“工欲善其事，必先利其器。” 掌握了JVM的理论知识后，我们迫切需要一套强大的工具来洞察其内部的运行状态。本部分将系统介绍如何利用各种监控和诊断工具，将理论知识转化为实际的排查和调优能力。

3.1 监控维度：我们要看什么？

在开始使用工具之前，必须明确监控的目标。对一个JVM进程，我们通常关心以下核心指标：

3.2 命令行神器：JDK自带工具集（jps, jstat, jinfo, jmap, jstack）

JDK自带的一系列命令行工具是诊断问题的“瑞士军刀”，尤其是在Linux服务器环境下，它们是无GUI环境下的首选。

jps (JVM Process Status Tool)

作用：列出当前用户的所有正在运行的Java进程及其主类信息和进程ID（PID）。
常用命令：

jps -l # 输出主类的全限定名
jps -v # 输出JVM启动参数

输出示例：

1234 com.example.MyApplication
5678 org.apache.catalina.startup.Bootstrap

jstat (JVM Statistics Monitoring Tool)

作用：用于监视JVM各种运行状态信息，尤其是GC和类加载信息。这是一个非常强大的监控工具，可以持续输出。
常用命令：

# 语法：jstat -<option> [-t] <pid> <interval> <count>
jstat -gcutil 1234 1s 5 # 每1秒查询一次GC概况，共5次
jstat -gc 1234 1s # 每1秒查询一次GC详细容量信息，持续输出

关键选项：

• -gcutil：以百分比形式输出GC分代区域的使用率摘要。
• -gc：输出各区域的容量和使用量（KB）。
• -class：输出类加载信息。

jstat -gcutil 1234 1s 输出解读：

S0     S1     E      O      M     CCS    YGC     YGCT    FGC    FGCT     GCT
0.00  100.00  65.78  45.67  98.23  95.11   100     2.500     5     1.000    3.500

• S0/S1：Survivor 0/1区使用率
• E：Eden区使用率
• O：Old区使用率
• M：Metaspace使用率
• YGC/YGCT：Young GC次数和总耗时
• FGC/FGCT：Full GC次数和总耗时
• GCT：所有GC的总耗时

通过此输出，可以快速判断：Eden区分配是否过快（YGC频率）、老年代是否即将填满（O值）、Full GC是否频繁（FGC次数）等。

jmap (Memory Map for Java)

作用：生成堆转储快照（heap dump）或查询堆内存的详细信息。警告：jmap -dump 会触发Full GC，并对进程产生较大影响，请谨慎在生产环境使用！
常用命令：

jmap -heap 1234 # 显示堆的摘要信息（分配的内存空间、使用的收集器等）
jmap -histo:live 1234 # 显示堆中对象的直方图（仅统计存活对象，会触发Full GC）
jmap -histo 1234 | head -20 # 显示堆中对象的直方图（不含GC，安全），并查看前20行
jmap -dump:format=b,file=myheap.hprof 1234 # 生成堆转储快照文件，用于后续MAT分析

jstack (Stack Trace for Java)

作用：生成JVM当前时刻的线程快照。主要用于定位线程长时间停顿、死锁、死循环、外部资源等待过高等问题。
常用命令：

jstack 1234 # 打印线程快照
jstack -l 1234 # 打印线程快照，同时显示关于锁的附加信息（常用于死锁检测）

实战：定位CPU过高问题

1. top -Hp <pid> 找到CPU占用最高的线程ID（例如 12345）。
2. 将线程ID转换为16进制：printf "%x\n" 12345 -> 0x3039。
3. jstack <pid> 打印线程栈。
4. 在输出的线程栈中，查找 nid=0x3039 的线程，查看其堆栈信息，即可定位到问题代码。

jinfo (Configuration Info for Java)

作用：实时查看和修改虚拟机参数。
常用命令：

jinfo 1234 # 查看所有参数
jinfo -flags 1234 # 查看显式设置的参数
jinfo -flag MaxHeapSize 1234 # 查看某个特定参数的值
jinfo -flag +PrintGC 1234 # 动态开启PrintGC参数（并非所有参数都支持动态修改）

3.3 可视化图形工具：一目了然

对于本地开发或可以连接图形界面的测试环境，可视化工具更直观。

jconsole (Java Monitoring and Management Console)

启动：命令行直接输入 jconsole，然后选择要连接的Java进程。
功能：

• 概述：监控堆内存、线程、类、CPU使用率的曲线图。
• 内存：相当于可视化的 jstat，可查看各内存分区的详细变化。
• 线程：相当于可视化的 jstack，可查看所有线程的状态，并检测死锁。
• VM摘要：相当于 jinfo，查看JVM参数和系统属性。
• MBean：查看和管理MBean。

优点：简单易用，无需配置，JDK自带。
缺点：功能相对基础。

VisualVM (All-in-One Java Troubleshooting Tool)

启动：JDK 8及之前版本在bin目录下提供jvisualvm命令。JDK 9+需要单独下载。
功能：jconsole的超集，被誉为“所有功能于一身的Java故障诊断工具”。

• 插件生态：支持安装强大插件（如GC插件、线程分析插件）。
• 抽样器：可以对CPU和内存进行抽样，快速定位热点方法或分配大量内存的对象。
• Profiler：提供更精确的性能分析（但开销较大，不建议在生产环境使用）。
• 堆转储分析：可以生成和分析堆转储，进行OOM诊断。

实战：使用VisualVM监控远程JVM

• 在目标服务器JVM启动参数中添加：

-Djava.rmi.server.hostname=<服务器IP> \ -Dcom.sun.management.jmxremote.port=9999 \ -Dcom.sun.management.jmxremote.authenticate=false \ -Dcom.sun.management.jmxremote.ssl=false

• 在本地VisualVM中添加远程主机，输入IP和端口号即可连接。
• Java Mission Control (JMC)

启动：JDK 7u40+开始提供，命令行输入 jmc。
功能：源自JRockit VM，现集成到HotSpot JDK中。它的核心功能是Java飞行记录器（JFR）。

• JFR (Java Flight Recorder)：一种低开销的线上监控和 profiling 工具。它可以持续收集JVM和应用程序的详细性能数据，而开销通常小于1%。
• 工作模式：
• 持续记录：始终在后台运行，只保留最近一段时间的数据（环形缓冲区）。
• 触发记录：在出现特定事件（如OOM）时，将环形缓冲区中的数据保存到文件中。
• 分析：JMC可以打开JFR记录的.jfr文件，提供极其详尽的视图来分析GC、内存分配、热点方法、IO、锁竞争等几乎所有方面的问题。

启用JFR：

# 启动时开启
java -XX:+FlightRecorder -XX:StartFlightRecording=duration=60s,filename=myrecording.jfr -jar myapp.jar

# 对正在运行的JVM开启
jcmd <pid> JFR.start duration=60s filename=myrecording.jfr

3.4 高级诊断与Profiling

Arthas - 阿里开源Java诊断神器

简介：Arthas是Alibaba开源的Java诊断工具，无需重启应用，即可动态跟踪、诊断线上问题。
安装与启动：

curl -O https://arthas.aliyun.com/arthas-boot.jar
java -jar arthas-boot.jar # 然后选择要attach的Java进程

常用命令：

• dashboard：实时系统面板，查看线程、内存、GC等信息。
• thread <id>：查看指定线程的栈。
• thread -b：一键检测死锁。
• watch com.example.service.UserService getUser '{params, returnObj}' -x 3：观察方法调用的入参和返回值，深度为3。
• trace com.example.service.UserService getUser：追踪方法内部调用路径，并输出每个节点的耗时。
• jad com.example.service.UserService：反编译指定类。
• ognl '@com.example.component@MyComponent@myStaticField'：执行ognl表达式，获取静态字段甚至调用方法。

优势：功能强大，几乎无所不能，对线上问题排查效率提升巨大。

async-profiler

简介：一款高性能、低开销的采样分析器，对CPU和Heap分配进行性能分析。
特点：

• 低开销：使用HotSpot特有的API（AsyncGetCallTrace），而非传统的、开销较大的DTrace或 perf_events，性能极高。
• 火焰图：可以生成直观的CPU火焰图和内存分配火焰图，一目了然地定位性能瓶颈。
  常用命令：

./profiler.sh -d 30 -f flamegraph.html <pid> # 对进程采样30秒，生成CPU火焰图
./profiler.sh -e alloc -d 60 -f alloc-flamegraph.html <pid> # 采样60秒内存分配，生成内存分配火焰图

3.5 GC日志深度分析工具

配置JVM输出详细的GC日志是分析GC问题的第一步。
开启GC日志参数：

-Xlog:gc*:file=gc.log:time:filecount=10,filesize=100M
# 或 (JDK 8及以前)
-XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCDateStamps -Xloggc:gc.log -XX:+UseGCLogFileRotation -XX:NumberOfGCLogFiles=10 -XX:GCLogFileSize=100M

GCeasy

简介：一个在线的GC日志分析平台（https://gceasy.io/）。
用法：将GC日志文件上传到网站，它会自动生成一份非常详尽的可视化报告。
报告内容：

• 关键指标：吞吐量、延迟统计、GC暂停时间。
• GC统计：GC次数、GC原因、各代容量。
• 内存泄漏检测：通过老年代增长趋势图判断潜在内存泄漏。
• 优化建议：根据分析结果提供调优建议。

GCE Viewer / GCViewer

简介：一个开源的离线GC日志分析工具。
用法：下载jar包，在本地运行图形化界面或命令行进行分析。

java -jar gcviewer-1.36.jar gc.log # 打开图形界面
java -jar gcviewer-1.36.jar gc.log summary.csv # 导出摘要到CSV

本章小结

本部分系统介绍了从基础命令行到高级可视化，从在线诊断到离线分析的全套JVM监控工具箱。熟练运用这些工具是每一个Java开发者进阶的必备技能。关键在于：

1. 明确目标：我知道我要看什么？（GC、内存、线程还是CPU？）
2. 选择工具：根据环境和需求选择最合适的工具（无GUI用jstat/jstack，深挖用Arthas/MAT，全面性能看JFR）。
3. 关联分析：通常一个问题需要多个工具结合使用（例如用jstat发现GC频繁，再用jmap dump堆，最后用MAT分析泄漏源）。

在接下来我们将通过真实的案例，综合运用这些工具来解决各种棘手的线上问题。