JVM 性能监控之可视化工具

一、简介

在 JDK 安装目录的 bin 文件夹下，除了提供有命令行监控工具外，还提供了几种可视化的监控工具，以方便用户直观地了解虚拟机的运行状态。常用的可视化监控工具如下：

二、JConsole

2.1 简介

JConsole（Java Monitoring and Management Console）是一款基于 JMX（Java Manage-ment Extensions）的可视化监视工具。它的主要功能是通过 JMX 的 MBean（Managed Bean）对系统信息进行收集和动态调整系统参数。JMX（Java Management Extensions）是一个为应用程序、设备、系统等植入管理功能的框架，通常用于监控系统的运行状态或管理系统的部分功能。

2.2 使用

打开位于 bin 目录下的 jconsole 程序后，它会自动扫描当前主机上的所有 JVM 进程：

选中需要监控的进程后，点击连接，即可进入监控界面。监控界面包含了 概览、内存、线程、类、VM 概要、MBean 六个选项卡。其中概览界面显示的是 内存、线程、类 等三个选项卡界面的概览信息，如下所示：

而内存界面主要用于显示堆和非堆上各个区域的使用量：

线程界面内主要显示各个线程的堆栈信息，最下角有一个 检测死锁 按钮，点击后如果检测到死锁存在，则在下部的线程选项卡旁边会出现死锁选项卡：

点击死锁选项卡则可以看到造成死锁的线程：

最后的 类 选项卡主要用于显示当前已加载和已卸载的类的数量。而 VM 概要 选项卡则主要用于显示虚拟机的相关参数，如下所示：

三、VisualVM

3.1 简介

VisualVM（All-in-One Java Troubleshooting Tool）是 Oracle 提供的功能最强大的运行监视和故障处理程序之一， 它除了支持常规的运行监视、故障处理等功能外，还能用于性能分析（Profiling）。同时因为 VisualVM 是基于 NetBeans 平台的开发工具，所以它还支持通过插件来进行功能的拓展。VisualVM 的主要功能如下：

• 显示虚拟机进程及其配置信息、环境信息（与 jps、jinfo 功能类似）；
• 监视应用程序的处理器、垃圾收集、堆、方法区以及线程的信息（与 jstat、jstack 功能类似）；
• dump 以及分析堆转储快照（与 jmap、jhat 功能类似）；
• 方法级的程序运行性能分析，找出被调用最多、运行时间最长的方法；
• 离线程序快照：可以收集程序的运行时配置、线程 dump、内存 dump 等信息来建立快照。

3.2 使用

打开位于 bin 目录下的 jvisualvm 程序， 它会自动扫描当前主机上的所有 JVM 进程：

点击需要监控的进程后，右侧即会显示相关的监控信息：

1. 堆 Dump

在监控界面点击按钮可以 执行垃圾回收 或者 堆 Dump 。进行堆 Dump 后，还会显示其分析结果：

2. 线程 Dump

在线程界面可以查看所有线程的状态，如果出现死锁，该界面还会进行提示：

此时可以进行 线程 Dump 来获取具体的线程信息，效果和 jstack 命令类似：

3. 性能分析

在 Profiler 界面，可以进行 CPU 和 内存的性能分析。要开始性能分析，需要先选择 CPU 或 内存 按钮中的一个，VisualVM 将会开始记录应用程序执行过的所有方法：如果是进行的是 CPU 执行时间分析，将会统计每个方法的执行次数、执行耗时；如果是内存分析，则会统计每个方法关联的对象数以及这些对象所占的空间。想要结束性能分析，点击停止按钮即可：

4. Visual GC

Visual GC 面板默认是不显示的，需要通过插件进行扩展。它会实时监控虚拟机的状态，在功能上类似于 jstat 命令：

3.3 安装插件

在主界面，点击 工具 => 插件 ，可以打开插件面板。右击插件选项或者点击安装按钮即可完成对应插件的安装：

需要注意的是，安装插件前需要按照自己 JVM 的版本来配置插件中心，否则会抛出 ”无法连接到插件中心“ 的异常。每个版本对应的插件中心可以在该网址上查看：https://visualvm.github.io/pluginscenters.html，界面如下：

之后需要将正确的插件中心的地址配置到程序中：

四、连接远程进程

以上演示 JConsole 和 VisualVM 时，我们都是用的本地进程，但在实际开发中，我们更多需要监控的是服务器上的远程进程。想要监控远程主机上的进程，需要进行 JMX 的相关配置，根据连接时是否需要用户名和密码，可以分为以下两种配置方式：

4.1 不使用安全凭证

启动服务器上的 Java 进程时增加以下参数：

 java -Dcom.sun.management.jmxremote.port=12345  #jmx远程连接的端口号
 -Dcom.sun.management.jmxremote.ssl=false
 -Dcom.sun.management.jmxremote.authenticate=false
 -jar springboot.jar

此时只需要知道主机地址和端口号就可以连接，不需要使用用户名和密码，所以安全性比较低。

4.2 使用安全凭证

启动服务器上的 Java 进程时增加以下参数：

java -Dcom.sun.management.jmxremote.port=12345
-Dcom.sun.management.jmxremote.ssl=false
-Dcom.sun.management.jmxremote.authenticate=true
-Dcom.sun.management.jmxremote.access.file=/usr/local/jmxremote.access
-Dcom.sun.management.jmxremote.password.file=/usr/local/jmxremote.password
-jar springboot.jar

其中 jmxremote.access 的内容如下，其中 admin 为用户名，readwrite 表示可读可写，也可以设置为 readonly（只读）：

admin readwrite

jmxremote.password 的内容如下，其中 admin 为用户名，123456 为密码：

admin 123456

两个文件创建好后，还需要赋予其执行权限：

chmod 600 /usr/local/jmxremote.access
chmod 600 /usr/local/jmxremote.password
chown root:root /usr/local/jmxremote.access
chown root:root /usr/local/jmxremote.password

之后在使用 VisualVM 进行远程连接时，配置如下：

需要注意的是这里的端口号是配置的 Dcom.sun.management.jmxremote.port 的值，而不是 Java 程序的端口号。连接完成后，即可查看到对应进程的监控状态。

参考资料

1. 主要参考自：周志明 . 深入理解 Java 虚拟机（第 3 版）. 机械工业出版社 , 2019-12 ，想要深入了解虚拟机的话，推荐阅读原书。
2. visualvm 官方文档：https://visualvm.github.io/documentation.html
3. Java_jvisualvm 使用 JMX 连接远程机器（实践）
4. 使用 JMX 透过防火墙远程监控 tomcat 服务