有stop关键字的命令，将会终止对file的处理。
 *  **-l：**查看所有的进程列表信息。
 *  **-h：**查看帮助信息。（同 -help）

## 查看进程 jcmd -l ##

命令：jcmd -l  
描述：查看 当前机器上所有的 jvm 进程信息

jcmd 
      jcmd -l
      jps

这三个命令的效果是一样的

## 查看性能统计 ##

命令：jcmd pid PerfCounter.print  
描述：查看指定进程的性能统计信息。

C:\Windows\system32>jcmd 9592 PerfCounter.print
    9592:
    java.ci.totalTime=16704
    java.cls.loadedClasses=438
    java.cls.sharedLoadedClasses=0
    java.cls.sharedUnloadedClasses=0
    java.cls.unloadedClasses=0
    java.property.java.class.path="D:\work\git\test\target\classes"
    java.property.java.endorsed.dirs="D:\Program Files\Java\jre1.8.0_91\lib\endorsed"
    java.property.java.ext.dirs="D:\Program Files\Java\jre1.8.0_91\lib\ext;C:\Windows\Sun\Java\lib\ext"
    java.property.java.home="D:\Program Files\Java\jre1.8.0_91"
    ...

## 列出当前运行的 java 进程可以执行的操作 ##

命令：jcmd PID help

C:\Windows\system32>jcmd 9592 help
    9592:
    The following commands are available:
    JFR.stop
    JFR.start
    JFR.dump
    JFR.check
    VM.native_memory
    VM.check_commercial_features
    VM.unlock_commercial_features
    ManagementAgent.stop
    ManagementAgent.start_local
    ManagementAgent.start
    GC.rotate_log
    Thread.print
    GC.class_stats
    GC.class_histogram
    GC.heap_dump
    GC.run_finalization
    GC.run
    VM.uptime
    VM.flags
    VM.system_properties
    VM.command_line
    VM.version
    help

### 查看具体命令的选项 ###

如果想查看命令的选项，比如想查看 JFR.dump 命令选项，可以通过如下命令:  
jcmd 11772 help JFR.dump

![format_png][]

### 1.JRF 相关命令 ###

JRF 功能跟 jmc.exe 工具的飞行记录器的功能一样的。  
要使用 JRF 相关的功能，必须使用 VM.unlock\_commercial\_features 参数取消锁定商业功能 。

![format_png 1][]

![format_png 2][]

jmc.exe 显示的提示

*  启动JFR  
    执行命令：jcmd $PID JFR.start name=abc,duration=120s
 *  Dump JFR  
    等待至少duration（本文设定120s）后，执行命令：jcmd PID JFR.dump name=abc,duration=120s filename=abc.jfr（注意，文件名必须为.jfr后缀）
 *  检查JFR状态  
    执行命令：jcmd $PID JFR.check name=abc,duration=120s
 *  停止JFR  
    执行命令：jcmd $PID JFR.stop name=abc,duration=120s
 *  JMC分析  
    切回开发机器，下载步骤3中生成的abc.jfr，打开jmc，导入abc.jfr即可进行可视化分析

### VM.uptime ###

命令：jcmd PID VM.uptime  
描述：查看 JVM 的启动时长：

![format_png 3][]

### GC.class\_histogram ###

命令：jcmd PID GC.class\_histogram  
描述：查看系统中类统计信息

![format_png 4][]

这里和jmap -histo pid的效果是一样的  
这个可以查看每个类的实例数量和占用空间大小。

Thread.print

命令：jcmd PID Thread.print  
描述：查看线程堆栈信息。

![format_png 5][]

该命令同 [jstack][] 命令。

GC.heap\_dump

命令：jcmd PID GC.heap\_dump FILE\_NAME  
描述：查看 JVM 的Heap Dump

C:\Users\jjs>jcmd 10576 GC.heap_dump d:\dump.hprof
    10576:
    Heap dump file created

跟 jmap命令：jmap -dump:format=b,file=heapdump.phrof pid 效果一样。  
导出的 dump 文件，可以使用MAT 或者 Visual VM 等工具进行分析。

> 注意：如果只指定文件名，默认会生成在启动 JVM 的目录里。

VM.system\_properties

命令：jcmd PID VM.system\_properties  
描述：查看 JVM 的属性信息

C:\Users\jjs>jcmd 10576 VM.system_properties
    10576:
    #Wed Jan 31 22:30:20 CST 2018
    java.vendor=Oracle Corporation
    osgi.bundles.defaultStartLevel=4
    ......
    os.version=10.0
    osgi.arch=x86_64
    path.separator=;
    java.vm.version=25.91-b15
    org.osgi.supports.framework.fragment=true
    user.variant=
    osgi.framework.shape=jar
    java.awt.printerjob=sun.awt.windows.WPrinterJob
    osgi.instance.area.default=file\:/C\:/Users/jjs/eclipse-workspace/
    sun.io.unicode.encoding=UnicodeLittle
    org.osgi.framework.version=1.8.0
    ......

VM.flags

命令：jcmd PID VM.flags  
描述：查看 JVM 的启动参数

C:\Users\jjs>jcmd 10576 VM.flags
    10576:
    -XX:CICompilerCount=3 -XX:ConcGCThreads=1 
    -XX:G1HeapRegionSize=1048576 -XX:InitialHeapSize=268435456 
    -XX:MarkStackSize=4194304 -XX:MaxHeapSize=1073741824 
    -XX:MaxNewSize=643825664 -XX:MinHeapDeltaBytes=1048576 
    -XX:+UseCompressedClassPointers -XX:+UseCompressedOops 
    -XX:+UseFastUnorderedTimeStamps -XX:+UseG1GC 
    -XX:-UseLargePagesIndividualAllocation -XX:+UseStringDeduplication

VM.command\_line

命令：jcmd PID VM.command\_line  
描述：查看 JVM 的启动命令行

C:\Users\jjs>jcmd 10576 VM.command_line
    10576:
    VM Arguments:
    jvm_args: -Dosgi.requiredJavaVersion=1.8 
    -Dosgi.instance.area.default=@user.home/eclipse-workspace 
    -XX:+UseG1GC -XX:+UseStringDeduplication 
    -Dosgi.requiredJavaVersion=1.8 -Xms256m -Xmx1024m
    java_command: <unknown>
    java_class_path (initial): D:\tool\...\org.eclipse.equinox.launcher.jar

GC.run\_finalization

命令：jcmd PID GC.run\_finalization  
描述： 对 JVM 执行 java.lang.System.runFinalization()

C:\Users\jjs>jcmd 10576 GC.run_finalization
    10576:
    Command executed successfully

执行一次finalization操作，相当于执行java.lang.System.runFinalization()

GC.run

命令：jcmd PID GC.run  
描述：对 JVM 执行 java.lang.System.gc()

C:\Users\jjs>jcmd 10576 GC.run
    10576:
    Command executed successfully

告诉垃圾收集器打算进行垃圾收集，而垃圾收集器进不进行收集是不确定的。

PerfCounter.print

命令：jcmd PID PerfCounter.print  
描述：查看 JVM 性能相关的参数

C:\Users\jjs>jcmd 10576 PerfCounter.print
    10576:
    java.ci.totalTime=93024843
    java.cls.loadedClasses=18042
    java.cls.sharedLoadedClasses=0
    java.cls.sharedUnloadedClasses=0
    java.cls.unloadedClasses=3
    
    ......

VM.version

命令：jcmd PID VM.version  
描述：查看目标jvm进程的版本信息

C:\Users\jjs>jcmd 10576 VM.version
    10576:
    Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM version 25.91-b15
    JDK 8.0_91

[format_png]: /images/20210527/c8ac456897de40b29ffa9ccb7797cea0.png
[format_png 1]: /images/20210527/7ac83d3e47ad4f78b27bfad62f772c78.png
[format_png 2]: /images/20210527/1d0a2a9a7f334676b7d140cd31db8488.png
[format_png 3]: /images/20210527/c05be82ffc3f456a990e179804ee5a6e.png
[format_png 4]: /images/20210527/aa9c25a50c0048248254ffb81501575c.png
[format_png 5]: /images/20210527/0bebd09fedf74472b1fb26bdc89aa23e.png
[jstack]: https://www.jianshu.com/p/025cb069cb69