图解JVM - 19.JVM监控及诊断工具-命令行篇

1. 概述

在JVM性能调优和故障排查中，命令行工具是开发运维人员最锋利的"手术刀"。如图1所示，这些工具可以分为三类：

核心工具家族：

进程定位：jps
运行时监控：jstat
参数管理：jinfo
内存分析：jmap/jhat
线程分析：jstack
全能工具：jcmd
远程诊断：jstatd

2. jps：查看正在运行的Java进程

2.1 基础用法

bash 复制代码

$ jps
1234 Jps
5678 Main
9101 Worker

2.2 参数详解

典型应用场景：

快速定位应用PID
验证JVM参数是否生效
检查多个Java进程的启动配置

3. jstat：查看JVM统计信息

3.1 监控GC活动

bash 复制代码

$ jstat -gcutil 5678 1000 5
S0     S1     E      O      M     CCS    YGC     YGCT    FGC    FGCT     GCT   
0.00  99.99  63.78  29.87  95.34  92.10    135    2.017     5    0.987    3.004

3.2 内存分区监控

关键指标解读：

YGC/YGCT：年轻代GC次数/耗时
FGC/FGCT：老年代GC次数/耗时
GCT：总GC耗时

4. jinfo：实时查看和修改JVM配置参数

4.1 参数查看实战

bash 复制代码

$ jinfo 5678 
Attaching to process ID 5678, please wait...
VM Arguments:
java.awt.headless=true
-Xms1024m
-Xmx2048m
-XX:MaxMetaspaceSize=256m

4.2 动态修改参数

典型修改案例：

调整日志级别：jinfo -flag +PrintGC 5678
关闭JMX：jinfo -flag -Dcom.sun.management.jmxremote 5678

注意：仅支持修改manageable类型的参数（可通过java -XX:+PrintFlagsFinal | grep manageable查询）

5. jmap：导出内存映像文件&内存使用情况

5.1 内存快照生成

bash 复制代码

# 生成堆转储文件
$ jmap -dump:format=b,file=heap.hprof 5678

# 实时内存统计
$ jmap -histo:live 5678 | head -n 10
 num     #instances         #bytes  class name
----------------------------------------------
   1:         23456       13421728  [B
   2:         12345        5678900  java.lang.String
   3:          6789        3456780  java.util.HashMap$Node

5.2 内存泄漏分析实战

关键诊断步骤：

使用-histo查看大对象分布
生成堆转储文件进行深度分析
对比多次dump文件观察对象增长

6. jhat：JDK自带堆分析工具

6.1 基础分析流程

bash 复制代码

$ jhat -port 7000 heap.hprof
Reading from heap.hprof...
Snapshot resolved.
Server is ready on http://localhost:7000/

6.2 分析界面解读

核心功能：

对象直方图查询
对象引用链追踪
根集可达性分析

注意：生产环境建议使用MAT或VisualVM替代，jhat适合快速分析

7. jstack：打印JVM中线程快照

7.1 线程状态解析

7.2 死锁检测示例

bash 复制代码

$ jstack 5678 | grep -A 10 deadlock
"Thread-1" #12 prio=5 os_prio=0 tid=0x00007f48740c4800 nid=0x5e03 waiting for monitor entry [0x00007f486b5fe000]
   java.lang.Thread.State: BLOCKED (on object monitor)
        at com.example.DeadlockDemo.methodB(DeadlockDemo.java:25)
        - waiting to lock <0x000000076ab00000> 
        - locked <0x000000076ab00010> 

"Thread-0" #11 prio=5 os_prio=0 tid=0x00007f48740c3000 nid=0x5e02 waiting for monitor entry [0x00007f486b6ff000]
   java.lang.Thread.State: BLOCKED (on object monitor)
        at com.example.DeadlockDemo.methodA(DeadlockDemo.java:15)
        - waiting to lock <0x000000076ab00010> 
        - locked <0x000000076ab00000>

线程分析技巧：

使用top -Hp PID找到高CPU线程
将线程ID转换为16进制：printf "%x\n" 12345
在jstack输出中搜索nid对应的线程

8. jcmd：多功能命令行

8.1 全能工具剖析

8.2 常用命令实战

bash 复制代码

# 列出所有可用诊断命令
$ jcmd 5678 help

# 获取JVM启动参数
$ jcmd 5678 VM.flags

# 强制触发Full GC
$ jcmd 5678 GC.run

# 生成堆转储文件（替代jmap）
$ jcmd 5678 GC.heap_dump filename=heap.hprof

功能对比表：

功能	jcmd命令	传统工具
线程快照	Thread.print	jstack
堆转储	GC.heap_dump	jmap -dump
类加载统计	GC.class_histogram	jmap -histo
JFR记录	JFR.start/JFR.dump	需单独配置

9. jstatd：远程主机信息收集

9.1 远程监控架构

9.2 安全配置步骤

创建安全策略文件

java 复制代码

grant codebase "file:${java.home}/../lib/tools.jar" {
    permission java.security.AllPermission;
};

启动jstatd服务

bash 复制代码

$ jstatd -J-Djava.security.policy=jstatd.policy -p 1099

远程连接验证

bash 复制代码

$ jps 192.168.1.100:1099

生产环境建议：

使用VPN或SSH隧道进行加密传输
限制访问IP地址范围
定期轮换安全证书

10. 常见问题与解决方案

10.1 经典问题排查矩阵

现象	诊断工具	关键操作步骤
Java进程突然消失	jps + 系统日志	1. 检查OOM Killer日志 2. 分析hs_err_pid.log 3. 监控系统资源使用
内存持续增长	jstat + jmap	1. 观察GC频率变化 2. 生成堆转储对比 3. MAT分析对象引用链
线程池阻塞	jstack + top	1. 定位BLOCKED状态线程 2. 分析锁竞争关系 3. 检查线程等待条件
FullGC频繁	jstat + jinfo	1. 检查内存分配比例 2. 分析对象晋升策略 3. 调整SurvivorRatio参数
类加载失败	jcmd + verbose日志	1. 查看ClassLoader统计 2. 检查元空间使用 3. 分析依赖冲突

10.2 内存溢出(OOM)实战

关键配置参数：

bash 复制代码

-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError 
-XX:HeapDumpPath=/path/to/dumps
-XX:OnOutOfMemoryError="kill -9 %p"  # 自动清理进程

11. 高频面试问题与解答

11.1 工具原理类

Q1：jstat和jmap的本质区别是什么？

jstat通过JMX接口获取实时统计值，采样周期可配置
jmap需要挂起线程生成完整堆快照，会产生STW停顿

Q2：线上环境如何安全使用jstack？

避免直接执行kill -3可能破坏标准输出
配合-F参数强制获取线程快照
多次采样对比（建议至少3次）
优先使用jcmd Thread.print命令

11.2 实战操作类

Q3：如何快速定位CPU飙高问题？

bash 复制代码

# 1. 定位高CPU进程
top -c

# 2. 转换线程ID为16进制
printf "%x\n" 12345

# 3. 抓取线程栈并分析
jcmd 5678 Thread.print | grep nid=0x3039 -A 15

Q4：Metaspace溢出有哪些排查手段？

jstat -gcmetacapacity 查看元空间使用
jcmd GC.class_stats 统计类加载详情
使用arthas的classloader命令分析
添加-XX:NativeMemoryTracking=detail参数

11.3 高级调优类

Q5：G1回收器应该关注哪些jstat指标？

Q6：如何诊断Direct Memory泄漏？

jmap -histo:live 查找ByteBuffer实例
添加-XX:MaxDirectMemorySize限制大小
使用NMT监控本地内存：

bash 复制代码

jcmd 5678 VM.native_memory detail.diff

全工具速查手册：

最佳实践建议：

生产环境必备诊断命令：

bash 复制代码

alias jvmdiag="jcmd PID VM.flags; jstat -gcutil PID 1000 3; jstack PID"

建立标准化检查清单：

内存使用趋势图
GC频率/耗时记录
线程状态分布统计
类加载/卸载数量监控

通过系统掌握这些命令行工具，开发者可以快速构建起立体化的JVM诊断能力，无论是应对突发的线上故障，还是进行深度的性能调优，都能做到有的放矢、游刃有余。建议在日常开发中定期执行健康检查，形成"预防为主，快速定位"的运维体系。