生产环境如何排除和优化JVM？

　　通过前面几个课时的学习，相信你对JVM的理论及实践等相关知识有了一个大体的印象。而本课时将重点讲解JVM的排查与优化，这样就会对JVM的知识点有一个完整的认识，从而可以更好地应用于实际工作或者面试了。
　　我们本课时的面试题是，生产环境如何排查问题？典型回答
　　如果是在生产环境中直接排查JVM的话，最简单的做法就是使用JDK自带的6个非常实用的命令行工具来排查。它们分别是：jps、jstat、jinfo、jmap、jhat和jstack，它们都位于JDK的bin目录下，可以使用命令行工具直接运行，其目录如下图所示：
　　1。jps（虚拟机进程状况工具）
　　jps（JVMProcessStatustool，虚拟机进程状况工具）它的功能和Linux中的ps命令比较类似，用于列出正在运行的JVM的LVMID（LocalVirtualMachineIDentifier，本地虚拟机唯一ID），以及JVM的执行主类、JVM启动参数等信息。语法如下：jps〔options〕〔hostid〕
　　常用的options选项：l：用于输出运行主类的全名，如果是jar包，则输出jar包的路径；q：用于输出LVMID（LocalVirtualMachineIdentifier，虚拟机唯一ID）；m：用于输出虚拟机启动时传递给主类main（）方法的参数；v：用于输出启动时的JVM参数。2。jstat（虚拟机统计信息监视工具）
　　jstat（JVMStatisticsMonitoringTool，虚拟机统计信息监视工具）用于监控虚拟机的运行状态信息。
　　例如，我们用它来查询某个Java进程的垃圾收集情况，示例如下：jstatgc43704S0CS1CS0US1UECEUOCOUMCMUCCSCCCSUYGCYGCTFGCFGCTCGCCGCTGCT10752。010752。00。00。065536。05243。4175104。00。04480。0774。0384。075。800。00000。0000。000
　　参数说明如下表所示：
　　参数
　　说明
　　S0C
　　年轻代中第一个存活区的大小
　　S1C
　　年轻代中第二个存活区的大小
　　S0U
　　年轻代中第一个存活区已使用的空间（字节）
　　S1U
　　年轻代中第二个存活区已使用的空间（字节）
　　EC
　　Edem区大小
　　EU
　　年轻代中Edem区已使用的空间（字节）
　　OC
　　老年代大小
　　OU
　　老年代已使用的空间（字节）
　　YGC
　　从应用程序启动到采样时younggc的次数
　　YGCT
　　从应用程序启动到采样时younggc的所用的时间（s）
　　FGC
　　从应用程序启动到采样时fullgc的次数
　　FGCT
　　从应用程序启动到采样时fullgc的所用的时间
　　GCT
　　从应用程序启动到采样时整个gc所用的时间
　　注意：年轻代的Edem区满了会触发younggc，老年代满了会触发oldgc。fullgc指的是清除整个堆，包括young区和old区。
　　jstat常用的查询参数有：class，查询类加载器信息；compiler，JIT相关信息；gc，GC堆状态；gcnew，新生代统计信息；gcutil，GC堆统计汇总信息。3。jinfo（查询虚拟机参数配置工具）
　　jinfo（ConfigurationInfoforJava）用于查看和调整虚拟机各项参数。语法如下：jinfooptionpid
　　查看JVM参数示例如下：jinfoflags45129VMFlags：XX：CICompilerCount3XX：InitialHeapSize268435456XX：MaxHeapSize4294967296XX：MaxNewSize1431306240XX：MinHeapDeltaBytes524288XX：NewSize89128960XX：OldSize179306496XX：UseCompressedClassPointersXX：UseCompressedOopsXX：UseFastUnorderedTimeStampsXX：UseParallelGC
　　其中45129是使用jps查询的LVMID。
　　我们可以通过jinfoflag〔〕name来修改虚拟机的参数值，比如下面的示例：jinfoflagPrintGC45129查询是否开启GC打印XX：PrintGCjinfoflagPrintGC45129开启GC打印jinfoflagPrintGC45129查询是否开启GC打印XX：PrintGCjinfoflagPrintGC45129关闭GC打印jinfoflagPrintGC45129查询是否开启GC打印XX：PrintGC4。jmap（堆快照生成工具）
　　jmap（MemoryMapforJava）用于查询堆的快照信息。
　　查询堆信息示例如下：jmapheap45129AttachingtoprocessID45129，pleasewait。。。Debuggerattachedsuccessfully。Servercompilerdetected。JVMversionis25。101b13usingthreadlocalobjectallocation。ParallelGCwith6thread（s）HeapConfiguration：MinHeapFreeRatio0MaxHeapFreeRatio100MaxHeapSize4294967296（4096。0MB）NewSize89128960（85。0MB）MaxNewSize1431306240（1365。0MB）OldSize179306496（171。0MB）NewRatio2SurvivorRatio8MetaspaceSize21807104（20。796875MB）CompressedClassSpaceSize1073741824（1024。0MB）MaxMetaspaceSize17592186044415MBG1HeapRegionSize0（0。0MB）HeapUsage：PSYoungGenerationEdenSpace：capacity67108864（64。0MB）used5369232（5。1204986572265625MB）free61739632（58。87950134277344MB）8。000779151916504usedFromSpace：capacity11010048（10。5MB）used0（0。0MB）free11010048（10。5MB）0。0usedToSpace：capacity11010048（10。5MB）used0（0。0MB）free11010048（10。5MB）0。0usedPSOldGenerationcapacity179306496（171。0MB）used0（0。0MB）free179306496（171。0MB）0。0used2158internedStringsoccupying152472bytes。
　　我们也可以直接生成堆快照文件，示例如下：jmapdump：formatb，fileUsersadminDocuments2020。dump47380DumpingheaptoUsersadminDocuments2020。dump。。。Heapdumpfilecreated5。jhat（堆快照分析功能）
　　jhat（JVMHeapAnalysisTool，堆快照分析工具）和jmap搭配使用，用于启动一个web站点来分析jmap生成的快照文件。
　　执行示例如下：jhatUsersadminDocuments2020。dumpReadingfromUsersadminDocuments2020。dump。。。DumpfilecreatedTueMay2616：12：41CST2020Snapshotread，resolving。。。Resolving17797objects。。。Chasingreferences，expect3dots。。。Eliminatingduplicatereferences。。。Snapshotresolved。StartedHTTPserveronport7000Serverisready。
　　上述信息表示jhat启动了一个http的服务器端口为7000的站点来展示信息，此时我们在浏览器中输入：http：localhost：7000，会看到如下图所示的信息：
　　6。jstack（查询虚拟机当前的线程快照信息）
　　jstack（StackTraceforJava）用于查看当前虚拟机的线程快照，用它可以排查线程的执行状况，例如排查死锁、死循环等问题。
　　比如，我们先写一段死锁的代码：publicclassNativeOptimize｛privatestaticObjectobj1newObject（）；privatestaticObjectobj2newObject（）；publicstaticvoidmain（String〔〕args）｛newThread（newRunnable（）｛Overridepublicvoidrun（）｛synchronized（obj2）｛System。out。println（Thread。currentThread（）。getName（）锁住obj2）；try｛Thread。sleep（1000）；｝catch（InterruptedExceptione）｛e。printStackTrace（）；｝synchronized（obj1）｛执行不到这里System。out。println（1秒钟后，Thread。currentThread（）。getName（）锁住obj1）；｝｝｝｝）。start（）；synchronized（obj1）｛System。out。println（Thread。currentThread（）。getName（）锁住obj1）；try｛Thread。sleep（1000）；｝catch（InterruptedExceptione）｛e。printStackTrace（）；｝synchronized（obj2）｛执行不到这里System。out。println（1秒钟后，Thread。currentThread（）。getName（）锁住obj2）；｝｝｝｝
　　以上程序的执行结果如下：
　　main：锁住obj1
　　Thread0：锁住obj2
　　此时我们使用jstack工具打印一下当前线程的快照信息，结果如下：binjstackl500162020052618：01：41FullthreaddumpJavaHotSpot（TM）64BitServerVM（25。101b13mixedmode）：AttachListener10daemonprio9osprio31tid0x00007f8c00840800nid0x3c03waitingoncondition〔0x0000000000000000〕java。lang。Thread。State：RUNNABLELockedownablesynchronizers：NoneThread09prio5osprio31tid0x00007f8c00840000nid0x3e03waitingformonitorentry〔0x00007000100c8000〕java。lang。Thread。State：BLOCKED（onobjectmonitor）atcom。example。optimize。NativeOptimize1。run（NativeOptimize。java：25）waitingtolock0x000000076abb62d0（ajava。lang。Object）locked0x000000076abb62e0（ajava。lang。Object）atjava。lang。Thread。run（Thread。java：745）Lockedownablesynchronizers：NoneServiceThread8daemonprio9osprio31tid0x00007f8c01814800nid0x4103runnable〔0x0000000000000000〕java。lang。Thread。State：RUNNABLELockedownablesynchronizers：NoneC1CompilerThread27daemonprio9osprio31tid0x00007f8c0283c800nid0x4303waitingoncondition〔0x0000000000000000〕java。lang。Thread。State：RUNNABLELockedownablesynchronizers：NoneC2CompilerThread16daemonprio9osprio31tid0x00007f8c0300a800nid0x4403waitingoncondition〔0x0000000000000000〕java。lang。Thread。State：RUNNABLELockedownablesynchronizers：NoneC2CompilerThread05daemonprio9osprio31tid0x00007f8c0283c000nid0x3603waitingoncondition〔0x0000000000000000〕java。lang。Thread。State：RUNNABLELockedownablesynchronizers：NoneSignalDispatcher4daemonprio9osprio31tid0x00007f8c0283b000nid0x4603runnable〔0x0000000000000000〕java。lang。Thread。State：RUNNABLELockedownablesynchronizers：NoneFinalizer3daemonprio8osprio31tid0x00007f8c03001000nid0x5003inObject。wait（）〔0x000070000f8ad000〕java。lang。Thread。State：WAITING（onobjectmonitor）atjava。lang。Object。wait（NativeMethod）waitingon0x000000076ab08ee0（ajava。lang。ref。ReferenceQueueLock）atjava。lang。ref。ReferenceQueue。remove（ReferenceQueue。java：143）locked0x000000076ab08ee0（ajava。lang。ref。ReferenceQueueLock）atjava。lang。ref。ReferenceQueue。remove（ReferenceQueue。java：164）atjava。lang。ref。FinalizerFinalizerThread。run（Finalizer。java：209）Lockedownablesynchronizers：NoneReferenceHandler2daemonprio10osprio31tid0x00007f8c03000000nid0x2f03inObject。wait（）〔0x000070000f7aa000〕java。lang。Thread。State：WAITING（onobjectmonitor）atjava。lang。Object。wait（NativeMethod）waitingon0x000000076ab06b50（ajava。lang。ref。ReferenceLock）atjava。lang。Object。wait（Object。java：502）atjava。lang。ref。Reference。tryHandlePending（Reference。java：191）locked0x000000076ab06b50（ajava。lang。ref。ReferenceLock）atjava。lang。ref。ReferenceReferenceHandler。run（Reference。java：153）Lockedownablesynchronizers：Nonemain1prio5osprio31tid0x00007f8c00802800nid0x1003waitingformonitorentry〔0x000070000ef92000〕java。lang。Thread。State：BLOCKED（onobjectmonitor）atcom。example。optimize。NativeOptimize。main（NativeOptimize。java：41）waitingtolock0x000000076abb62e0（ajava。lang。Object）locked0x000000076abb62d0（ajava。lang。Object）Lockedownablesynchronizers：NoneVMThreadosprio31tid0x00007f8c01008800nid0x2e03runnableGCtaskthread0（ParallelGC）osprio31tid0x00007f8c00803000nid0x2007runnableGCtaskthread1（ParallelGC）osprio31tid0x00007f8c00006800nid0x2403runnableGCtaskthread2（ParallelGC）osprio31tid0x00007f8c01800800nid0x2303runnableGCtaskthread3（ParallelGC）osprio31tid0x00007f8c01801800nid0x2a03runnableGCtaskthread4（ParallelGC）osprio31tid0x00007f8c01802000nid0x5403runnableGCtaskthread5（ParallelGC）osprio31tid0x00007f8c01006800nid0x2d03runnableVMPeriodicTaskThreadosprio31tid0x00007f8c00010800nid0x3803waitingonconditionJNIglobalreferences：6FoundoneJavaleveldeadlock：Thread0：waitingtolockmonitor0x00007f8c000102a8（object0x000000076abb62d0，ajava。lang。Object），whichisheldbymainmain：waitingtolockmonitor0x00007f8c0000ed58（object0x000000076abb62e0，ajava。lang。Object），whichisheldbyThread0Javastackinformationforthethreadslistedabove：Thread0：atcom。example。optimize。NativeOptimize1。run（NativeOptimize。java：25）waitingtolock0x000000076abb62d0（ajava。lang。Object）locked0x000000076abb62e0（ajava。lang。Object）atjava。lang。Thread。run（Thread。java：745）main：atcom。example。optimize。NativeOptimize。main（NativeOptimize。java：41）waitingtolock0x000000076abb62e0（ajava。lang。Object）locked0x000000076abb62d0（ajava。lang。Object）Found1deadlock。
　　从上述信息可以看出使用jstack，可以很方便地排查出代码中出现deadlock（死锁）的问题。考点分析
　　Java虚拟机的排查工具是一个合格程序员必备的技能，使用它我们可以很方便地定位出问题的所在，尤其在团队合作的今天，每个人各守一摊很容易出现隐藏的bug（缺陷）。因此使用这些排查功能可以帮我们快速地定位并解决问题，所以它也是面试中常问的问题之一。
　　和此知识点相关的面试题还有以下这些：除了比较实用的命令行工具之外，有没有方便一点的排查工具？JVM常见的调优手段有哪些？知识扩展可视化排查工具
　　JVM除了上面的6个基础命令行工具之外，还有两个重要的视图调试工具，即JConsole和JVisualVM，它们相比于命令行工具使用更方便、操作更简单、结果展现也更直观。
　　JConsole和JVisualVM都位于JDK的bin目录下，JConsole（JavaMonitoringandManagementConsole）是最早期的视图调试工具，其启动页面如下图所示：
　　可以看出我们可以用它来连接远程的服务器，或者是直接调试本机，这样就可以在不消耗生产环境的性能下，从本机启动JConsole来连接服务器。
　　JVisualVM的启动图如下图所示：
　　由上图可知，JVisualVM既可以调试本地也可以调试远程服务器。JVM调优
　　JVM调优主要是根据实际的硬件配置信息重新设置JVM参数来进行调优的，例如，硬件的内存配置很高，但JVM因为是默认参数，所以最大内存和初始化堆内存很小，这样就不能更好地利用本地的硬件优势了。因此，需要调整这些参数，让JVM在固定的配置下发挥最大的价值。
　　JVM常见调优参数包含以下这些：Xmx，设置最大堆内存大小；Xms，设置初始堆内存大小；XX：MaxNewSize，设置新生代的最大内存；XX：MaxTenuringThreshold，设置新生代对象经过一定的次数晋升到老生代；XX：PretrnureSizeThreshold，设置大对象的值，超过这个值的对象会直接进入老生代；XX：NewRatio，设置分代垃圾回收器新生代和老生代内存占比；XX：SurvivorRatio，设置新生代Eden、FormSurvivor、ToSurvivor占比。
　　我们要根据自己的业务场景和硬件配置来设置这些值。例如，当我们的业务场景会有很多大的临时对象产生时，因为这些大对象只有很短的生命周期，因此需要把XX：MaxNewSize的值设置的尽量大一些，否则就会造成大量短生命周期的大对象进入老生代，从而很快消耗掉了老生代的内存，这样就会频繁地触发fullgc，从而影响了业务的正常运行。小结
　　本课时我们讲了JVM排查的6个基本命令行工具：jps、jstat、jinfo、jmap、jhat、jstack，以及2个视图排查工具：JConsole和JVisualVM；同时还讲了JVM的常见调优参数。