JDK 工具、调试与定位

Q：检查内存泄露的工具有？
A： jmap生成dump转储文件，jhat可视化查看。

Q：某进程CPU使用率一直占满，用什么工具可以排查？
A：
top -Hp pid找到最占CPU的线程
然后jstack来查找那个线程此时所处的堆栈，确定问题发生位置。

各工具详细介绍

jstack
全称： JVM Stack Trance
作用： 查看某个java进程的堆栈情况， 可用于确认死锁、IO等待、死循环等问题。
命令用法：

• jstack pid
• 查看死锁例子如下图，找到wait的lock和已被锁的lock
• 查看等待IO例子：

jstat
全称：
作用：查看进程中内存使用情况，但只能给出一些简单统计数据

• 统计加载了多少类以及占用空间 jstat -class pid
• 统计编译了多少文件 jstat -compiler 10
• jstat -gcutil {pid} 2000 可以每隔2秒，对pid进程打印内存使用统计信息。gcutil的输出如下

Column	Description
S0	第0个survivor（幸存者）使用的百分比
S1	第1个survivor（幸存者）使用的百分比
E	Eden新生代内存
O	Old老年代内存
P/M	PermGen/MetaSpace的内存使用百分比
YGC	程序启动以来Young GC发生的次数
YGCT	程序启动以来Young GC总用时(s)
FGC	程序启动以来Full GC发生的次数
FGCT	程序启动以来Full GGC总用时(s)
GCT	程序启动以来GC总用时(s)

Q:里面哪个百分比如果长期处于99%-100%会有OMM风险？（OutOfMemoryError)
A:如果E和O即新生代、老年代内存区一直都处于满的状态，则很有可能会引发OMM风险。就像下面这个。

jmap
全称： JVM Memory Map
作用：生成进程的内存堆快照
当需要看一下进程里是什么东西占用了过多内存时， 可以用jmap打印一下堆快照。
命令用法：

• 打印堆快照： jmap -dump:file=./dumpfile.dump 进程pid
• 查看特定类所占用的情况： jmap -histo:live 进程pid | grep 类名

Q： 用jmap检查内存泄漏实例
我分了3次，每个1h调用jmap查看进程的内存实例，查看该时刻各对象数量
第一次查看情况如下：

第二次隔了2各小时，查看情况如下：

请问哪个对象可能有内存泄漏风险？
A：ObjectA可能有泄露， 因为他的对象数量增加最快，说明对象一直在增加且很多无法进行gc释放。

jhat
全称： JVM Heap Analysis Tool
和jmap配合， 可以解析jmap生成的堆快照， 支持生成1个web进程供我们分析和查看。
命令用法：

jhat -J-Xmx515M dumpfile.dump
此时就会启动1个webServer，然后我们去访问就行了

jdb
全称：Java Debugger
作用：用来对core文件和正在运行的Java进程进行实时地调试，类似于c++里的gdb
常见用法：

• 启动进程并调试: jdb -classpath . Test
• 至二级调试某进程: jdb -attach 8000 -sourcepath /Users/wefit/Development/study/java/jtest/src/

jcmd
作用：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，可以理解为1个性能调优时用的工具。
常见命令：

• 查看 当前机器上所有的 jvm 进程信息: jcmd -l
• 查看指定进程的性能统计信息: jcmd pid PerfCounter.print
• 列出当前运行的 java 进程可以执行的操作: jcmd PID help
• 查看线程堆栈信息: jcmd PID Thread.print
• 查看堆内存信息： jcmd PID GC.heap_dump FILE_NAME

jps
简单记法： JVM process status
全名：Java Virtual Machine Process Status Tool
作用： 显示?当前系统用户?的?所有?Java进程情况及其进程号
常用命令：

• 查看进程jvm参数： jps -v
• 输出程序main class的完整package名或程序的jar文件完整路径名： jps -l
• 输出传递给main方法的参数: jps -m

jinfo
jvm infomation
作用：和jps功能类似， 但是支持根据指定pis查看指定进程

• 可以查看JVM参数、系统参数、调整jvm参数
• 但不支持查看java程序的内存使用情况

javap
把java字节码文件反汇编为Java源码文件。

javac
javac是java编译工具

IDEA-DEBUG功能

idea的debug功能是怎么实现的？ 为什么可以通过Evaluate 进行条件判断的？按以下问题逐个解答
完整详解见IDEA的debug功能，背后的原理是怎样的？

Q: idea的debug中可以evaluate修改进程行为，是通过什么修改的？
A:
ASM框架——动态修改类、方法，甚至可以重新定义类，连 CGLib 底层都是用 ASM 实现的。 访问者模式。需要实现visitMethod()/visitAnnotation()

Q: 实现了ASM框架，就会自动支持修改吗？
A:
不会自动支持， 需要使用 instrument 的类修改功能，我们需要实现它的 ClassFileTransformer 接口定义一个类文件转换器。它唯一的一个 transform() 方法会在类文件被加载时调用，在 transform 方法里，我们可以对传入的二进制字节码进行改写或替换，生成新的字节码数组后返回，JVM 会使用 transform 方法返回的字节码数据进行类的加载。

Q: 怎么才能让 JVM 能够调用我们提供的类转换器呢
A:

• JVM TI 通过事件机制，通过接口注册各种事件勾子，在 JVM 事件触发时同时触发预定义的勾子，以实现对各个 JVM 事件的感知和反应。
• Agent 是 JVM TI 实现的一种方式
• Java 的调试体系 jdpa 组成，从高到低分别为 jdi->jdwp->jvmti，我们通过 JDI 接口发送调试指令，而 jdwp 就相当于一个通道，帮我们翻译 JDI 指令到 JVM TI，最底层的 JVM TI 最终实现对 JVM 的操作。
• debug时要添加参数 -agentlib:jdwp=transport=dt_socket,suspend=y,address=localhost:3333，而 -agentlib 选项就指定了我们要加载的 Java Agent，jdwp 是 agent 的名字

Q: 那你讲一下我要自己实现一个可修改代码的agent的话该怎么做？
A:

1. 实现一个Agent

   1. 实现入口类agentmain(String args, Instrumentation inst)
   2. 在main里给inst添加转化方法addTransformer(自定义Transformer())
   3. 再对需要的类进行转化inst.retransformClasses(TransformTarget.class)。
2. 实现自定义Transformer， 里面需要实现一个ClassVisitor 访问者模式，有类似visitMethod的方法实现
3. 使用Attacher 将agent动态加载到目标jvm上。

VirtualMachine vm = VirtualMachine.attach("34242"); // 目标 JVM pid
vm.loadAgent("/path/to/agent.jar")

JDK性能监控和调优工具

有阿里的Arthas、 商业化的jprofiler
能进行CPU分析、方法耗时分析、GC活动分析、实时堆内容分析、 采样时间内的方法火焰图等

Q: 阿里的Arthas、 商业化的jprofiler 他们能监控的原理是什么？

• 开发者可以在main函数执行之后再启动自己的Instrument应用，入口是agentmain函数。arthas就是通过这个实现的。利用-javaagent参数进行instrument的初始化，可以通过这个入口修改class
  之后就可以通过addTransformer，retransformClasses，redefineClasses等方式对字节码进行增强和热替换了。
• 修改字节码也需要一套框架，不然自己重写太蛮烦了。ASM是一个Java字节码操作框架，用来动态生成class或者增强class，cglib的底层就是它，arthas也是通过它实现对class的增强的。
• Arthas增强功能的核心是Enhancer和AdviceWeaver这两个类，对方法进行Aop织入，达到watch，trace等效果。
• 还要提供一个启动端口连接的功能。JVMTI（JVM Tool Interface）是Java虚拟机所提供的native接口，提供了可用于debug和profiler的能力，是实现调试器和其他运行态分析工具的基础，Instrument就是对它的封装。
  通过JDI接口进行交互调试，attach端口建立连接。

Arthas运行原理

JDK可视化工具

jconsole
可监控jvm，即可监控本地jvm也可监控远程jvm，管理应用程序，可以检查死锁等诸多问题。

jvisualvm

• jvisualvm可以监控远程服务器的运行状态
• 可以在java程序运行起来后再运行， 通过某些协议连接到java进程中。
• 运行时， 可以不需要配置配置环境、虚拟机参数等。

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