JDK 内置图形界面工具

GUI 图形界面工具，主要是 3 款：JConsole、JVisualVM、JMC。这三个工具都支持我们分析本地 JVM 进程，或者通过 JMX 等方式连接到远程 JVM 进程。当然，图形界面工具的版本号和目标 JVM 不能差别太大，否则可能会报错。

JConsole

JConsole，顾名思义，就是“Java 控制台”，在这里，我们可以从多个维度和时间范围去监控一个 Java 进程的内外部指标。进而通过这些指标数据来分析判断 JVM 的状态，为我们的调优提供依据。

jconsole

在 Windows 或 macOS 的运行窗口或命令行输入 jconsole，然后回车，可以看到如下界面：

 本地进程列表列出了本机的所有 Java 进程（远程进程后续讲解），选择一个要连接的 Java 进程，点击连接，然后可以看到如下界面：

 注意，点击右上角的绿色连接图标，即可连接或断开这个 Java 进程。

上图中显示了总共 6 个标签页，每个标签页对应一个监控面板，分别为：

• 概览：以图表方式查看 Java 进程的堆内存、线程、类、CPU 占用率四项指标和历史。
• 内存：JVM 的各个内存池的使用情况以及明细。
• 线程：JVM 内所有的线程列表和具体的状态信息。
• 类：JVM 加载和卸载的类数量汇总信息。
• VM 概要：JVM 的供应商、运行时间、JVM 参数，以及其他数据的摘要。
• MBean：跟 JMX 相关的 MBean，后续讲解。

概览

概览信息见上图，四项指标具体为：

1. 堆内存使用量：此处展示的就是前面 Java 内存模型课程中提到的堆内存使用情况，从图上可以看到，堆内存使用了 4MB 左右，并且一直在增长。
2. 线程：展示了 JVM 中活动线程的数量，当前时刻共有 14 个活动线程。
3. 类：JVM 一共加载了 1744 个类，没有卸载类。
4. CPU 占用率：目前 CPU 使用率为 0.0%，这个数值非常低，且最高的时候也不到 2%，初步判断系统当前并没有什么负载和压力。

在概览面板中，我们可以看到从 JConsole 连接到 Java 进程之后的所有数据。但是如果从连接进程到现在的时间很长，比如 2 天，那么这里的图表就因为要在一个界面展示而挤压到一起，历史的数据被平滑处理了，当前的变化细节就看不清楚。

所以，JConsole 提供了多个时间范围供我们选择，点击时间范围后面的下拉列表，即可查看不同区间的数据。有如下几个时间维度可供选择：1 分钟、5 分钟、10 分钟、30 分钟、1 小时、2 小时、3 小时、6小时、12 小时、1 天、7 天、1 个月、3 个月、6 个月、1 年、全部，一共是 16 档。

当我们想关注最近 1 小时或者 1 分钟的数据，就可以选择对应的档。旁边的 3 个标签页（内存、线程、类），也都支持选择时间范围。

内存

 

内存监控，是 JConsole 中最常用的面板。内存面板的主区域中展示了内存占用量随时间变化的图像，可以通过这个图表，非常直观地判断内存的使用量和变化趋势。

同时在左上方，我们可以在图表后面的下拉框中选择不同的内存区：

本例中，我们使用的是 JDK 8，默认不配置 GC 启动参数。可以看到，这个 JVM 提供的内存图表包括：

• 堆内存使用量，主要包括老年代（内存池“PS Old Gen”）、新生代（“PS Eden Space”）、存活区（“PS Survivor Space”）；
• 非堆内存使用量，主要包括内存池“Metaspace”、“Code Cache”、“Compressed Class Space”等；
• 可以分别选择对应的 6 个内存池。

通过内存面板，我们可以看到各个区域的内存使用和变化情况，并且可以：

1. 手动执行 GC，点击按钮即可执行 JDK 中的 System.gc()，直接触发 GC 操作，一般来说，除非启动时明确指定了禁止手动 GC，否则 JVM 都会立刻执行 FullGC；
2. 通过图中右下角的界面，可以看到各个内存池的百分比使用率，以及堆/非堆空间的汇总使用情况，这个图会实时变化，同时可以直接点击这里的各个部分快速切换上方图表，显示对应区域的内存使用情况；
3. 从左下角的界面，可以看到 JVM 使用的垃圾收集器，以及执行垃圾收集的次数，以及相应的时间消耗。

打开一段时间以后，我们可以看到内存使用量出现了波峰曲线，只要曲线出现了下降就表明经过了一次 GC，也就是 JVM 执行了垃圾回收。

其实我们可以注意到，内存面板其实相当于是 jstat -gc 或 jstat -gcutil 命令的图形化展示，它们的本质是一样的，都是通过采样的方式拿到JVM各个内存池的数据进行统计，并展示出来。

其实图形界面存在一个问题，如果 GC 特别频繁，每秒钟执行了很多次 GC，实际上图表方式就很难反应出每一次的变化信息。

线程

线程面板展示了线程数变化信息，以及监测到的线程列表。

• 我们可以常根据名称直接查看线程的状态（运行还是等待中）和调用栈（正在执行什么操作）。
• 特别地，我们还可以直接点击“检测死锁”按钮来检测死锁，如果没有死锁则会提示“未检测到死锁”。

类

类监控面板，可以直接看到 JVM 加载和卸载的类数量汇总信息。

VM 概要

VM 概要的数据也很有用，可以看到总共有五个部分：

• 第一部分是虚拟机的信息；
• 第二部分是线程数量，以及类加载的汇总信息；
• 第三部分是堆内存和 GC 统计；
• 第四部分是操作系统和宿主机的设备信息，比如 CPU 数量、物理内存、虚拟内存等等；
• 第五部分是 JVM 启动参数和几个关键路径，这些信息其实跟 jinfo 命令看到的差不多。

JVisualVM 图形界面监控工具

在命令行或者运行窗口直接输入 jvisualvm 即可启动：

jvisualvm

JVisualVM 启动后的界面大致如下：

在其中可以看到本地的 JVM 实例。

通过双击本地进程或者右键打开，就可以连接到某个 JVM，此时显示的基本信息如下图所示：

可以看到，在概述页签中有 PID、启动参数、系统属性等信息。

切换到监视页签：

如果没有监视页签选项，需要安装插件，但是默认的下载地址不对，需要配置，修改的具体地址可以在下面的地址中找到https://visualvm.github.io/pluginscenters.html

 修改以后，就可以看见能安装的插件列表

 现在点开监视页签

在监视页签中可以看到 JVM 整体的运行情况。比如 CPU、堆内存、类、线程等信息。还可以执行一些操作，比如“强制执行垃圾回收”、“堆 Dump”等。

"线程"页签则展示了 JVM 中的线程列表。

 与 JConsole 只能看线程的调用栈和状态信息相比，这里可以直观看到所有线程的状态颜色和运行时间，从而帮助我们分析过去一段时间哪些线程使用了较多的 CPU 资源。

抽样器与 Profiler

JVisualVM 默认情况下，比 JConsole 多了抽样器和 Profiler 这两个工具。

例如抽样，可以配合我们在性能压测的时候，看压测过程中，各个线程发生了什么、或者是分配了多少内存，每个类直接占用了多少内存等等。

 

 使用 Profiler 时，需要先校准分析器。

 然后可以像抽样器一样使用了。

Profiler 面板直接能看到热点方法与执行时间、占用内存以及比例，还可以设置过滤条件。

同时我们可以直接把当前的数据和分析，作为快照保存，或者将数据导出，以后可以继续加载和分析。

VisualGC 页签：

在其中可以看到各个内存池的使用情况，以及类加载时间、GC 总次数、GC 总耗时等信息。比起命令行工具要简单得多。

 MBeans 标签：

主要看 java.lang 包下面的 MBean。比如内存池或者垃圾收集器等。

从图中可以看到，Metaspace 内存池的 Type 是 NON_HEAP。

当然，还可以看垃圾收集器（GarbageCollector）。

对所有的垃圾收集器，通过 JMX API 获取的信息包括：

• CollectionCount：垃圾收集器执行的 GC 总次数。
• CollectionTime：收集器运行时间的累计，这个值等于所有 GC 事件持续时间的总和。
• LastGcInfo：最近一次 GC 事件的详细信息。包括 GC 事件的持续时间（duration）、开始时间（startTime）和结束时间（endTime），以及各个内存池在最近一次 GC 之前和之后的使用情况。
• MemoryPoolNames：各个内存池的名称。
• Name：垃圾收集器的名称。
• ObjectName：由 JMX 规范定义的 MBean 的名字。
• Valid：此收集器是否有效。本人只见过 "true" 的情况。

这些信息对分析GC性能来说，不能得出什么结论。只有编写程序，获取GC相关的 JMX 信息来进行统计和分析。

下面看怎么执行远程实时监控。

 

如上图所示，从文件菜单中，我们可以选择“添加远程主机”，以及“添加 JMX 连接”。

比如“添加 JMX 连接”，填上 IP 和端口号之后，勾选“不要求 SSL 连接”，点击“确定”按钮即可。

关于目标 JVM 怎么启动 JMX 支持，后续再讨论。

远程主机则需要 JStatD 的支持，后续再讨论。

JMC 图形界面客户端

JMC 和 JVisualVM 功能类似，因为 JMC 的前身是 JRMC，JRMC 是 BEA 公司的 JRockit JDK 自带的分析工具，被 Oracle 收购以后，整合成了 JMC 工具。Oracle 试图用 JMC 来取代 JVisualVM，在商业环境使用 JFR 需要付费获取授权。

在命令行输入 jmc 后，启动后的界面如下：

点击相关的按钮或者菜单即可启用对应的功能，JMC 提供的功能和 JVisualVM 差不多。

飞行记录器

除了 JConsole 和 JVisualVM 的常见功能（包括 JMX 和插件）以外，JMC 最大的亮点是飞行记录器。

这里需要注意的一点是，JMC可以用于java7以上的所有版本，而飞行记录器，只能用于oracle jre，且是java7及以上的版本，因为要使用飞行记录器，需要开启jvm的商业特性，也就是在启动的时候加上参数："-XX:+UnlockCommercialFeatures","-XX:+FlightRecorder"。如果是open jdk，尝试加这两个参数的时候，会直接导致虚拟机终止，无法正常启动。所以，飞行记录器只能局限在oracle jdk里面使用。这里就不展示了，自行网上研究下。

JStatD 服务端工具

JStatD 是一款强大的服务端支持工具，用于配合远程监控jvm的创建和结束，并且提供接口让监控工具可以远程连接到本机的jvm 。JStatD 位于 $JAVA_HOME/bin目录下，具体使用方法如下： 

1，启动RMI服务

在需要被监控的服务器上面，通过jstatd来启动RMI服务。但因为涉及暴露一些服务器信息，所以需要配置安全策略文件。

1. 配置java安全访问，在jdk的bin目录下创建文件jstatd.all.policy
2. 写入下面的安全配置

grant codebase "file:${java.home}/../lib/tools.jar" {
   permission java.security.AllPermission;
};

然后在进入jstatd.all.policy所在目录下，通过如下的命令启动RMI服务：

jstatd -J-Djava.security.policy=jstatd.all.policy  -J-Djava.rmi.server.hostname=192.168.211.132 &

其中 192.168.211.132 是公网 IP，如果没有公网，那么就是内网 IP。

验证是否启动成功

服务器：

 客户端：

 若出现以上文案，则启动成功

2.然后使用 JVisualVM 或者 JConsole 连接远程服务器。

其中 IP 为 192.168.211.132，端口号是默认的 1099。当然，端口号可以通过参数自定义。

说明：客户端与服务器的 JVM 大版本号必须一致或者兼容。

CPU 图形没有显示，原因是 JStatD 不监控单个实例的 CPU。可以在对应 Java 应用的启动参数中增加 JMX 监控配置，具体后续细说。

更多工具

JDK 还自带了其他工具，比如 jsadebugd 可以在服务端主机上，开启 RMI Server。jhat 可用于解析 hprof 内存 Dump 文件等。 在此不进行介绍，有兴趣可以搜索看看。