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JVM 性能調(diào)優(yōu)之通過 JProfile 和 JFR 分析系統(tǒng)瓶頸提升系統(tǒng)性能

來源：責(zé)編：時(shí)間：2024-04-02 17:23:23 207觀看

導(dǎo)讀生成 jfrJDK飛行記錄器(JFR)是一種結(jié)構(gòu)化日志記錄工具，它記錄廣泛的系統(tǒng)級(jí)(system-level)事件。類似于飛機(jī)上的黑盒子，它會(huì)持續(xù)記錄飛行數(shù)據(jù)，用于調(diào)查飛行事故。JFR會(huì)持續(xù)記錄JVM中的一系列事件，用于診斷問題。這種方式

生成 jfr

JDK飛行記錄器(JFR)是一種結(jié)構(gòu)化日志記錄工具，它記錄廣泛的系統(tǒng)級(jí)(system-level)事件。類似于飛機(jī)上的黑盒子，它會(huì)持續(xù)記錄飛行數(shù)據(jù)，用于調(diào)查飛行事故。JFR會(huì)持續(xù)記錄JVM中的一系列事件，用于診斷問題。這種方式的優(yōu)勢是，它會(huì)按時(shí)間順序，捕獲導(dǎo)致事故的，詳細(xì)系統(tǒng)信息。JFR被設(shè)計(jì)的，對(duì)于性能影響很小，所以可以安全地在生產(chǎn)環(huán)境長時(shí)間運(yùn)行。

優(yōu)勢：

對(duì)于運(yùn)行系統(tǒng)的影響比較小，額外占用資源小于 1%
生成的文件比較小，通常生成 10 多分鐘的文件往往小于 1G

查詢 java 進(jìn)程

通過 jps 命令查詢。

通過 ps -ef | grep java 查詢。

生成 jfr 文件

生成飛行記錄，使用 JFR.start 該實(shí)用程序的診斷命令 jcmd。

jcmd 84743 JFR.start duratinotallow=5m settings=profile filename=~/jfr/xxkk.jfr

JProfile 介紹

JProfiler是一個(gè)用于分析運(yùn)行JVM內(nèi)部情況的專業(yè)工具。在開發(fā)中你可以使用它，用于質(zhì)量保證，也可以解決你的生產(chǎn)系統(tǒng)遇到的問題。
JProfiler處理四個(gè)主要問題:

方法調(diào)用這通常被稱為"CPU分析"。方法調(diào)用可以通過不同的方式進(jìn)行測量和可視化，分析方法調(diào)用可以幫助了解你的應(yīng)用程序正在做什么，并找到提高其性能的方法。
分配分析堆上對(duì)象的分配、引用鏈和垃圾回收屬于"內(nèi)存分析"的范疇。這個(gè)功能可以讓你解決內(nèi)存泄漏，總之使用更少的內(nèi)存，分配更少的臨時(shí)對(duì)象。
線程和鎖線程可以持有鎖，例如通過在一個(gè)對(duì)象上做同步。當(dāng)多個(gè)線程協(xié)作時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)死鎖，JProfiler可以為你可視化這種情況。此外，鎖可能被爭用，這意味著線程在獲得鎖之前必須等待。通過JProfiler可以深入了解線程及其各種鎖情形。
高層子系統(tǒng)許多性能問題發(fā)生在更高的語義層面。例如，對(duì)于JDBC調(diào)用，你可能想找出哪條SQL語句是最慢的。對(duì)于這樣的子系統(tǒng)，JProfiler提供了"探針"，將特定有效載荷附加到調(diào)用樹。

JProfiler的UI是一個(gè)桌面應(yīng)用程序。你可以以交互的方式實(shí)時(shí)分析JVM，也可以在不使用UI的情況下，自動(dòng)化分析。保存在快照中的分析數(shù)據(jù)，可以通過JProfiler UI打開。此外，命令行工具和構(gòu)建工具集成可以幫助你自動(dòng)分析會(huì)話。

注意：JProfile 是商業(yè)軟件，希望大家在使用的過程中購買正版授權(quán)

內(nèi)存分析

記錄的對(duì)象

內(nèi)存分析中，可以通過記錄的對(duì)象找到最耗費(fèi)內(nèi)存的對(duì)象。只有總對(duì)象大小超過固定閾值（通常是堆的1%）的類才會(huì)被記錄。默認(rèn)情況下，JFR中禁用了這個(gè)功能，因?yàn)樗鼤?huì)引入大量的開銷。
下面兩個(gè)字段的解釋：

**實(shí)例計(jì)數(shù)示例， **可以看到某個(gè)用例的堆上還剩下哪些對(duì)象（實(shí)際上會(huì)小于總大小除以每個(gè)對(duì)象的平均大小）。
預(yù)估總大小，這個(gè)是一個(gè)預(yù)估值，預(yù)估在開始 jfr 記錄，到 jfr 記錄結(jié)束這個(gè)類的實(shí)例總大小

https://docs.oracle.com/en/java/javase/17/docs/specs/man/jfr.html。

分配熱點(diǎn)

分配熱點(diǎn)視圖與分配調(diào)用樹一起，允許你直接關(guān)注負(fù)責(zé)創(chuàng)建所選類的方法。就像記錄的對(duì)象視圖，分配熱點(diǎn)視圖也支持標(biāo)記當(dāng)前狀態(tài)和觀察一段時(shí)間內(nèi)的差值。視圖中會(huì)添加一個(gè)差值列，它顯示了熱點(diǎn)自當(dāng)_標(biāo)記當(dāng)前值_操作被調(diào)用后的變化。因?yàn)槟J(rèn)情況下，分配視圖不會(huì)定期更新，所以你必須單擊_計(jì)算_工具欄按鈕以獲得一個(gè)新數(shù)據(jù)集然后與基線值比較。

計(jì)算熱點(diǎn)：

熱點(diǎn)分析：

熱點(diǎn)的分配類：

找到主要是因?yàn)?byte[] 數(shù)組分配，成為一個(gè)分配熱點(diǎn)方法。

測試代碼

/** * VM ARG : -Xms64m -Xmx64m */public static void main(String[] args) throws InterruptedException {    List<byte[]> list = new ArrayList<>(1000);    //2kb * 10 * 120 = 2400kb    //數(shù)量 = 10 * 120 / 10 = 120    for (int i = 0; i < 10000; i++) {        Thread.sleep(100);        byte[] arr = new byte[1024 * 2];        list.add(arr);    }}

CPU 分析

調(diào)用樹

跟蹤所有的方法調(diào)用及其調(diào)用棧會(huì)消耗相當(dāng)大的內(nèi)存，短時(shí)間內(nèi)就會(huì)耗盡所有內(nèi)存。另外，在一個(gè)繁忙的JVM中，很難直觀獲得方法調(diào)用的數(shù)量。通常情況下，這個(gè)數(shù)字是如此之大，以至于定位和跟隨跟蹤是不可能的。
另一個(gè)方面，只有將收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，許多性能問題才會(huì)變得清晰。這樣，你就可以知道在某個(gè)時(shí)間段內(nèi)，方法調(diào)用相對(duì)于整個(gè)活動(dòng)的重要性。如果是單一的跟蹤，你對(duì)你所看的數(shù)據(jù)的相對(duì)重要性沒有概念。
這就是為什么JProfiler建立了一個(gè)所有觀察到的調(diào)用堆棧的累積樹，并注解有觀察到的時(shí)間和調(diào)用次數(shù)。時(shí)間順序信息被消除，只保留總數(shù)。樹中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)代表一個(gè)至少被觀察過一次的調(diào)用堆棧。節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)代表在該調(diào)用堆棧中看到的所有傳出調(diào)用。

調(diào)用樹是"CPU視圖"部分的第一個(gè)視圖，當(dāng)你開始進(jìn)行CPU分析時(shí)，它是一個(gè)很好的起點(diǎn)，因?yàn)樽裱椒ㄕ{(diào)用從起點(diǎn)到最細(xì)化的終點(diǎn)的自上而下視圖，最容易理解。JProfiler按照子節(jié)點(diǎn)的總時(shí)間進(jìn)行排序，所以你可以深度優(yōu)先打開樹，分析對(duì)性能影響最大的部分。

熱點(diǎn)

如果你的應(yīng)用程序運(yùn)行得太慢，你要找到那些占用大部分時(shí)間的方法。通過調(diào)用樹，有時(shí)可以直接找到這些方法，但通常這樣做是行不通的，因?yàn)檎{(diào)用樹可能很大而且有大量葉節(jié)點(diǎn)
在這種情況下，你需要反轉(zhuǎn)調(diào)用樹：一個(gè)所有方法的列表，按其總的自身時(shí)間排序，從所有不同的調(diào)用堆棧中累計(jì)出來，并通過回溯跟蹤顯示這些方法是如何被調(diào)用的。在熱點(diǎn)樹中，葉節(jié)點(diǎn)是入口點(diǎn)，就像應(yīng)用程序的main 方法或線程的run 方法。從熱點(diǎn)樹中最深的節(jié)點(diǎn)開始，調(diào)用向上傳遞到頂層節(jié)點(diǎn)。

回溯跟蹤中的調(diào)用次數(shù)和執(zhí)行時(shí)間并不是指該方法節(jié)點(diǎn)，而是指頂層熱點(diǎn)節(jié)點(diǎn)在這條路徑上被調(diào)用的次數(shù)。理解這一點(diǎn)很重要：粗略一看，你會(huì)認(rèn)為看到的節(jié)點(diǎn)上的信息是該節(jié)點(diǎn)的調(diào)用次數(shù)。然而，在熱點(diǎn)樹中，該信息顯示的是該節(jié)點(diǎn)對(duì)頂層節(jié)點(diǎn)的貢獻(xiàn)。所以，你必須這樣理解這些數(shù)字: 沿著這個(gè)倒置的調(diào)用堆棧，頂層熱點(diǎn)被調(diào)用了n 次，總持續(xù)時(shí)間為t 秒。

通過這里可以看到這個(gè) CASE 是因?yàn)檎齽t導(dǎo)致的 CPU 熱點(diǎn)。

測試代碼

static String pattern = " ^([//u4e00-//u9fa5]+)((·[//u4e00-//u9fa5]+)+|([//u4e00-//u9fa5]+))$";static String defaultName = "張三·無論其是看都看吶阿斯頓啊·薩肯薩肯打開你發(fā)都看啊看你發(fā)個(gè)卡看那可能發(fā)看那個(gè)可能看吶";public static void main(String[] args) throws InterruptedException {    int time = 1;    String result;    while (true) {        if (time > 0) {            Thread.sleep(time);        }        result = defaultName.matches(pattern) ? "姓名合法" : "姓名不合法";    }}

參考文檔

jcmd 指令詳解：https://docs.oracle.com/javacomponents/jmc-5-5/jfr-command-reference/diagnostic-command-reference.htm。
生成 jfr 文件：https://docs.oracle.com/javacomponents/jmc-5-5/jfr-runtime-guide/run.htm。
jprofile 中文手冊(cè)：https://www.ej-technologies.com/resources/jprofiler/v/13.0/help_zh_CN/doc/main/memory.html。

本文鏈接：http://www.www897cc.com/showinfo-26-80887-0.htmlJVM 性能調(diào)優(yōu)之通過 JProfile 和 JFR 分析系統(tǒng)瓶頸提升系統(tǒng)性能

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JVM 性能調(diào)優(yōu)之通過 JProfile 和 JFR 分析系統(tǒng)瓶頸提升系統(tǒng)性能

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JProfile 介紹

內(nèi)存分析

記錄的對(duì)象

分配熱點(diǎn)

測試代碼

CPU 分析

調(diào)用樹

熱點(diǎn)

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