[Java性能剖析]JVM Management API

深碍√TFBOYSˉ_ 2022-06-05 05:17 154阅读 0赞

JVM本身提供了一组管理的API，通过该API，我们可以获取得到JVM内部主要运行信息，包括内存各代的数据、JVM当前所有线程及其栈相关信息等等。各种JDK自带的剖析工具，包括jps、jstack、jinfo、jstat、jmap、jconsole等，都是基于此API开发的。本篇对这部分内容进行一个详细的说明。

参考：[http://java.sun.com/javase/6/docs/api/java/lang/management/package-summary.html][http_java.sun.com_javase_6_docs_api_java_lang_management_package-summary.html]   
一、Management API  
       我们先看一下从Sun JVM我们可以获取到哪些信息，如下图（来自于JConsole的MBean部分的截图）：  
       ![1e07dd78-b6ba-3d05-be3b-94d0c4a75f5f.jpg][]  
      1．HotSpotDiagnostic：非标准的监控JMX，这块是Sun JVM自带的，主要提供了两个功能

*  修改JVM的启动参数（譬如在不需要重启的情况下设置-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError参数使得JVM内存不足的时候自动dump出堆空间到文件提供后续分析）
 *  Dump堆信息到文件，可以猜测jmap工具是基于此功能来完成的

我们通过com.sun.management.HotSpotDiagnosticMXBean定义了解其主要功能

Java代码   ![收藏代码][icon_star.png]

1.  **public** **interface** HotSpotDiagnosticMXBean  
2.  \{  
3.      **void** dumpHeap(String s, **boolean** flag) **throws** IOException;  
4.      List getDiagnosticOptions();  
5.      VMOption getVMOption(String s);  
6.      **void** setVMOption(String s, String s1);  
7.  \}

2．ClassLoading：加载的类的总体信息，我们可以通过此MBean获取到JVM加载的类定义的总体信息，可以猜测JConsole的类功能就是通过此MBean来提供的。我们可以通过java.lang.management.ClassLoadingMXBean定义了解其提供的主要功能

Java代码   ![收藏代码][icon_star.png]

1.  **public** **interface** ClassLoadingMXBean \{  
2.      **public** **long** getTotalLoadedClassCount();  
3.      **public** **int** getLoadedClassCount();  
4.      **public** **long** getUnloadedClassCount();  
5.      **public** **boolean** isVerbose();  
6.      **public** **void** setVerbose(**boolean** value);  
7.  \}

3.Compilation：提供JVM的JIT(Just In Time)编译器(将bytecode编译成native code)的信息，我们可以通过java.lang.management.CompilationMXBean定义了解其提供的主要功能

Java代码   ![收藏代码][icon_star.png]

1.  **public** **interface** CompilationMXBean \{  
2.      **public** java.lang.String    getName();  
3.      **public** **boolean** isCompilationTimeMonitoringSupported();  
4.      **public** **long**                getTotalCompilationTime();  
5.  \}

4.GarbageCollector：垃圾回收器信息，譬如在如上图中，我们启动的JVM会包含一个Copy垃圾回收器(用于Young Gen垃圾回收)和一个MarkAndSweep垃圾回收器(用于Tenured Gen垃圾回收)。我们可以通过java.lang.management.GarbageCollectorMXBean定义了解其提供的主要功能

Java代码   ![收藏代码][icon_star.png]

1.  **public** **interface** GarbageCollectorMXBean **extends** MemoryManagerMXBean \{  
2.      **public** **long** getCollectionCount();  
3.      **public** **long** getCollectionTime();  
4.  \}

java.lang.management.MemoryManagerMXBean定义是

Java代码   ![收藏代码][icon_star.png]

1.  **public** **interface** MemoryManagerMXBean \{  
2.      **public** String getName();  
3.      **public** **boolean** isValid();  
4.      **public** String\[\] getMemoryPoolNames();  
5.  \}

除了如上信息，Sun JVM在实现上还提供了一个额外的信息LastGCInfo，见com.sun.management.GarbageCollectorMXBean定义

Java代码   ![收藏代码][icon_star.png]

1.  **public** **interface** GarbageCollectorMXBean  
2.      **extends** java.lang.management.GarbageCollectorMXBean  
3.  \{  
4.      GcInfo getLastGcInfo();  
5.  \}

我们可以通过下面的截图了解GcInfo包含的主要信息  
    ![09ef4960-c6e2-35b0-abbc-fdf1dd3d282c.jpg][]  
      其中java.lang.management.MemoryUsage后续可以看说明  
      5.内存相关  
      可以猜测，JConsole的内存部分的功能都是通过此部分的相关Bean来完成的。  
      1)Memory/MemoryManager：内存块相关信息，通过这MBean我们可以获取到内存的总体信息，并可以通过提供的gc操作进行强制gc的功能(System.gc())。我们可以通过java.lang.management.MemoryMXBean和java.lang.management.MemoryManagerMXBean了解其主要提供的功能

Java代码   ![收藏代码][icon_star.png]

1.  **public** **interface** MemoryMXBean \{  
2.      **public** **int** getObjectPendingFinalizationCount();  
3.      **public** MemoryUsage getHeapMemoryUsage();  
4.      **public** MemoryUsage getNonHeapMemoryUsage();  
5.      **public** **boolean** isVerbose();  
6.      **public** **void** setVerbose(**boolean** value);  
7.      **public** **void** gc();  
8.  \}

其中java.lang.management.MemoryUsage我们可以通过下图来了解其提供的主要信息

![ae098db5-5693-3ea1-89cd-24ebc53b0ccd.jpg][]

Java代码   ![收藏代码][icon_star.png]

1.  **public** **interface** MemoryManagerMXBean \{  
2.      **public** String getName();  
3.      **public** **boolean** isValid();  
4.      **public** String\[\] getMemoryPoolNames();  
5.  \}

2)MemoryPool：通过该MBean可以了解JVM各内存块的信息，譬如对于Sun JVM，目前包括Eden Space、Suvivor Space、Tenured Gen、CodeCache、Perm Gen，可以猜测JConsole的内存监控功能就是通过此MBean来做到的。我们可以通过java.lang.management.MemoryPoolMXBean了解其主要提供的功能

Java代码   ![收藏代码][icon_star.png]

1.  **public** **interface** MemoryPoolMXBean \{  
2.      **public** String getName();  
3.      **public** MemoryType getType();  
4.      **public** MemoryUsage getUsage();  
5.      **public** MemoryUsage getPeakUsage();  
6.      **public** **void** resetPeakUsage();  
7.      **public** **boolean** isValid();  
8.      **public** String\[\] getMemoryManagerNames();  
9.      **public** **long** getUsageThreshold();  
10.     **public** **void** setUsageThreshold(**long** threshold);  
11.     **public** **boolean** isUsageThresholdExceeded();  
12.     **public** **long** getUsageThresholdCount();  
13.     **public** **boolean** isUsageThresholdSupported();  
14.     **public** **long** getCollectionUsageThreshold();  
15.     **public** **void** setCollectionUsageThreshold(**long** threhsold);  
16.     **public** **boolean** isCollectionUsageThresholdExceeded();  
17.     **public** **long** getCollectionUsageThresholdCount();  
18.     **public** MemoryUsage getCollectionUsage();  
19.     **public** **boolean** isCollectionUsageThresholdSupported();  
20. \}

6.系统运行信息  
     1）OperatingSystem：通过该MBean我们可以了解到JVM所运行在的操作系统上的一些相关信息，通过java.lang.management.OperatingSystemMXBean定义我们可以了解到其主要提供的功能

Java代码   ![收藏代码][icon_star.png]

1.  **public** **interface** OperatingSystemMXBean \{  
2.      **public** String getName();  
3.      **public** String getArch();  
4.      **public** String getVersion();  
5.      **public** **int** getAvailableProcessors();  
6.      **public** **double** getSystemLoadAverage();  
7.  \}

SunJVM在此基础上提供更多的一些信息，可以通过com.sun.management.OperatingSystemMXBean了解一些额外可以获取到的信息

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1.  **public** **interface** OperatingSystemMXBean  
2.      **extends** java.lang.management.OperatingSystemMXBean  
3.  \{  
4.      **long** getCommittedVirtualMemorySize();  
5.      **long** getTotalSwapSpaceSize();  
6.      **long** getFreeSwapSpaceSize();  
7.      **long** getProcessCpuTime();  
8.      **long** getFreePhysicalMemorySize();  
9.      **long** getTotalPhysicalMemorySize();  
10. \}

2）Runtime：通过该MBean获取获取到JVM一些相关的信息，通过java.lang.management.RuntimeMXBean可以了解其主要提供的功能

Java代码   ![收藏代码][icon_star.png]

1.  **public** **interface** RuntimeMXBean \{  
2.      **public** String getName();  
3.      **public** String getVmName();  
4.      **public** String getVmVendor();  
5.      **public** String getVmVersion();  
6.      **public** String getSpecName();  
7.      **public** String getSpecVendor();  
8.      **public** String getSpecVersion();  
9.      **public** String getManagementSpecVersion();  
10.     **public** String getClassPath();  
11.     **public** String getLibraryPath();  
12.     **public** **boolean** isBootClassPathSupported();  
13.     **public** String getBootClassPath();  
14.     **public** java.util.List<String> getInputArguments();  
15.     **public** **long** getUptime();  
16.     **public** **long** getStartTime();  
17.     **public** java.util.Map<String, String> getSystemProperties();  
18. \}

可以通过RuntimeMXBean.getUptime()和OperatingSystemMXBean. getProcessCpuTime()来计算JVM占用的系统CPU比例的情况，JConsole的CPU视图就是通过这种方式计算的。  
      7.Threading：可以通过该MBean获取线程信息，包括线程状态、执行栈等。可以通过java.lang.management.ThreadMXBean了解其提供的主要功能

Java代码   ![收藏代码][icon_star.png]

1.  **public** **interface** ThreadMXBean \{     
2.     **public** **int** getThreadCount();  
3.      **public** **int** getPeakThreadCount();  
4.      **public** **long** getTotalStartedThreadCount();   
5.      **public** **int** getDaemonThreadCount();  
6.      **public** **long**\[\] getAllThreadIds();  
7.      **public** ThreadInfo getThreadInfo(**long** id);  
8.      **public** ThreadInfo\[\] getThreadInfo(**long**\[\] ids);  
9.      **public** ThreadInfo getThreadInfo(**long** id, **int** maxDepth);  
10.     **public** ThreadInfo\[\] getThreadInfo(**long**\[\] ids, **int** maxDepth);  
11.     **public** **boolean** isThreadContentionMonitoringSupported();  
12.     **public** **boolean** isThreadContentionMonitoringEnabled();  
13.     **public** **void** setThreadContentionMonitoringEnabled(**boolean** enable);  
14.     **public** **long** getCurrentThreadCpuTime();  
15.     **public** **long** getCurrentThreadUserTime();  
16.     **public** **long** getThreadCpuTime(**long** id);  
17.     **public** **long** getThreadUserTime(**long** id);  
18.     **public** **boolean** isThreadCpuTimeSupported();  
19.     **public** **boolean** isCurrentThreadCpuTimeSupported();  
20.     **public** **boolean** isThreadCpuTimeEnabled();  
21.     **public** **void** setThreadCpuTimeEnabled(**boolean** enable);  
22.     **public** **long**\[\] findMonitorDeadlockedThreads();  
23.     **public** **void** resetPeakThreadCount();  
24.     **public** **long**\[\] findDeadlockedThreads();  
25.     **public** **boolean** isObjectMonitorUsageSupported();  
26.     **public** **boolean** isSynchronizerUsageSupported();  
27.     **public** ThreadInfo\[\] getThreadInfo(**long**\[\] ids, **boolean** lockedMonitors, **boolean** lockedSynchronizers);  
28.     **public** ThreadInfo\[\] dumpAllThreads(**boolean** lockedMonitors, **boolean** lockedSynchronizers);  
29. \}

二、编程获取到JVM Manage信息  
我们可以通过JMX的方式读取到JVM Manage定义的MBean，如下是3种获取方法  
     1.监控应用与被监控应用位于同一JVM

Java代码   ![收藏代码][icon_star.png]

1.  MBeanServer server = ManagementFactory.getPlatformMBeanServer();  
2.  RuntimeMXBean rmxb = ManagementFactory.newPlatformMXBeanProxy(server,  
3.                  "java.lang:type=Runtime", RuntimeMXBean.**class**);

2.监控应用与被监控应用不位于同一JVM  
      1)首先在被监控的JVM的启动参数中加入如下的启动参数以启JVM代理

\-Dcom.sun.management.jmxremote -Dcom.sun.management.jmxremote.port=127.0.0.1:8000 -Dcom.sun.management.jmxremote.authenticate=false -Dcom.sun.management.jmxremote.ssl=false

2)连接到代理上

Java代码   ![收藏代码][icon_star.png]

1.  JMXServiceURL url = **new** JMXServiceURL(  
2.          "service:jmx:rmi:///jndi/rmi://127.0.0.1:8000/jmxrmi");  
3.  JMXConnector connector = JMXConnectorFactory.connect(url);  
4.  RuntimeMXBean rmxb = ManagementFactory.newPlatformMXBeanProxy(connector  
5.              .getMBeanServerConnection(),"java.lang:type=Runtime",  
6.                  RuntimeMXBean.**class**);

3.监控应用与被监控应用不位于同一JVM但在同一物理主机上(2的特化情况，通过进程Attach)  
       我们使用JDK工具，如jmap、jstack等的时候，工具所在的JVM当然与被监控的JVM不是同一个，所以不能使用方式1，被监控的JVM一般也不会在启动参数中增加JMX的支持，所以方式2也没有办法。还好Sun JVM给我们提供了第3种非标准的方式，就是通过Attach到被监控的JVM进程，并在被监控的JVM中启动一个JMX代理，然后使用该代理通过2的方式连接到被监控的JVM的JMX上。下面是一个使用范例，由于里面使用到的知识涉及到Java Instrutment(JVMTI的一个技术的Java实现)和Attach API，因此此处不做详细解析，在后续看完Java Instrutment和Attach API自然就会明白。（注意，仅在JDK6+中支持，另外，运行需要jdk的tools.jar包）

Java代码   ![收藏代码][icon_star.png]

1.  //Attach 到5656的JVM进程上，后续Attach API再讲解  
2.  VirtualMachine virtualmachine = VirtualMachine.attach("5656");  
3.    
4.  //让JVM加载jmx Agent，后续讲到Java Instrutment再讲解  
5.  String javaHome = virtualmachine.getSystemProperties().getProperty("java.home");  
6.  String jmxAgent = javaHome + File.separator + "lib" + File.separator + "management-agent.jar";  
7.  virtualmachine.loadAgent(jmxAgent, "com.sun.management.jmxremote");  
8.    
9.  //获得连接地址  
10. Properties properties = virtualmachine.getAgentProperties();  
11. String address = (String)properties.get("com.sun.management.jmxremote.localConnectorAddress");  
12.          
13. //Detach  
14. virtualmachine.detach();  
15.          
16. JMXServiceURL url = **new** JMXServiceURL(address);  
17. JMXConnector connector = JMXConnectorFactory.connect(url);  
18. RuntimeMXBean rmxb = ManagementFactory.newPlatformMXBeanProxy(connector  
19.                 .getMBeanServerConnection(), "java.lang:type=Runtime",RuntimeMXBean.**class**);

三、结束语  
      可以看到，通过标准的接口，我们已经可以获得运行的JVM很详细的信息，从运行JVM、操作系统，到内存、GC和线程，通过这些标准的接口我们已经可以对JVM进行功能完善的监控。但是仅此是不够的，这部分接口描述的主要是JVM的总体性的信息，而无法提供更多的细节。在下一部分，我们将使用JPDA来更深入地了解JVM内部信息更细节的信息，并了解我们如何通过JVM TI实现自动的性能监控

软件包 java.lang.management 提供管理接口，用于监视和管理 Java 虚拟机以及 Java 虚拟机在其上运行的操作系统。  
它同时允许从本地和远程对正在运行的 Java 虚拟机进行监视和管理。   
  
管理接口  
ClassLoadingMXBean  Java 虚拟机的类加载系统。  
CompilationMXBean  Java 虚拟机的编译系统。   
MemoryMXBean  Java 虚拟机的内存系统。   
ThreadMXBean  Java 虚拟机的线程系统。   
RuntimeMXBean  Java 虚拟机的运行时系统。   
OperatingSystemMXBean  Java 虚拟机在其上运行的操作系统。   
GarbageCollectorMXBean  Java 虚拟机中的垃圾回收器。   
MemoryManagerMXBean  Java 虚拟机中的内存管理器。   
MemoryPoolMXBean  Java 虚拟机中的内存池。   
示例如下：  
import java.lang.management.ClassLoadingMXBean;  
import java.lang.management.CompilationMXBean;  
import java.lang.management.ManagementFactory;  
import java.lang.management.MemoryMXBean;  
import java.lang.management.ThreadMXBean;  
import java.lang.management.RuntimeMXBean;  
import java.lang.management.OperatingSystemMXBean;  
import java.lang.management.MemoryPoolMXBean;  
import java.util.List;  
  
public class JVM \{  
      
    public static void main(String\[\] args) \{  
        //Java 虚拟机线程系统的管理接口 ThreadMXBean  
        ThreadMXBean th=(ThreadMXBean)ManagementFactory.getThreadMXBean() ;  
        System.out.println("活动线程的当前数目"+th.getThreadCount());  
        System.out.println("返回活动守护线程的当前数目"+th.getDaemonThreadCount());  
        System.out.println("Java 虚拟机启动或峰值重置以来峰值活动线程计数"+th.getPeakThreadCount());  
        System.out.println("返回当前线程的总 CPU 时间"+th.getCurrentThreadUserTime());  
        System.out.println("当前线程在用户模式中执行的 CPU 时间"+th.getCurrentThreadUserTime());  
          
        //Java 虚拟机的运行时系统的管理接口。 RuntimeMXBean  
        RuntimeMXBean run=(RuntimeMXBean)ManagementFactory.getRuntimeMXBean();  
        System.out.println("正在运行的 Java 虚拟机的名称"+run.getName());  
        System.out.println("Java 虚拟机规范名称"+run.getSpecName());  
        System.out.println("返回 Java 库路径"+run.getLibraryPath());  
        System.out.println("系统类加载器用于搜索类文件的 Java 类路径"+run.getClassPath());  
          
        //用于操作系统的管理接口，Java 虚拟机在此操作系统上运行 OperatingSystemMXBean  
        OperatingSystemMXBean op=(OperatingSystemMXBean)ManagementFactory.getOperatingSystemMXBean();  
        System.out.println("返回操作系统的架构"+op.getArch());  
        System.out.println("返回操作系统名称"+op.getName());  
        System.out.println("返回操作系统的版本"+op.getVersion());  
        System.out.println("Java 虚拟机可以使用的处理器数目"+op.getAvailableProcessors());  
      
        //内存池的管理接口。内存池表示由 Java 虚拟机管理的内存资源，  
        //由一个或多个内存管理器对内存池进行管理 MemoryPoolMXBean  
         List<MemoryPoolMXBean> list=ManagementFactory.getMemoryPoolMXBeans();  
         for(MemoryPoolMXBean mem:list)\{  
          System.out.println("Java 虚拟机启动以来或自峰值重置以来此内存池的峰值内存使用量"+mem.getPeakUsage());  
          System.out.println("返回此内存池的类型"+mem.getType());  
          System.out.println("内存使用量超过其阈值的次数"+ mem.getUsage());  
         \}  
         //Java 虚拟机内存系统的管理接口。 MemoryMXBean  
         MemoryMXBean mem=(MemoryMXBean)ManagementFactory.getMemoryMXBean();  
         System.out.println(" 返回用于对象分配的堆的当前内存使用量"+mem.getHeapMemoryUsage());  
         System.out.println("Java 虚拟机使用的非堆内存的当前内存使用量"+mem.getNonHeapMemoryUsage());  
         // Java 虚拟机的编译系统的管理接口 CompilationMXBean  
         CompilationMXBean com=(CompilationMXBean)ManagementFactory.getCompilationMXBean();  
         System.out.println("即时 (JIT) 编译器的名称"+com.getName());  
         System.out.println("在编译上花费的累积耗费时间的近似值(毫秒)"+com.getTotalCompilationTime());  
           
         //Java 虚拟机的类加载系统的管理接口 ClassLoadingMXBean  
         ClassLoadingMXBean cl=(ClassLoadingMXBean)ManagementFactory.getClassLoadingMXBean();  
         System.out.println("当前加载到 Java 虚拟机中的类的数量"+cl.getLoadedClassCount());  
         System.out.println("Java 虚拟机开始执行到目前已经加载的类的总数"+cl.getTotalLoadedClassCount());  
         System.out.println("Java 虚拟机开始执行到目前已经卸载的类的总数"+cl.getUnloadedClassCount());  
          
          
    \}  
  
\}

\[java\]  [view plain][]  [copy][view plain]

1.  **public** **class** TestExcho \{  
2.  /\*\* 
3.   \* @param args 
4.   \*/  
5.  **public** **static** **void** main(String\[\] args) **throws** Exception\{  
6.       MBeanServer server = ManagementFactory.getPlatformMBeanServer();  
7.       ObjectName name = **new** ObjectName("com.demo.mbean:type=Excho");  
8.       Echo ei =**new** Echo();  
9.       server.registerMBean(ei,name);  
10.      server.invoke(name, "setName", **new** Object\[\] \{ "jack"\}, **new** String\[\] \{ "java.lang.String"\});    
11.      server.invoke(name, "showName", **null**, **null**);  
12.      String yourName = (String)server.invoke(name, "fetchName", **new** Object\[\] \{ "mimi",10\}, **new** String\[\] \{ "java.lang.String","int"\});  
13.      System.out.println("~~~"\+yourName);  
14.      CompositeData d =  (CompositeData) server.invoke(name, "fetchConfig", **null**, **null**);  
15.      String fn = (String)d.get("firstName");  
16.      String ln = (String)d.get("lastName");  
17.      System.out.println("~@@@~~"\+fn+"@@"\+ln);  
18.      **int** num = (Integer)server.getAttribute(name, "Num");  
19.      System.out.println("~OOOOO~~"\+num);  
20.     Thread.currentThread().sleep(Integer.MAX\_VALUE);  
21. \}  
22. \}  
23.

[http_java.sun.com_javase_6_docs_api_java_lang_management_package-summary.html]: http://java.sun.com/javase/6/docs/api/java/lang/management/package-summary.html
[1e07dd78-b6ba-3d05-be3b-94d0c4a75f5f.jpg]: /images/20220605/da34842c54434b1baaff254c45994e7d.png
[icon_star.png]: /images/20220605/95ac9259353547c7b37be96553a039b0.png
[09ef4960-c6e2-35b0-abbc-fdf1dd3d282c.jpg]: /images/20220605/fc7108ec02544401948174a816b2bdc7.png
[ae098db5-5693-3ea1-89cd-24ebc53b0ccd.jpg]: /images/20220605/cd7c58693364441c80e6748e511d8fa4.png
[view plain]: http://blog.csdn.net/gaojava/article/details/8767597#

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