来自JRockit的礼物——JMC

在Oracle收购Sun之前，Oracle的JRockit虚拟机提供了一款叫作JRockitMissionControl的虚拟机诊断工具。在Oracle收购Sun之后，Oracle公司同时拥有了SunHotspot和JRockit两款虚拟机。根据Oracle对于Java的战略，在今后的发展中，会将JRockit的优秀特性移植到Hotspot上。其中，一个重要的改进就是在Sun的JDK中加入了JRockit的支持。在OracleJDK7update40之后，MissionControl这款工具已经绑定在OracleJDK中发布（很不幸，OpenJDK中并没有该工具）。这是一款集性能监控、诊断为一体的多功能工具。

安装完JDK后，可以在%JAVA_HOME%/bin目录下找到这个工具。如图6.114所示为JMC运行后的主界面。

一，得到JFR文件

为了更好地使用JMC对生产环境中的虚拟机进行监控，我们需要首先采集到程序执行时的JFR文件，即JavaFlightRecorder，Java飞行记录仪。它记录了JVM所有事件的历史数据，通过这些数据，程序性能分析人员可以结合以往的历史数据对JVM性能瓶颈进行分析诊断。JMC也正是利用了这个文件，统计出了程序执行时的性能指标。

得到JFR文件的方法主要有3种，第1种是通过Java虚拟机的静态命令行指定的，例如：

其中，UnlockCommercialFeatures表示解锁商业开关，可见这是一个商业功能；Flight-Recorder表示打开飞行记录仪；接着通过StartFlightRecording参数指定了启动飞行记录仪的各项参数，例如系统启动后，延时10s启动记录，飞行记录仪记录时长为10min，保存的文件名为recording.jfr，使用profile级别进行记录；最后通过FlightRecorderOptions选项将飞行记录仪自身的log级别设置为info，帮助开发人员排查飞行记录自身的问题。

这里需要注意的是，JMC自带两种样本采集级别，一个是default，另外一个是profile。两者的区别是：profile提供了比default更多的性能指标及更加频繁的样本采集频率。根据笔者的经验，在绝大部分场景中，使用default方式采集JFR数据对系统整体的性能影响应该不会超过5%，而使用profile则不会超过10%。

第2种得到JFR文件的方法是使用动态命令行。首先，使用如下命令行参数启动Java程序：

此时，飞行记录仪并不会开始记录任何数据。接着，在需要记录的时候，手工执行如下命令：

此时，飞行记录仪开始记录数据。当需要将记录数据导出为文件时，再执行以下命令：

到这里，便将这段时间内的性能统计数据导出来了。

第3种得到JFR的方法，则是在系统退出时自动保存，例如：

上述参数指定了dumponexit选项，也意味着程序在退出后会自动导出JFR文件。

二，Java程序的整体运行情况

当使用JMC打开一个JFR后，便可以看到程序的整体运行信息了。

如图6.115所示，显示了程序在给定时间内的堆、CPU和GC的整体情况，如最大值、平均值等，也有计算机整体CPU情况、JVM应用及JVM内核CPU使用情况。在图6.115中，系统的整体运行健康状况一览无余。

三，CPU分析

使用JMC的CPU分析功能，不仅可以获得热点方法，还可以知道调用的堆栈，十分有利于我们发现程序潜在的性能问题。

如图6.116所示，我们可以非常清楚地看到当前系统中只有HoldCPUMain一个类占用了大量的CPU，并且它是通过产生随机数这种方式消耗CPU的。

四，内存分析

使用JMC还可以进行堆内存分析。如图6.117所示为堆的总体使用情况。

概览信息可以帮助我们总体上了解堆的使用情况及GC操作概况，对程序的大体情况有一个初步的了解。而“分配”选项卡则可以进一步帮助开发者定位内存的具体分配情况，如图6.118所示。

在“分配”选项卡中，列出了对象在TLAB中和非TLAB中的堆内存的具体分配情况。在这里可以非常清楚地看到什么对象被分配得最多，以及哪个函数调用产生了这些对象，这对于程序的内存优化是非常重要的。通常来说，那些堆内存被分配得最多的对象，往往是可以进行一些优化的，而堆栈跟踪则又告诉我们“去哪里”优化这些对象。

但需要注意的是，在default级别的JFR中，对象的分配信息并不会被记录抓取，因此如果需要获得这些具体的细节信息，则必须使用profile级别的抓取。

根据图6.118的提示，找到对应代码如下：

可以看到，visitWeb()函数中对StringBuffer进行追加字符串时，产生了大量的内存分配。而这些分配并非必需的，它们是由于初始StringBuffer容量不足，而不断进行扩展时所产生的对象分配（可以通过堆栈跟踪得出）。因此，如果在上述代码第11行预设String-Buffer的初始容量，就可以有效减少被分配的对象，从而提升系统性能。

五，I/O分析

使用JMC也可以跟踪系统的I/O使用情况。在I/O页面上，可以分别看到文件和套接字的读取和写入情况。以套接字为例，可以看到程序所访问的远程主机地址及读取的数据量大小，如图6.119所示。

在套接字概览中，可以看到当前程序从www.baidu.com主机上读取了大约4.48MB数据。更进一步，通过“套接字读取”选项卡，则可以跟踪堆栈调用，更清楚地显示哪些方法调用产生并使用了这个套接字连接和数据，如图6.120所示。

可以看到，当前套接字的数据读取主要是由visitWeb()函数触发的，而visitWeb()函数最终使用SocketInputStream完成网络数据的读取。

小结

本章主要介绍了常用的性能采集工具和故障排查工具。首先详细介绍了基于Linux系统和Windows系统的性能采集工具，使用这些工具有助于开发者定位性能瓶颈；接着介绍了JDK自带的一些性能和故障排查相关的命令，如jps、jstack、jmap和jcmd等，以及免费的可视化工具JConsole、VisualVM和MAT；此外，本章还用了大量篇幅介绍了对象查询语言OQL及功能非常强大的JMC