JVM 性能监控与调优

命令行工具

jps — JVM 进程状态

jps -l              # 显示完整主类名
jps -v              # 显示 JVM 参数
jps -m              # 显示 main 方法参数

jstat — 统计信息监视

# 查看类加载
jstat -class <pid> 1000 5

# 查看 GC 统计
jstat -gc <pid> 1000
  S0C    S1C    S0U    S1U      EC       EU        OC         OU
 1024.0 1024.0 512.0   0.0   8192.0   4096.0   65536.0    16384.0

# 查看 GC 详细信息
jstat -gcutil <pid> 1000
  S0     S1     E      O      M     CCS   YGC    YGCT   FGC   FGCT    GCT
  0.00  50.00  65.32  25.12  92.15  90.32  128    2.540   5    1.200   3.740

jstat -gccause <pid>  # 显示最近 GC 原因

jmap — 内存映射

# 堆直方图（最常用，安全）
jmap -histo <pid>

# 转储堆（生产慎用，会 STW）
jmap -dump:live,format=b,file=heap.hprof <pid>

jstack — 线程堆栈

# 导出线程栈
jstack <pid>

# 查看死锁
jstack <pid> | grep -A 30 "Deadlock"

# 查看高 CPU 线程
top -H -p <pid>                  # 找出高 CPU 线程 nid
printf "%x\n" <nid>              # 转十六进制
jstack <pid> | grep -A 30 <nid>  # 查看对应线程栈

jinfo — 配置信息

jinfo -flags <pid>                    # 所有 JVM 参数
jinfo -sysprops <pid>                 # 系统属性
jinfo -flag PrintGCDetails <pid>      # 查看单个参数
jinfo -flag +PrintGCDetails <pid>     # 动态开启参数

jcmd — 综合命令（JDK 7+）

jcmd <pid> help                          # 获取可用命令
jcmd <pid> VM.flags                      # 查看 JVM 参数
jcmd <pid> GC.heap_dump /path/heap.hprof # 堆转储
jcmd <pid> Thread.print                  # 打印线程栈
jcmd <pid> VM.uptime                     # 运行时间
jcmd <pid> VM.system_properties          # 系统属性
jcmd <pid> VM.version                    # JVM 版本
jcmd <pid> GC.class_histogram            # 类直方图

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可视化工具

VisualVM

JDK 自带的监控工具（JDK 9+ 需单独下载 jvisualvm）：

bin/jvisualvm.exe

主要功能：

• 实时监控 CPU、堆、Metaspace、线程
• 生成/分析堆转储
• 分析线程 Dump
• 插件扩展（Visual GC）

JConsole

JDK 自带，轻量级：

bin/jconsole.exe

功能：概述、内存、线程、类、VM 概要、MBean

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Arthas 实战

阿里开源的 Java 诊断工具，无需重启、无需改代码。

安装启动

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

# 选择目标进程后进入交互模式

核心命令

watch — 方法调用观测：

# 查看方法参数、返回值、异常
watch com.example.service.UserService getUser '{params,returnObj,throwExp}' -x 2

# 查看方法耗时
watch com.example.service.UserService getUser '#cost>100' -n 5

trace — 方法内部调用链：

# 看方法内每步调用的耗时
trace com.example.service.UserService getUser

# 只看超过 100ms 的
trace com.example.service.UserService getUser '#cost>100'

stack — 查看方法调用栈：

stack com.example.service.UserService getUser

monitor — 方法调用统计：

monitor com.example.service.UserService getUser -c 5

tt — 时空隧道（方法执行数据录制）：

tt -t com.example.service.UserService getUser
tt -l  # 列出录制记录
tt -i 1000 -p  # 重放

ognl — 执行任意表达式：

# 获取静态字段
ognl '@com.example.Config@TIMEOUT'

# 调用 Bean 方法
ognl '#ctx=@com.example.SpringContext@getBean("userService"),#ctx.getUser(1)'

# 查看 Map 内容
ognl '@java.lang.System@getProperties().get("java.version")'

其他常用命令：

命令	用途
dashboard	仪表盘：CPU、内存、GC、线程
thread	查看线程状态、堆栈
jvm	查看 JVM 信息
memory	各区域内存使用
sc/sm	查看/搜索类/方法
heapdump	生成堆转储
jad	反编译类
mc/redefine	热替换代码
logger	动态调整日志级别

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MAT 堆分析

生成堆转储

# 方式 1：jmap
jmap -dump:live,format=b,file=heap.hprof <pid>

# 方式 2：jcmd
jcmd <pid> GC.heap_dump heap.hprof

# 方式 3：Arthas
heapdump heap.hprof

# 方式 4：JVM 自动转储
-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
-XX:HeapDumpPath=/path/dump/

分析关键指标

指标	说明
GC Roots	根引用路径
Dominator Tree	支配树，找大对象
Accumulated Objects	保留集，排内存泄漏
OQL	对象查询语言

OQL 示例

-- 查询所有字符串长度为 0 的 String
SELECT * FROM java.lang.String s WHERE s.value.length = 0

-- 查询所有 byte[] 按大小降序
SELECT * FROM byte[] ORDER BY length DESC

-- 查询所有 Thread 对象
SELECT * FROM java.lang.Thread

-- 查询特定类的实例
SELECT * FROM com.example.MyLeakyClass

常见分析模式

对象保留大小 = 对象本身 + 被其持有的其他对象
浅大小 = 对象本身（不含引用对象）

可疑泄漏 → 保留集大的对象 → Dominator Tree 找 GC Root

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OOM 排查

堆溢出（Java heap space）

原因：对象无法回收或创建过多

排查步骤：

1. jstat -gcutil <pid> 1s     # 确认老年代持续增长
2. jmap -histo <pid>           # 目标类
3. 转储堆 → MAT 分析           # Dominator Tree 找大对象
4. 代码层面检查：循环创建对象、数据库/文件未关闭、ThreadLocal 未 remove

栈溢出（StackOverflowError）

原因：递归过深或线程栈过小

排查：

jstack <pid>           # 查看循环调用的线程

解决：检查递归、增大 -Xss

元空间溢出（Metaspace）

原因：类加载过多（频繁热部署、CGLib 代理）

排查：

jstat -gcutil <pid>    # 看 M 列
jcmd <pid> GC.class_stats    # 类统计

解决：

• 增大 -XX:MaxMetaspaceSize
• 检查 CGLib/Proxy 使用
• 热部署后卸载类

直接内存溢出

原因：NIO DirectBuffer 未释放

排查：

-XX:MaxDirectMemorySize          # 限制直接内存大小
pmap <pid>                       # 查看进程内存映射

解决：检查 NIO 使用，确保 Buffer 释放

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性能调优指标

目标

吞吐量 = 用户代码执行时间 / (用户代码 + GC 时间)
响应时间 = 暂停时间 (STW)

场景	优先	典型配置
批处理/大数据	吞吐量	Parallel GC
Web/微服务	低停顿	G1 / ZGC
实时系统	极低停顿	ZGC / Shenandoah

调优流程

1. 明确目标（吞吐量？响应时间？）
2. 收集基准数据（GC 日志、CPU、内存、RT）
3. 确定瓶颈（GC 频繁？内存不够？代码低效？）
4. 调整配置（堆大小、GC 类型、参数）
5. 验证效果（对比基准）
6. 持续监控

关键参数速查

-Xms -Xmx                     # 堆大小（设相同值避免动态调整）
-Xmn                          # 新生代
-XX:MetaspaceSize             # 元空间
-XX:MaxDirectMemorySize       # 直接内存

-XX:+PrintGCDetails           # GC 日志
-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError  # OOM 自动转储

-XX:MaxGCPauseMillis=100      # G1 停顿目标
-XX:ParallelGCThreads=4       # 并行 GC 线程
-XX:ConcGCThreads=2           # 并发 GC 线程