java中使用JVM命令来实现服务器故障排查的方法

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一、top（Linux命令）

执行top命令：    （查看进程15477的详细情况，下文用到）

系统信息（前五行）：

• 第1行：Top 任务队列信息(系统运行状态及平均负载)，与uptime命令结果相同。

• 系统平均负载：单核CPU情况下，0.00 表示没有任何负荷，1.00表示刚好满负荷，超过1侧表示超负荷，理想值是0.7；

• 多核CPU负载：CPU核数 * 理想值0.7 = 理想负荷，例如：4核CPU负载不超过2.8何表示没有出现高负载。

• 格式：up xx days, HH:MM

• 例如：241 days, 20:11, 表示连续运行了241天20小时11分钟

• 第1段：系统当前时间，例如：16:07:37

• 第2段：系统运行时间，未重启的时间，时间越长系统越稳定。

• 第3段：当前登录用户数，例如：1 user，表示当前只有1个用户登录

• 第4段：系统负载，即任务队列的平均长度，3个数值分别统计最近1，5，15分钟的系统平均负载

• 第2行：Tasks 进程相关信息

• 第1段：进程总数，例如：Tasks: 231 total, 表示总共运行231个进程

• 第2段：正在运行的进程数，例如：1 running,

• 第3段：睡眠的进程数，例如：230 sleeping,

• 第4段：停止的进程数，例如：0 stopped,

• 第5段：僵尸进程数，例如：0 zombie

• 第3行：Cpus CPU相关信息，如果是多核CPU，按数字1可显示各核CPU信息，此时1行将转为Cpu核数行，数字1可以来回切换。

• 第1段：us 用户空间占用CPU百分比，例如：Cpu(s): 12.7%us,

• 第2段：sy 内核空间占用CPU百分比，例如：8.4%sy,

• 第3段：ni 用户进程空间内改变过优先级的进程占用CPU百分比，例如：0.0%ni,

• 第4段：id 空闲CPU百分比，例如：77.1%id,

• 第5段：wa 等待输入输出的CPU时间百分比，例如：0.0%wa,

• 第6段：hi CPU服务于硬件中断所耗费的时间总额，例如：0.0%hi,

• 第7段：si CPU服务软中断所耗费的时间总额，例如：1.8%si,

• 第8段：st Steal time 虚拟机被hypervisor偷去的CPU时间（如果当前处于一个hypervisor下的vm，实际上hypervisor也是要消耗一部分CPU处理时间的）

• 第4行：Mem 内存相关信息（Mem: 12196436k total, 12056552k used, 139884k free, 64564k buffers）

• 第1段：物理内存总量，例如：Mem: 12196436k total,

• 第2段：使用的物理内存总量，例如：12056552k used,

• 第3段：空闲内存总量，例如：Mem: 139884k free,

• 第4段：用作内核缓存的内存量，例如：64564k buffers

• 第5行：Swap 交换分区相关信息（Swap: 2097144k total, 151016k used, 1946128k free, 3120236k cached）

• 第1段：交换区总量，例如：Swap: 2097144k total,

• 第2段：使用的交换区总量，例如：151016k used,

• 第3段：空闲交换区总量，例如：1946128k free,

• 第4段：缓冲的交换区总量，3120236k cached

进程信息：

在top命令中按f按可以查看显示的列信息，按对应字母来开启/关闭列，大写字母表示开启，小写字母表示关闭。带*号的是默认列。

• A: PID = (Process Id) 进程Id；

• E: USER = (User Name) 进程所有者的用户名；

• H: PR = (Priority) 优先级

• I: NI = (Nice value) nice值。负值表示高优先级，正值表示低优先级

• O: VIRT = (Virtual Image (kb)) 进程使用的虚拟内存总量，单位kb。VIRT=SWAP+RES

• Q: RES = (Resident size (kb)) 进程使用的、未被换出的物理内存大小，单位kb。RES=CODE+DATA

• T: SHR = (Shared Mem size (kb)) 共享内存大小，单位kb

• W: S = (Process Status) 进程状态。D=不可中断的睡眠状态,R=运行,S=睡眠,T=跟踪/停止,Z=僵尸进程

• K: %CPU = (CPU usage) 上次更新到现在的CPU时间占用百分比

• N: %MEM = (Memory usage (RES)) 进程使用的物理内存百分比

• M: TIME+ = (CPU Time, hundredths) 进程使用的CPU时间总计，单位1/100秒
  b: PPID = (Parent Process Pid) 父进程Id
  c: RUSER = (Real user name)
  d: UID = (User Id) 进程所有者的用户id
  f: GROUP = (Group Name) 进程所有者的组名
  g: TTY = (Controlling Tty) 启动进程的终端名。不是从终端启动的进程则显示为 ?
  j: P = (Last used cpu (SMP)) 最后使用的CPU，仅在多CPU环境下有意义
  p: SWAP = (Swapped size (kb)) 进程使用的虚拟内存中，被换出的大小，单位kb
  l: TIME = (CPU Time) 进程使用的CPU时间总计，单位秒
  r: CODE = (Code size (kb)) 可执行代码占用的物理内存大小，单位kb
  s: DATA = (Data+Stack size (kb)) 可执行代码以外的部分(数据段+栈)占用的物理内存大小，单位kb
  u: nFLT = (Page Fault count) 页面错误次数
  v: nDRT = (Dirty Pages count) 最后一次写入到现在，被修改过的页面数
  y: WCHAN = (Sleeping in Function) 若该进程在睡眠，则显示睡眠中的系统函数名
  z: Flags = (Task Flags ) 任务标志，参考 sched.h

• X: COMMAND = (Command name/line) 命令名/命令行

参考  Linux性能分析工具top命令详解

执行top -Hp PID，如 top -Hp 15477

查看某进程中的线程  注：此时PID是线程id

如线程15571有异常需要查看，使用jstack打印堆栈，查看线程15571状态（15571 16进制=3cd3）

二、jstack

参考 java命令--jstack 工具

 Java命令学习系列（二）——Jstack

需要到JDK安装目录下使用（可通过ps x查看java进程，得到jdk安装目录）

./jstack PID(进程id)   ./jstack 15477

红框中即为线程15571(16进制=3cd3) 状态

分析jstack日志：

监视器Monitor：

Monitor是 Java中用以实现线程之间的互斥与协作的主要手段，它可以看成是对象或者 Class的锁。

每一个对象都有，也仅有一个 monitor。

下面这个图，描述了线程和Monitor之间关系，以及线程的状态转换：

进入区(Entrt Set)：表示线程通过synchronized要求获取对象的锁。如果对象被锁住，则进入拥有者；否则在进入区等待。一旦对象锁被其他线程释放，立即参与竞争。

拥有者(The Owner)：表示某一线程成功竞争到对象锁。

等待区(Wait Set)：表示线程通过对象的object.wait()方法，释放对象的锁，并在等待区等待被唤醒。

从图中可以看出，一个 Monitor在某个时刻，只能被一个线程拥有，该线程就是 Active Thread，而其它线程都是 Waiting Thread，分别在两个队列 Entry Set和 Wait Set里面等候。

在 Entry Set中等待的线程动作是 Waiting for monitor entry。

在 Wait Set中等待的线程动作是 in Object.wait()。当一个线程申请进入临界区时，它就进入了 Entry Set队列。

（我们称被 synchronized保护起来的代码段为临界区。当一个线程申请进入临界区时，它就进入了 “Entry Set ”队列）

线程状态：

NEW：未启动的。不会出现在Dump中。

RUNNABLE：在虚拟机内执行的，运行中状态。The Owner区

BLOCKED：受阻塞并等待监视器锁。在Entry Set区等锁。

WATING：无限期等待另一个线程执行特定操作。在Wait Set区等待某个condition或monitor发生，一般停留在wait()等语句里。

TIMED_WATING：有时限的等待另一个线程的特定操作。在WaitSet区和WAITING的区别是wait() 等语句加上了时间限制 wait(timeout)。

TERMINATED：已退出的。

调用修饰

表示线程在方法调用时，额外的重要的操作。修饰上方的方法调用。

locked<地址> 目标：使用synchronized申请对象锁成功，监视器的拥有者。The Owner区。

waiting to lock<地址> 目标：使用synchronized申请对象锁未成功，在Entry Set区等锁。线程状态为Blocked

waiting on<地址> 目标：使用synchronized申请对象锁成功后，释放锁，在Wait Set区等锁。线程状态为WAITING或TIMED_WATING

parking to wait for<地址> 目标：调用了park()，在Wait Set区，等待许可。

（park是基本的线程阻塞原语，不通过监视器在对象上阻塞。

park： 进入WAITING状态，对比wait不需要获得锁就可以让线程WAITING，通过unpark唤醒）

线程动作

线程状态产生的原因。

runnable：The Owner区，状态RUNNABLE

in Object.wait()：调用wait()，Wait Set区，状态为WAITING或TIMED_WAITING，修饰waiting on

waiting for monitor entry：等锁，Entry Set区，状态BLOCKED，修饰waiting to lock

waiting on condition：因某种条件被park，Wait Set区，状态为parking to wait for

sleeping：休眠的线程，调用了Thread.sleep()

总结

1、查看线程dump，先看线程状态/线程动作（比较直观），可以确定线程目前处于哪个阶段。然后看调用修饰及锁情况，基本就可以确定次线程是否有问题；

2、可以短时间（可能有问题的时间段）内多次打印线程快照，然后查看可能有问题的某一线程在这几次的情况，可以有效查找问题。

三、jps

类似Linux命令ps

参考 Java命令学习系列（一）——Jps

./jps

./jps -q

./jps -m

./jps -l

./jps -v

四、jmap

参考： Java命令学习系列（三）——Jmap

java命令--jmap命令使用

jmap -heap PID：堆使用情况

jmap -histo PID：对象情况

（jmap -histo:live 这个命令执行，JVM会先触发gc，然后再统计信息

重点看项目上的类：[C是字符串数组，String用；[B是字节数组，网络层用到。这两个比较大一般没关系

　[C is a char[]
 　[S is a short[]
 　[I is a int[]
 　[B is a byte[]
 　[[I is a int[][]

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