• JVM调优工具锦囊:JDK自带工具与Arthas线上分析工具对比


    Arthas线上分析诊断调优工具

    以前我们要排查线上问题,通常使用的是jdk自带的调优工具和命令。最常见的就是dump线上日志,然后下载到本地,导入到jvisualvm工具中。这样操作有诸多不变,现在阿里团队开发的Arhtas工具,拥有非常强大的功能,并且都是线上的刚需,尤其是情况紧急,不方便立刻发版,适合临时处理危急情况使用。下面分两部分来研究JVM性能调优工具:

    1.JDK自带的性能调优工具

    虽然有了Arthas,但也不要忘记JDK自带的性能调优工具,在某些场景下,他还是有很大作用的。而且Arthas里面很多功能其根本就是封装了JDK自带的这些调优命令。

    2.Arthas线上分析工具的使用

    这一部分,主要介绍几个排查线上问题常用的方法。功能真的很强大,刚兴趣的猿媛可以研究其基本原理。之前跟我同事讨论,感觉这就像病毒一样,可以修改内存里的东西,真的还是挺强大的。

    以上两种方式排查线上问题,没有优劣之分,如果线上不能安装Arthas就是jdk自带命令,如果jdk自带命令不能满足部分要求,又可以安装Arthas,那就使用Arthas。他们只是排查问题的工具,重要的是排查问题的思路。不管黑猫、白猫,能抓住耗子就是好猫。

    一、JDK自带的调优工具

    这里不是流水一样的介绍功能怎么用,就说说线上遇到的问题,我们通常怎么排查,排查的几种情况。

    • 内存溢出,出现OutOfMemoryError,这个问题如何排查

    • CPU使用猛增,这个问题如何排查?

    • 进程有死锁,这个问题如何排查?

    • JVM参数调优

    下面来一个一个解决

    1、处理内存溢出,报OutOfMemoryError错误

    第一步:通过jmap -histo命令查看系统内存使用情况

    使用的命令:

    jmap -histo 进程号

    运行结果:

    num #instances #bytes class name---------------------------------------------- 1: 1101980 372161752 [B 2: 551394 186807240 [Ljava.lang.Object; 3: 1235341 181685128 [C 4: 76692 170306096 [I 5: 459168 14693376 java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer$Node 6: 543699 13048776 java.lang.String 7: 497636 11943264 java.util.ArrayList 8: 124271 10935848 java.lang.reflect.Method 9: 348582 7057632 [Ljava.lang.Class; 10: 186244 5959808 java.util.concurrent.ConcurrentHashMap$Node 8671: 1 16 zipkin2.reporter.Reporter$1 8672: 1 16 zipkin2.reporter.Reporter$2Total 8601492 923719424 num:序号instances:实例数量bytes:占用空间大小class name:类名称,[C is a char[],[S is a short[],[I is a int[],[B is a byte[],[[I is a int[][]

    通过这个命令,我们可以看出当前哪个对象最消耗内存。

    上面这个运行结果是我启动了本地的一个项目,然后运行【jmap -histro 进程号】运行出来的结果,直接去了其中的一部分。通过这里我们可以看看大的实例对象中,有没有我们自定义的实例对象。通过这个可以排查出哪个实例对象引起的内存溢出。

    除此之外,Total汇总数据可以看出当前一共有多少个对象,暂用了多大内存空间。这里是有约860w个对象,占用约923M的空间。

    第二步:分析内存溢出,查看堆空间占用情况

    使用命令

    jhsdb jmap --heap --pid 进程号

    比如,我本地启动了一个项目,想要查看这个项目的内存占用情况:

    [root@iZ2pl8Z ~]# jhsdb jmap --heap --pid 28692 Attaching to process ID 28692, please wait...Debugger attached successfully.Server compiler detected.JVM version is 11.0.13+10-LTS-370using thread-local object allocation.Garbage-First (G1) GC with 4 thread(s)Heap Configuration: MinHeapFreeRatio = 40 MaxHeapFreeRatio = 70 MaxHeapSize = 2065694720 (1970.0MB) NewSize = 1363144 (1.2999954223632812MB) MaxNewSize = 1239416832 (1182.0MB) OldSize = 5452592 (5.1999969482421875MB) NewRatio = 2 SurvivorRatio = 8 MetaspaceSize = 21807104 (20.796875MB) CompressedClassSpaceSize = 1073741824 (1024.0MB) MaxMetaspaceSize = 17592186044415 MB G1HeapRegionSize = 1048576 (1.0MB)Heap Usage:G1 Heap: regions = 1970 capacity = 2065694720 (1970.0MB) used = 467303384 (445.65523529052734MB) free = 1598391336 (1524.3447647094727MB) 22.622093161955704% usedG1 Young Generation:Eden Space: regions = 263 capacity = 464519168 (443.0MB) used = 275775488 (263.0MB) free = 188743680 (180.0MB) 59.36794582392776% usedSurvivor Space: regions = 6 capacity = 6291456 (6.0MB) used = 6291456 (6.0MB) free = 0 (0.0MB) 100.0% usedG1 Old Generation: regions = 179 capacity = 275775488 (263.0MB) used = 186285016 (177.65523529052734MB) free = 89490472 (85.34476470947266MB) 67.54951912187352% used

    下面来看看参数的含义

    堆空间配置信息

    Heap Configuration: /** * 空闲堆空间的最小百分比,计算公式为:HeapFreeRatio =(CurrentFreeHeapSize/CurrentTotalHeapSize) * 100,值的区间为0 * 到100,默认值为 40。如果HeapFreeRatio < MinHeapFreeRatio,则需要进行堆扩容,扩容的时机应该在每次垃圾回收之后。 */MinHeapFreeRatio = 40 /** * 空闲堆空间的最大百分比,计算公式为:HeapFreeRatio =(CurrentFreeHeapSize/CurrentTotalHeapSize) * 100,值的区间为0 * 到100,默认值为 70。如果HeapFreeRatio > MaxHeapFreeRatio,则需要进行堆缩容,缩容的时机应该在每次垃圾回收之后 */ MaxHeapFreeRatio = 70 /**JVM 堆空间允许的最大值*/ MaxHeapSize = 2065694720 (1970.0MB) /** JVM 新生代堆空间的默认值*/ NewSize = 1363144 (1.2999954223632812MB) /** JVM 新生代堆空间允许的最大值 */ MaxNewSize = 1239416832 (1182.0MB) /** JVM 老年代堆空间的默认值 */ OldSize = 5452592 (5.1999969482421875MB) /** 新生代(2个Survivor区和Eden区 )与老年代(不包括永久区)的堆空间比值,表示新生代:老年代=1:2*/ NewRatio = 2 /** 两个Survivor区和Eden区的堆空间比值为 8,表示 S0 : S1 :Eden = 1:1:8 */ SurvivorRatio = 8 /** JVM 元空间的默认值 */ MetaspaceSize = 21807104 (20.796875MB) CompressedClassSpaceSize = 1073741824 (1024.0MB) /** JVM 元空间允许的最大值 */ MaxMetaspaceSize = 17592186044415 MB /** 在使用 G1 垃圾回收算法时,JVM 会将 Heap 空间分隔为若干个 Region,该参数用来指定每个 Region 空间的大小 */ G1HeapRegionSize = 1048576 (1.0MB)

    G1堆使用情况

    Heap Usage:G1 Heap: regions = 1970 capacity = 2065694720 (1970.0MB) used = 467303384 (445.65523529052734MB) free = 1598391336 (1524.3447647094727MB) 22.622093161955704% used G1 的 Heap 使用情况,该 Heap 包含 1970 个 Region,结合上文每个 RegionSize=1M,因此 Capacity = Regions * RegionSize = 1970 * 1M = 1970M,已使用空间为 445.65M,空闲空间为 1524.34M,使用率为 22.62%

    G1年轻代Eden区使用情况

    G1 Young Generation:Eden Space: regions = 263 capacity = 464519168 (443.0MB) used = 275775488 (263.0MB) free = 188743680 (180.0MB) 59.36794582392776% used G1 的 Eden 区的使用情况,总共使用了 263 个 Region,结合上文每个 RegionSize=1M,因此 Used = Regions * RegionSize = 263 * 1M = 263M,Capacity=443M 表明当前 Eden 空间分配了 443 个 Region,使用率为 59.37%

    G1年轻代Survivor区使用情况和G1老年代使用情况:和Eden区类似

    Survivor Space: regions = 6 capacity = 6291456 (6.0MB) used = 6291456 (6.0MB) free = 0 (0.0MB) 100.0% used G1 Old Generation: regions = 179 capacity = 275775488 (263.0MB) used = 186285016 (177.65523529052734MB) free = 89490472 (85.34476470947266MB) 

    67.54951912187352% used Survivor区使用情况和Eden区类似。 老年代参数含义和Eden区类似。

    通过上面的命令,我们就能知道当前系统对空间的使用情况了,到底是老年代有问题还是新生代有问题。

    第三步:导出dump内存溢出的文件,导入到jvisualvm查看

    如果前两种方式还是没有排查出问题,我们可以导出内存溢出的日志,在导入客户端进行分析

    使用的命令是:

    jmap -dump:file=a.dump 进程号

    或者是直接设置JVM参数

    -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:HeapDumpPath=./ (路径)

    然后导入到jvisualvm中进行分析,方法是:点击文件->装入,导入文件,查看系统的运行情况了。

    通过分析实例数,看看哪个对象实例占比最高,这里重点看我们自定义的类,然后分析这个对象里面有没有大对象,从而找出引起内存溢出的根本原因。

    2、CPU使用猛增,这个问题如何排查?

    我们可以通过Jstack找出占用cpu最高的线程的堆栈信息,下面来一步一步分析。

    假设我们有一段死循环,不断执行方法调用,线程始终运行不释放就会导致CPU飙高,示例代码如下:

    package com.lxl.jvm;public class Math { public static int initData = 666; public static User user = new User(); public User user1; public int compute() { int a = 1; int b = 2; int c = (a + b) * 10; return c; } public static void main(String[] args) { Math math = new Math(); while(true){ math.compute(); } }}

    第一步:运行代码,使用top命令查看cpu占用情况

    如上,现在有一个java进程,cpu严重飙高了,接下来如何处理呢?

    第二步:使用top -p 命令查看飙高进程

     
    
     
    

    top -p 46518

    我们看到了单独的46518这个线程的详细信息

    第三步:按H,获取每个线程的内存情况

    需要注意的是,这里的H是大写的H。

    我们可以看出线程0和线程1线程号飙高。

    第四步:找到内存和cpu占用最高的线程tid

    通过上图我们看到占用cpu资源最高的线程有两个,线程号分别是4018362,4018363。我们一第一个为例说明,如何查询这个线程是哪个线程,以及这个线程的什么地方出现问题,导致cpu飙高。

    第五步:将线程tid转化为十六进制

    67187778是线程号为4013442的十六进制数。具体转换可以网上查询工具。

    第六步:执行[ jstack 4018360|grep -A 10 67187778] 查询飙高线程的堆栈信息

    接下来查询飙高线程的堆栈信息

    jstack 4013440|grep -A 10 67190882
    • 4013440:表示的是进程号

    • 67187778: 表示的是线程号对应的十六进制数

    通过这个方式可以查询到这个线程对应的堆栈信息

    从这里我们可以看出有问题的线程id是0x4cd0, 哪一句代码有问题呢,Math类的22行。

    第七步:查看对应的堆栈信息找出可能存在问题的代码

    上述方法定位问题已经很精确了,接下来就是区代码里排查为什么会有问题了。

    备注:上面的进程id可能没有对应上,在测试的时候,需要写对进程id和线程id

    3、进程有死锁,这个问题如何排查?

    Jstack可以用来查看堆栈使用情况,以及进程死锁情况。下面就来看看如何排查进程死锁

    还是通过案例来分析

    package com.lxl.jvm;public class DeadLockTest { private static Object lock1 = new Object(); private static Object lock2 = new Object(); public static void main(String[] args) { new Thread(() -> { synchronized (lock1) { try { System.out.println("thread1 begin"); Thread.sleep(5000); } catch (InterruptedException e) { } synchronized (lock2) { System.out.println("thread1 end"); } } }).start(); new Thread(() -> { synchronized (lock2) { try { System.out.println("thread2 begin"); Thread.sleep(5000); } catch (InterruptedException e) { } synchronized (lock1) { System.out.println("thread2 end"); } } }).start(); }}

    上面是两把锁,互相调用。

    1. 定义了两个成员变量lock1,lock2

    2. main方法中定义了两个线程。

    3. 线程1内部使用的是同步执行--上锁,锁是lock1。休眠5秒钟之后,他要获取第二把锁,执行第二段代码。

    4. 线程2和线程1类似,锁相反。

    5. 问题:一开始,像个线程并行执行,线程一获取lock1,线程2获取lock2.然后线程1继续执行,当休眠5s后获取开启第二个同步执行,锁是lock2,但这时候很可能线程2还没有执行完,所以还没有释放lock2,于是等待。线程2刚开始获取了lock2锁,休眠五秒后要去获取lock1锁,这时lock1锁还没释放,于是等待。两个线程就处于相互等待中,造成死锁。

    第一步:通过Jstack命令来看看是否能检测到当前有死锁。

    jstack 51789

    从这里面个异常可以看出,

    • prio:当前线程的优先级

    • cpu:cpu耗时

    • os_prio:操作系统级别的优先级

    • tid:线程id

    • nid:系统内核的id

    • state:当前的状态,BLOCKED,表示阻塞。通常正常的状态是Running我们看到Thread-0和Thread-1线程的状态都是BLOCKED.

    通过上面的信息,我们判断出两个线程的状态都是BLOCKED,可能有点问题,然后继续往下看。

    我们从最后的一段可以看到这句话:Found one Java-level deadlock; 意思是找到一个死锁。死锁的线程号是Thread-0,Thread-1。

    Thread-0:正在等待0x000000070e706ef8对象的锁,这个对象现在被Thread-1持有。

    Thread-1:正在等待0x000000070e705c98对象的锁,这个对象现在正在被Thread-0持有。

    最下面展示的是死锁的堆栈信息。死锁可能发生在DeadLockTest的第17行和第31行。通过这个提示,我们就可以找出死锁在哪里了。

    第二步:使用jvisualvm查看死锁

    如果使用jstack感觉不太方便,还可以使用jvisualvm,通过界面来查看,更加直观。

    在程序代码启动的过程中,打开jvisualvm工具。

    找到当前运行的类,查看线程,就会看到最头上的一排红字:检测到死锁。然后点击“线程Dump”按钮,查看相信的线程死锁的信息。

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    这里可以找到线程私锁的详细信息,具体内容和上面使用Jstack命令查询的结果一样,这里实用工具更加方便。

    4、JVM参数调优

    jvm调优通常使用的是Jstat命令。

    1. 垃圾回收统计 jstat -gc

     
    
     
    

    jstat -gc 进程id

    这个命令非常常用,在线上有问题的时候,可以通过这个命令来分析问题。

    下面我们来测试一下,启动一个项目,然后在终端驶入jstat -gc 进程id,得到如下结果:

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    上面的参数分别是什么意思呢?先识别参数的含义,然后根据参数进行分析

    • S0C: 第一个Survivor区的容量

    • S1C: 第二个Survivor区的容量

    • S0U: 第一个Survivor区已经使用的容量

    • S1U:第二个Survivor区已经使用的容量

    • EC: 新生代Eden区的容量

    • EU: 新生代Eden区已经使用的容量

    • OC: 老年代容量

    • OU:老年代已经使用的容量

    • MC: 方法区大小(元空间)

    • MU: 方法区已经使用的大小

    • CCSC:压缩指针占用空间

    • CCSU:压缩指针已经使用的空间

    • YGC: YoungGC已经发生的次数

    • YGCT: 这一次YoungGC耗时

    • FGC: Full GC发生的次数

    • FGCT: Full GC耗时

    • GCT: 总的GC耗时,等于YGCT+FGCT

    连续观察GC变化的命令

     
    
     
    

    jstat -gc 进程ID 间隔时间 打印次数

    举个例子:我要打印10次gc信息,每次间隔1秒

    jstat -gc 进程ID 1000 10

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    这样就连续打印了10次gc的变化,每次隔一秒。

    这个命令是对整体垃圾回收情况的统计,下面将会差分处理。

    2.堆内存统计

    这个命令是打印堆内存的使用情况。

     
    
     
    

    jstat -gccapacity 进程ID

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    • NGCMN:新生代最小容量

    • NGCMX:新生代最大容量

    • NGC:当前新生代容量

    • S0C:第一个Survivor区大小

    • S1C:第二个Survivor区大小

    • EC:Eden区的大小

    • OGCMN:老年代最小容量

    • OGCMX:老年代最大容量

    • OGC:当前老年代大小

    • OC: 当前老年代大小

    • MCMN: 最小元数据容量

    • MCMX:最大元数据容量

    • MC:当前元数据空间大小

    • CCSMN:最小压缩类空间大小

    • CCSMX:最大压缩类空间大小

    • CCSC:当前压缩类空间大小

    • YGC:年轻代gc次数

    • FGC:老年代GC次数

    3.新生代垃圾回收统计

    命令:

     
    
     
    

    jstat -gcnew 进程ID [ 间隔时间 打印次数]

    这个指的是当前某一次GC的内存情况

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    • S0C:第一个Survivor的大小

    • S1C:第二个Survivor的大小

    • S0U:第一个Survivor已使用大小

    • S1U:第二个Survivor已使用大小

    • TT: 对象在新生代存活的次数

    • MTT: 对象在新生代存活的最大次数

    • DSS: 期望的Survivor大小

    • EC:Eden区的大小

    • EU:Eden区的使用大小

    • YGC:年轻代垃圾回收次数

    • YGCT:年轻代垃圾回收消耗时间

    4. 新生代内存统计

     
    
     
    

    jstat -gcnewcapacity 进程ID

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    参数含义:

    • NGCMN:新生代最小容量

    • NGCMX:新生代最大容量

    • NGC:当前新生代容量

    • S0CMX:Survivor 1区最大大小

    • S0C:当前Survivor 1区大小

    • S1CMX:Survivor 2区最大大小

    • S1C:当前Survivor 2区大小

    • ECMX:最大Eden区大小

    • EC:当前Eden区大小

    • YGC:年轻代垃圾回收次数

    • FGC:老年代回收次数

    5. 老年代垃圾回收统计

    命令:

     
    
     
    

    jstat -gcold 进程ID

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    参数含义:

    • MC:方法区大小

    • MU:方法区已使用大小

    • CCSC:压缩指针类空间大小

    • CCSU:压缩类空间已使用大小

    • OC:老年代大小

    • OU:老年代已使用大小

    • YGC:年轻代垃圾回收次数

    • FGC:老年代垃圾回收次数

    • FGCT:老年代垃圾回收消耗时间

    • GCT:垃圾回收消耗总时间,新生代+老年代

    6. 老年代内存统计

    命令:

     
    
     
    

    jstat -gcoldcapacity 进程ID

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    添加图片注释,不超过 140 字(可选)

    参数含义:

    • OGCMN:老年代最小容量

    • OGCMX:老年代最大容量

    • OGC:当前老年代大小

    • OC:老年代大小

    • YGC:年轻代垃圾回收次数

    • FGC:老年代垃圾回收次数

    • FGCT:老年代垃圾回收消耗时间

    • GCT:垃圾回收消耗总时间

    7. 元数据空间统计

    命令

     
    
     
    

    jstat -gcmetacapacity 进程ID

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    • MCMN:最小元数据容量

    • MCMX:最大元数据容量

    • MC:当前元数据空间大小

    • CCSMN:最小指针压缩类空间大小

    • CCSMX:最大指针压缩类空间大小

    • CCSC:当前指针压缩类空间大小

    • YGC:年轻代垃圾回收次数

    • FGC:老年代垃圾回收次数

    • FGCT:老年代垃圾回收消耗时间

    • GCT:垃圾回收消耗总时间

    8.整体运行情况

    命令:

     
    
     
    

    jstat -gcutil 进程ID

    • S0:Survivor 1区当前使用比例

    • S1:Survivor 2区当前使用比例

    • E:Eden区使用比例

    • O:老年代使用比例

    • M:元数据区使用比例

    • CCS:指针压缩使用比例

    • YGC:年轻代垃圾回收次数

    • YGCT:年轻代垃圾回收消耗时间

    • FGC:老年代垃圾回收次数

    • FGCT:老年代垃圾回收消耗时间

    • GCT:垃圾回收消耗总时间

    通过查询上面的参数来分析整个堆空间。

    二、Arthas线上分析工具的使用

    Arthas的功能非常强大,现附上官方文档:https://arthas.aliyun.com/doc/

    其实想要了解Arthas,看官方文档就可以了,功能全而详细。那为什么还要整理一下呢?我们这里整理的是一些常用功能,以及在紧急情况下可以给我们帮大忙的功能。

    Arthas分为几个部分来研究,先来看看我们的研究思路哈

    1.安装及启动---这一块简单看,对于程序员来说,so easy

    2.dashboard仪表盘功能---类似于JDK的jstat命令,

    3.thread命令查询进行信息---类似于jmap命令

    4.反编译线上代码----这个功能很牛,改完发版了,怎么没生效,反编译看看。

    5.查询某一个函数的返回值

    6.查询jvm信息,并修改----当发生内存溢出是,可以手动设置打印堆日志到文件

    7.profiler火焰图

    下面就来看看Arthas的常用功能的用法吧

    1、Arthas的安装及启动

    其实说到这快,不得不提的是,之前我一直因为arthas是一个软件,要启动,界面操作。当时我就想,要是这样,在线上安装一个单独的应用,公司肯定不同意啊~~~,研究完才发现,原来Arthas就是一个jar包。运行起来就是用java -jar 就可以。

    1) 安装

    可以直接在Linux上通过命令下载:

    wget https://alibaba.github.io/arthas/arthas-boot.jar

    也可以在浏览器直接访问https://alibaba.github.io/arthas/arthas-boot.jar,等待下载成功后,上传到Linux服务器上。

    2) 启动

    执行命令就可以启动了

    java -jar arthas-boot.jar

    启动成功可以看到如下界面:

    然后找到你想监控的进程,输入前面对应的编号,就可以开启进行监控模式了。比如我要看4

    看到这个就表示,进入应用监听成功

    2、dashboard仪表盘--查询整体项目运行情况

    执行命令

    dashboard

    这里面一共有三块

    1)线程信息

    我们可以看到当前进程下所有的线程信息。其中第13,14号线程当前处于BLOCKED阻塞状态,阻塞时间也可以看到。通过这个一目了然,当前有两个线程是有问题的,处于阻塞状态GC线程有6个。

    2)内存信息

    内存信息包含三个部分:堆空间信息、非堆空间信息和GC垃圾收集信息

    堆空间信息

    • g1_eden_space: Eden区空间使用情况

    • g1_survivor_space: Survivor区空间使用情况

    • g1_old_gen: Old老年代空间使用情况

    非堆空间信息

    • codeheap_'non-nmethods': 非方法代码堆大小

    • metaspace: 元数据空间使用情况

    • codeheap_'profiled_nmethods':

    • compressed_class_space: 压缩类空间使用情况

    GC垃圾收集信息

    • gc.g1_young_generation.count:新生代gc的数量

    • gc.g1_young_generation.time(ms)新生代gc的耗时

    • gc.g1_old_generation.count: 老年代gc的数量

    • gc.g1_old_generation.time(ms):老年代gc的耗时

    3) 运行时信息

    • os.name:当前使用的操作系统 Mac OS X

    • os.version :操作系统的版本号 10.16

    • java.version:java版本号 11.0.2

    • java.home:java根目录 /Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk-11.0.2.jdk/Contents/Home

    • systemload.average:系统cpu负载平均值4.43

    ​ load average值的含义

    ​ > 单核处理器

    ​ 假设我们的系统是单CPU单内核的,把它比喻成是一条单向马路,把CPU任务比作汽车。当车不多的时候,load <1;当车占满整个 马路的时候 load=1;当马路都站满了,而且马路外还堆满了汽车的时候,load>1

    Load < 1

    Load = 1

    Load >1

    ​ > 多核处理器

    ​ 我们经常会发现服务器Load > 1但是运行仍然不错,那是因为服务器是多核处理器(Multi-core)。

    ​ 假设我们服务器CPU是2核,那么将意味我们拥有2条马路,我们的Load = 2时,所有马路都跑满车辆。

    Load = 2时马路都跑满了

    • processors : 处理器个数 8

    • timestamp/uptime:采集的时间戳Fri Jan 07 11:36:12 CST 2022/2349s

    通过仪表盘,我们能从整体了解当前线程的运行健康状况

    3.thread命令查询CPU使用率最高的线程及问题原因

    通过dashboard我们可以看到当前进程下运行的所有的线程。那么如果想要具体查看某一个线程的运行情况,可以使用thread命令

    1. 统计cpu使用率最高的n个线程

    先来看看常用的参数。

    参数说明

    参数名称

    参数说明

    id

    线程id

    [n:]

    指定最忙的前N个线程并打印堆栈

    [b]

    找出当前阻塞其他线程的线程

    [i ]

    指定cpu使用率统计的采样间隔,单位为毫秒,默认值为200

    [--all]

    显示所有匹配的线程

    我们的目标是想要找出CPU使用率最高的n个线程。那么需要先明确,如何计算出CPU使用率,然后才能找到最高的。计算规则如下:

    首先、第一次采样,获取所有线程的CPU时间(调用的是java.lang.management.ThreadMXBean#getThreadCpuTime()及sun.management.HotspotThreadMBean.getInternalThreadCpuTimes()接口) 然后、睡眠等待一个间隔时间(默认为200ms,可以通过-i指定间隔时间) 再次、第二次采样,获取所有线程的CPU时间,对比两次采样数据,计算出每个线程的增量CPU时间 线程CPU使用率 = 线程增量CPU时间 / 采样间隔时间 * 100% 注意: 这个统计也会产生一定的开销(JDK这个接口本身开销比较大),因此会看到as的线程占用一定的百分比,为了降低统计自身的开销带来的影响,可以把采样间隔拉长一些,比如5000毫秒。

    统计1秒内cpu使用率最高的n个线程:

    thread -n 3 -i 1000

    从线程的详情可以分析出,目前第一个线程的使用率是最高的,cpu占用了达到99.38%。第二行告诉我们,是Arthas.java这个类的第38行导致的。

    由此,我们可以一眼看出问题,然后定位问题代码的位置,接下来就是人工排查问题了。

    2、查询出当前被阻塞的线程

    命令:

    thread -b
     
    

    可以看到内容提示,线程Thread-1被线程Thread-0阻塞。对应的代码行数是DeadLockTest.java类的第31行。根据这个提示去查找代码问题。

    3、指定采样的时间间隔

    命令

    thread -i 1000

    这个的含义是个1s统计一次采样

    4.反编译线上代码----这个功能很牛,改完发版了,怎么没生效,反编译看看。

    说道Arthas,不得不提的一个功能就是线上反编译代码的功能。经常会发生的一种状况是,线上有问题,定位问题后立刻改代码,可是发版后发现没生效,不可能啊~~~刚刚提交成功了呀。于是重新发版,只能靠运气,不知道为啥没生效。

    反编译线上代码可以让我们一目了然知道代码带动部分是否生效。反编译代码使用Arthas的jad命令

    jad 命令将JVM中实际运行的classbyte code反编译成java代码

    用法:

    jad com.lxl.jvm.DeadLockTest

    运行结果:

    运行结果分析:这里包含3个部分

    • ClassLoader:类加载器就是加载当前类的是哪一个类加载器

    • Location: 类在本地保存的位置

    • 源码:类反编译字节码后的源码

    如果不想想是类加载信息和本地位置,只想要查看类源码信息,可以增加--source-only参数

    jad --source-only 类全名

    6. ognl 动态执行线上的代码

    能够调用线上的代码,是不是很神奇了。感觉哪段代码执行有问题,但是又没有日志,就可以使用这个方法动态调用目标方法了。

    我们下面的案例都是基于这段代码执行,User类:

    public class User { private int id; private String name; public User() { } public User(int id, String name) { this.id = id; this.name = name; } public int getId() { return id; } public void setId(int id) { this.id = id; } public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; }}

    DeadLockTest类:

    public class DeadLockTest { private static Object lock1 = new Object(); private static Object lock2 = new Object(); private static List<String> names = new ArrayList<>(); private List<String> citys = new ArrayList<>(); public static String add() { names.add("zhangsan"); names.add("lisi"); names.add("wangwu"); names.add("zhaoliu"); return "123456"; } public List<String> getCitys() { DeadLockTest deadLockTest = new DeadLockTest(); deadLockTest.citys.add("北京"); return deadLockTest.citys; } public static List<User> addUsers(Integer id, String name) { List<User> users = new ArrayList<>(); User user = new User(id, name); users.add(user); return users; } public static void main(String[] args) { new Thread(() -> { synchronized (lock1) { try { System.out.println("thread1 begin"); Thread.sleep(5000); } catch (InterruptedException e) { } synchronized (lock2) { System.out.println("thread1 end"); } } }).start(); new Thread(() -> { synchronized (lock2) { try { System.out.println("thread2 begin"); Thread.sleep(5000); } catch (InterruptedException e) { } synchronized (lock1) { System.out.println("thread2 end"); } } }).start(); }}

    1)获取静态函数

    > 返回值是字符串

    ognl '@全路径类名@静态方法名("参数")'

    示例1:在DeadLockTest类中有一个add静态方法,我们来看看通过ognl怎么执行这个静态方法。执行命令

    ognl '@com.lxl.jvm.DeadLockTest@add()' 其中,第一个@后面跟的是类的全名称;第二个@跟的是属性或者方法名,如果属性是一个对象,想要获取属性里面的属性或者方法,直接打.属性名/方法名 即可。

    运行效果:

    ​我们看到了这个对象的返回值是123456

    > 返回值是对象

    ognl '@全路径类名@静态方法名("参数")' -x 2

    这里我们可以尝试一下替换-x 2 为 -x 1 ;-x 3;

    * 案例1:返回对象的地址。不加 -x 或者是-x 1

    ognl '@com.lxl.jvm.DeadLockTest@addUsers(1,"zhangsan")'或ognl '@com.lxl.jvm.DeadLockTest@addUsers(1,"zhangsan")' -x 1

    返回值

    * 案例2:返回对象中具体参数的值。加 -x 2

    ognl '@com.lxl.jvm.DeadLockTest@addUsers(1,"zhangsan")' -x 2ognl '@com.lxl.jvm.DeadLockTest@addUsers(1,"zhangsan")' -x 2

    返回值

    * 案例3:返回对象中有其他对象

    • 命令:

    ognl '@com.lxl.jvm.DeadLockTest@addUsers(1,"zhangsan")' -x 2

    执行结果:

    -x 2 获取的是对象的值,List返回的是数组信息,数组长度。

    • 命令:

    ognl '@com.lxl.jvm.DeadLockTest@addUsers(1,"zhangsan")' -x 3

    执行结果:

    -x 3 打印出对象的值,对象中List列表中的值。

    * 案例4:方法A的返回值当做方法B的入参

    ognl '#value1=@com.lxl.jvm.DeadLockTest@getCitys(), #value2=@com.lxl.jvm.DeadLockTest@generatorUser(1,"lisi",#value1), {#value1,#value2}' -x 2ognl '#value1=@com.lxl.jvm.DeadLockTest@getCitys(), #value2=@com.lxl.jvm.DeadLockTest@generatorUser(1,"lisi",#value1), {#value1,#value2}' -x 2

    > 方法入参是简单类型的列表

    ognl '@com.lxl.jvm.DeadLockTest@returnCitys({"beijing","shanghai","guangdong"})'

    >方法入参是一个复杂对象

    ognl '#value1=new com.lxl.jvm.User(1,"zhangsan"),#value1.setName("aaa"), #value1.setCitys({"bj", "sh"}), #value2=@com.lxl.jvm.DeadLockTest@addUsers(#value1), #value2' -x 3ognl '#value1=new com.lxl.jvm.User(1,"zhangsan"),#value1.setName("aaa"), #value1.setCitys({"bj", "sh"}), #value2=@com.lxl.jvm.DeadLockTest@addUsers(#value1), #value2' -x 3

    > 方法入参是一个map对象

    ognl '#value1=new com.lxl.jvm.User(1,"zhangsan"), #value1.setCitys({"bj", "sh"}), #value2=#{"mum":"zhangnvshi","dad":"wangxiansheng"}, #value1.setFamily(#value2), #value1' -x 2

    2)获取静态字段

    ognl '@全路径类名@静态属性名'

    示例:在DeadLockTest类中有一个names静态属性,下面来看看如何获取这个静态属性。执行命令:

    ognl '@com.lxl.jvm.DeadLockTest@names' 其中,第一个@后面跟的是类的全名称;第二个@跟的是属性或者方法名,如果属性是一个对象,想要获取属性里面的属性或者方法,直接打.属性名/方法名 即可。

    运行效果:

    第一次执行获取属性命令,返回的属性是一个空集合;然后执行add方法,往names集合中添加了属性;再次请求names集合,发现有4个属性返回。

    3) 获取实例对象

    ognl '#value1=new com.lxl.jvm.User(1,"zhangsan"),#value1.setName("aaa"), #value1.setCitys({"bj", "sh"}), {#value1}' -x 2

    获取实例对象,使用new关键字,执行结果:

    7. 线上代码修改

    生产环境有时会遇到非常紧急的问题,或突然发现一个bug,这时候不方便重新发版,或者发版未生效,可以使用Arthas临时修改线上代码。通过Arthas修改的步骤如下:

    1. 从读取.class文件2. 编译成.java文件3. 修改.java文件4. 将修改后的.java文件编译成新的.class文件5. 将新的.class文件通过classloader加载进JVM内

    第一步:读取.class文件

    sc -d *DeadLockTest*

    使用sc命令查看JVM已加载的类信息。关于sc命令,查看官方文档:https://arthas.aliyun.com/doc/sc.html

    • -d : 表示打印类的详细信息

    最后一个参数classLoaderHash,表示在jvm中类加载的hash值,我们要获得的就是这个值。

    第二步:使用jad命令将.class文件反编译为.java文件才行

    jad -c 7c53a9eb --source-only com.lxl.jvm.DeadLockTest > /Users/lxl/Downloads/DeadLockTest.java
    • jad命令是反编译指定已加载类的源码

    • -c : 类所属 ClassLoader 的 hashcode

    • --source-only:默认情况下,反编译结果里会带有ClassLoader信息,通过--source-only选项,可以只打印源代码。

    • com.lxl.jvm.DeadLockTest:目标类的全路径

    • /Users/lxl/Downloads/DeadLockTest.java:反编译文件的保存路径

    /* * Decompiled with CFR. * * Could not load the following classes: * com.lxl.jvm.User */ package com.lxl.jvm; import com.lxl.jvm.User; import java.util.ArrayList; import java.util.List; public class DeadLockTest { private static Object lock1 = new Object(); private static Object lock2 = new Object(); private static List<String> names = new ArrayList<String>(); private List<String> citys = new ArrayList<String>(); public static List<String> getCitys() { DeadLockTest deadLockTest = new DeadLockTest();/*25*/ deadLockTest.citys.add("北京");/*27*/ return deadLockTest.citys; } ...... public static void main(String[] args) { ...... } }

    这里截取了部分代码。

    第三步:修改java文件

    public static List getCitys() { System.out.println("-----这里增加了一句日志打印-----"); DeadLockTest deadLockTest = new DeadLockTest();/*25*/ deadLockTest.citys.add("北京");/*27*/ return deadLockTest.citys; }

    第四步:使用mc命令将.java文件编译成.class文件

    mc -c 512ddf17 -d /Users/luoxiaoli/Downloads /Users/luoxiaoli/Downloads/DeadLockTest.java
    • mc: 编译.java文件生.class文件, 详细使用方法参考官方文档https://arthas.aliyun.com/doc/mc.html

    • -c:指定classloader的hash值

    • -d:指定输出目录

    • 最后一个参数是java文件路径

    这是反编译后的class字节码文件

    第五步:使用redefine命令,将.class文件重新加载进JVM

    redefine -c /Users/***/Downloads/com/lxl/jvm/DeadLockTest.class

    最后看到redefine success,表示重新加载.class文件进JVM成功了。

    注意事项 redefine命令使用之后,再使用jad命令会使字节码重置,恢复为未修改之前的样子。官方关于redefine命令的说明

    第六步:检验效果

    这里检测效果,调用接口,执行日志即可。

    8、实时修改生产环境的日志级别

    这个功能也很好用,通常,我们在日志中打印的日志级别一般是infor、warn、error级别的,debug日志一般看不到。那么出问题的时候,一些日志,在写代码的时候会被记录在debug日志中,而此时日志级别又很高。那么迫切需要调整日志级别。

    这个功能很好用啊,我们可以将平时不经常打印出来的日志设置为debug级别。设置线上日志打印级别为info。当线上有问题的时候,可以将日志级别动态调整为debug。异常排查完,在修改回info。这对访问量特别大日志内容很多的项目比较有效,可以有效节省日志输出带来的开销。

    第一步:使用logger命令查看日志级别

    • 当前应用的日志级别是info

    • 类加载的hash值是18b4aac2

    我们定义一个接口,其源代码内容如下:

    @PostMapping(value = "test") public String test() { log.debug("这是一条 debug 级别的日志"); log.info("这是一条 info 级别的日志"); log.error("这是一条 error 级别的日志"); log.warn("这是一条 warn 级别的日志"); return "完成"; }

    可以调用接口,查看日志输出代码。

    我们看到,日志输出的是info及以下的级别。

    第二步:修改logger日志的级别

    logger -c 18b4aac2 --name ROOT --level debug

    修改完日志级别以后,输出日志为debug级别。

    8. 查询jvm信息,并修改----当发生内存溢出时,可以手动设置打印堆日志到文件

    通常查询jvm参数,使用的是Java自带的工具[jinfo 进程号]。arthas中通过vmoption获取jvm参数:

    假设,我们要设置JVM出现OutOfMemoryError的时候,自动dump堆快照

    这时,如果发生堆内存溢出,会打印日志到文件

    9. 监控函数耗时

    trace 待监控方法的全类名 待监控的方法名

    trace com.lxl.jvm.DeadLockTest generatorUser

    • 通过圈起来的部分可以看到,接口的入口函数time总耗时371ms

    • 其中getDataFromDb函数耗时200ms

    • getDataFromRedis函数耗时100ms

    • getDataFromOuter函数耗时50ms

    • process函数耗时20ms

    很明显,最慢的函数已经找到了,接下里就要去对代码进行进一步分析,然后再进行优化

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  • 原文地址:https://blog.csdn.net/Park33/article/details/126345509