MyException - 我的异常网
当前位置:我的异常网» 开源软件 » 开源工具高效率分析Java应用

开源工具高效率分析Java应用

www.MyException.Cn  网友分享于:2015-08-26  浏览:4次
开源工具高效分析Java应用
不止一次,我们都萌发过想对运行中程序的底层状况一探究竟的念头。产生这种需求的原因可能是运行缓慢的服务、Java虚拟机(JVM)崩溃、挂起、死锁、频繁的JVM暂停、突然或持续的高CPU使用率、甚至于可怕的内存溢出(OOME)。好消息是现在已有许多工具能帮你得到Java虚拟机运行过程中的不同参数,这些信息有助于你了解其内部状况,从而诊断上述的各种情况。
  在这篇文章中,我将介绍一些优秀的开源工具。其中一些是JVM自带的,另一些则是第三方工具。我将从最简单的工具开始介绍,逐渐过渡到一些比较复杂的工具。本文的目的是帮助你找到合适的调试诊断工具,这样当程序出现执行异常、缓慢或根本不能执行时,手头随时有可用的工具。
  好了,让我们出发。
  如果程序出现不正常的高内存负载、频繁无响应或内存溢出,通常最好的分析切入点是查看内存对象。幸好JVM内置了工具“jmap”,让它天生就能完成这种任务。
  Jmap(借助JPM的一点帮助)
  Oracle将jmap描述为一种“输出进程、核心文件、远程调试服务器的共享对象内存映射和堆内存细节”的程序。本文将使用jmap打印一张内存统计图。
  为了运行jmap,你需要知道被调试程序的PID(进程标识符)。得到PID的简单办法是使用JVM提供的jps,它能列出机器上每一个JVM进程及其PID。jps输出结果如下图:

  图1:jps命令的终端输出
  为了打印内存统计图,我们需要打开jmap控制台程序,并输入程序的PID和“-histo:live”选项。如果不添加这个选项,jmap将完整导出该程序的堆内存,这不是我们想要的结果。所以,如果想得到上图中“eureka.Proxy”程序的内存统计图,我们应该用如下命令来运行jmap:
  jmap –histo:live 45417
  上述命令输出如下:


  图2:命令jmap -histo:live的输出结果显示了堆中现有对象的个数
  结果中每行显示了当前堆中每种类类型的信息,包含被分配的实例个数及其消耗的字节数。
  本例中,我请同事有意给程序增加了一处明显的内存泄露。请特别注意位于第8行的类,CelleData。将它与下图显示的4分钟后截屏进行比较:
  


  图3:jmap的输出表明CelleData类的对象数目增加了
  请注意CelleData类现在已经变为系统中第二多的类,短短4分钟内已经增加了631,701个额外实例。等待约一小时后,我们观察到如下结果:
 
  图4:程序执行1小时后jmap的输出结果,显示超过2千5百万个CelleData类实例
  现在有超过2千5百万个CelleData类实例,占用了超过1GB内存!我们可以确认这是一个内存泄露。
  这类数据信息的好处是,不仅非常有用而且对于很大的JVM堆也能快速反馈结果。我曾经试过检测一个运行频繁并且占用17GB堆内存的程序,使用jmap能够在1分钟内生成程序的性能统计图。
  需要注意的是,jmap不是运行分析工具,在生成统计图时JVM可能会暂停,因此当生成统计图时需要确认这种暂停对程序是可接受的。以我的经验,通常在调试一个严重bug时需要生成这种统计图,这种情况下,这些1分钟的暂停对程序来说是可接受的。这里,我们引出了下一个话题 - 半自动的运行分析工具VisualVM。
  VisualVM
  另一个包含于JVM中的工具是VisualVM,它的开发者将它描述为“一种集成了多个JDK命令行工具的可视化工具,它能为您提供轻量级的运行分析能力”。这样看来,VisualVM是另一种你最有可能用到的事后分析工具,一般是错误已出现或性能问题已经用传统方法(客户抱怨大多属于此类)发现。
  继续之前的示例程序和它严重的内存泄露问题,在程序执行30分钟后,VisualVM帮我们绘制了如下图表:
  

       图5:程序初始运行的VisualVM 内存图
  从这个图表,我们可以清晰地看到截止到7:00pm,运行仅仅10分钟后,程序已经消耗掉超过1GB的堆空间。又过了23分钟,JVM已经到了它启动参数–Xmx3g最大值,导致程序响应缓慢,系统响应缓慢(持续的垃圾回收)和数量惊人的内存溢出错误。
  借助jmap,我们定位了这种内存消耗攀升的原因。修复后,我们让程序重新运行于VisualVM的严格监测之下,观察到下面的情况:

  图6:修复内存泄露问题后的VisualVM内存图
  如你所见,程序的内存曲线(启动参数仍然为–Xmx3g)有了明显改善。
  除了内存图像工具,VisualVM还提供了一个采样器和一个轻量级的剖析器(Profiler)。
  VisualVM采样器能周期采样程序CPU和内存的使用情况。得到的统计数据类似jmap的反馈,此外,你还可以通过采样得到方法调用对CPU的占用情况。它让你能快速了解周期采样过程中的方法执行次数:
 

  图7:VisualVM方法执行时间表
  VisualVM剖析器无需对程序周期采样就可以提供类似采样器的反馈信息,它还可以收集程序在整个正常执行过程中的统计数据(通过操纵程序源代码的字节码)。从剖析器得到的这种统计数据比从采样器而来的更精确和实时。
  

  图8:VisualVM剖析器的输出
  但是,你必须考虑的另一方面是该剖析器属于一种“暴力”分析工具。它的检测方法本质上是重新定义程序执行中的大多数类和方法,结果必然会明显减缓程序执行速度。例如,上述程序运行部分的常规分析,大约要35秒。开启VisualVM的内存剖析器后,导致程序完成相同分析要31分钟。
  我们需要清楚的是VisualVM并非功能齐全的剖析器。它无法在你的产品JVM上持续运行,不会保存分析数据,无法指定阈值,也不会在超过阈值时发出警报。要想更多的了解功能齐全的剖析器的目标。下面,让我们看看BTrace,这个功能齐全的开源java代理程序。
  BTrace
  想象一下,如果能收集JVM当前的任何信息,那么你感兴趣的信息有哪些?我猜想问题列表会将因人而异,因情形而异。就个人来说,我通常感兴趣的是以下的问题:
  程序对堆、非堆、永久保存区(Permanent Generation),以及JVM包含的不同内存池(新生对象区、长期对象区、存活空间等)的内存使用情况
  当前程序的线程数量,以及哪种类型线程正在被使用(单独计数)
  JVM的CUP负载
  系统平均负载/系统CPU使用总和
  对程序中的某些类和方法,我需要了解它们被调用次数,各自平均执行时间和整体平均时间
  对SQL调用的调用计数及执行次数
  对硬盘和网络操作的调用计数及执行次数
  利用BTrace可以采集到所有以上信息,你可以使用BTrace脚本定义需要采集的数据。方便的是,BTrace脚本就是普通Java类,包含一些特殊注解来定义BTrace在什么地方及如何跟踪你的程序。BTrace脚本会被BTrace编译器-btracec编译成标准的.class文件。
  BTrace脚本包含许多部分,正如下图所示。如果需要了解下图脚本的详细内容,请点击该链接或访问BTrace项目网站。
  由于BTrace仅仅是一个代理,记录结果后,它的任务就算完成了。除了文本输出,BTrace并不具备动态展现被收集信息的功能。缺省情况下,BTrace脚本输出结果将在btrace.class文件所在位置生成一个名为BTrace脚本名.class.btrace的text文件。
  我们可以通过给BTrace设置一个额外参数,让它按某时间间隔循环记录日志。切记,它最多能在100个日志文件间循环,当达到*.class.btrace.99,它将覆盖*.class.btrace.00文件。若让循环间隔在一个合理数字(如,每7.5秒)内,你就有充足时间来处理这些输出。只要在java代理的输入参数中加上fileRollMilliseconds=7500,就可以实现日志循环。
  BTrace一大缺点是它比较原始,难以定义它的输出格式。你也许非常希望有一种更好的方式来处理BTrace的输出和数据,比如可以用一种一致的图形用户界面来展示。你可能还需要比较不同时间点的数据和超出阈值能发送警告。一个新的开源工具EurekaJ,就此应运而生。
  

  图9:激活方法分析时必需的BTrace脚本

文章评论

团队中“技术大拿”并非越多越好
团队中“技术大拿”并非越多越好
当下全球最炙手可热的八位少年创业者
当下全球最炙手可热的八位少年创业者
60个开发者不容错过的免费资源库
60个开发者不容错过的免费资源库
那些争议最大的编程观点
那些争议最大的编程观点
程序猿的崛起——Growth Hacker
程序猿的崛起——Growth Hacker
代码女神横空出世
代码女神横空出世
每天工作4小时的程序员
每天工作4小时的程序员
程序员的一天:一寸光阴一寸金
程序员的一天:一寸光阴一寸金
那些性感的让人尖叫的程序员
那些性感的让人尖叫的程序员
亲爱的项目经理,我恨你
亲爱的项目经理,我恨你
10个帮程序员减压放松的网站
10个帮程序员减压放松的网站
中美印日四国程序员比较
中美印日四国程序员比较
漫画:程序员的工作
漫画:程序员的工作
十大编程算法助程序员走上高手之路
十大编程算法助程序员走上高手之路
旅行,写作,编程
旅行,写作,编程
编程语言是女人
编程语言是女人
程序员的鄙视链
程序员的鄙视链
2013年美国开发者薪资调查报告
2013年美国开发者薪资调查报告
老美怎么看待阿里赴美上市
老美怎么看待阿里赴美上市
程序员都该阅读的书
程序员都该阅读的书
聊聊HTTPS和SSL/TLS协议
聊聊HTTPS和SSL/TLS协议
程序员眼里IE浏览器是什么样的
程序员眼里IE浏览器是什么样的
Google伦敦新总部 犹如星级庄园
Google伦敦新总部 犹如星级庄园
初级 vs 高级开发者 哪个性价比更高?
初级 vs 高级开发者 哪个性价比更高?
“懒”出效率是程序员的美德
“懒”出效率是程序员的美德
写给自己也写给你 自己到底该何去何从
写给自己也写给你 自己到底该何去何从
2013年中国软件开发者薪资调查报告
2013年中国软件开发者薪资调查报告
科技史上最臭名昭著的13大罪犯
科技史上最臭名昭著的13大罪犯
“肮脏的”IT工作排行榜
“肮脏的”IT工作排行榜
5款最佳正则表达式编辑调试器
5款最佳正则表达式编辑调试器
Java 与 .NET 的平台发展之争
Java 与 .NET 的平台发展之争
我的丈夫是个程序员
我的丈夫是个程序员
要嫁就嫁程序猿—钱多话少死的早
要嫁就嫁程序猿—钱多话少死的早
为什么程序员都是夜猫子
为什么程序员都是夜猫子
鲜为人知的编程真相
鲜为人知的编程真相
程序员和编码员之间的区别
程序员和编码员之间的区别
程序员应该关注的一些事儿
程序员应该关注的一些事儿
我是如何打败拖延症的
我是如何打败拖延症的
如何区分一个程序员是“老手“还是“新手“?
如何区分一个程序员是“老手“还是“新手“?
程序员周末都喜欢做什么?
程序员周末都喜欢做什么?
老程序员的下场
老程序员的下场
Web开发者需具备的8个好习惯
Web开发者需具备的8个好习惯
为啥Android手机总会越用越慢?
为啥Android手机总会越用越慢?
10个调试和排错的小建议
10个调试和排错的小建议
程序员必看的十大电影
程序员必看的十大电影
Web开发人员为什么越来越懒了?
Web开发人员为什么越来越懒了?
Java程序员必看电影
Java程序员必看电影
总结2014中国互联网十大段子
总结2014中国互联网十大段子
一个程序员的时间管理
一个程序员的时间管理
软件开发程序错误异常ExceptionCopyright © 2009-2015 MyException 版权所有