JDK的bin目录中有各种小工具,这些故障处理工具并不单纯是被Oracle公司作为“礼物”附赠给JDK的使用者,根据软件可用性和授 权的不同,可以把它们划分成三类:
- 商业授权工具:主要是JMC(Java Mission Control)及它要使用到的JFR(Java Flight Recorder),JMC这个原本来自于JRockit的运维监控套件从JDK 7 Update 40开始就被集成到OracleJDK 中,JDK 11之前都无须独立下载,但是在商业环境中使用它则是要付费的[1]。
- 正式支持工具:这一类工具属于被长期支持的工具,不同平台、不同版本的JDK之间,这类工具 可能会略有差异,但是不会出现某一个工具突然消失的情况[2]。
- 实验性工具:这一类工具在它们的使用说明中被声明为“没有技术支持,并且是实验性质 的”(Unsupported and Experimental)产品,日后可能会转正,也可能会在某个JDK版本中无声无息地 消失。但事实上它们通常都非常稳定而且功能强大,也能在处理应用程序性能问题、定位故障时发挥 很大的作用。
各个工具的体积基本上都稳定在21KB左右。并非 JDK开发团队刻意把它们制作得如此精炼、统一,而是因为这些命令行工具大多仅是一层薄包装而已,真正的功能代码是实现在JDK的工具类库中的,假如使用的是Linux版本的JDK,还可以发现这些工具中不少是由Shell脚本直接写成,可以用文本编辑器打开并编辑修改它们。
JDK开发团队选择采用Java语言本身来实现这些故障处理工具是有特别用意的:当应用程序部署 到生产环境后,无论是人工物理接触到服务器还是远程Telnet到服务器上都可能会受到限制。借助这些 工具类库里面的接口和实现代码,开发者可以选择直接在应用程序中提供功能强大的监控分析功能 [4]。
注意 如果读者在工作中需要监控运行于JDK 5的虚拟机之上的程序,在程序启动时请添加参 数“-Dcom.sun.management.jmxremote”开启JMX管理功能,否则由于大部分工具都是基于或者要用到 JMX(包括下一节的可视化工具),它们都将无法使用,如果被监控程序运行于JDK 6或以上版本的 虚拟机之上,那JMX管理默认是开启的,虚拟机启动时无须再添加任何参数。
[1] 无论是GPL、BCL还是OTN协议,JMC在个人开发环境中使用是免费的。
[2] 这并不意味着永久存在,只是被移除前会有“deprecated”的过渡期,正式工具被移除的数量并不比 实验性工具来得少。
[3] 图4-2中展示的是JDK 9模块化改造之后的类库形式,在JDK 9前,这些代码实现在jdk\lib\tools.jar 中。
[4] 有一部分工具的实现并不属于Java SE的标准API,如果引入这些类库,就意味着你的程序只能运行 于HotSpot(或一些从Oracle买了JDK的源码许可证的虚拟机)上面,又或者在部署程序时需要一起部 署这些工具类库。
jps:虚拟机进程状况工具
JDK的很多小工具的名字都参考了UNIX命令的命名方式,jps(JVM Process Status Tool)是其中的典型。除了名字像UNIX的ps命令之外,它的功能也和ps命令类似:可以列出正在运行的虚拟机进 程,并显示虚拟机执行主类(Main Class,main()函数所在的类)名称以及这些进程的本地虚拟机唯一 ID(LVMID,Local Virtual Machine Identifier)。虽然功能比较单一,但它绝对是使用频率最高的JDK 命令行工具,因为其他的JDK工具大多需要输入它查询到的LVMID来确定要监控的是哪一个虚拟机进程。对于本地虚拟机进程来说,LVMID与操作系统的进程ID(PID,Process Identifier)是一致的,使用Windows的任务管理器或者UNIX的ps命令也可以查询到虚拟机进程的LVMID,但如果同时启动了 多个虚拟机进程,无法根据进程名称定位时,那就必须依赖jps命令显示主类的功能才能区分了。
jps命令格式:
jps [ options ] [ hostid ] jps
执行样例: jps -l
2388 D:\Develop\glassfish\bin…\modules\admin-cli.jar
2764 com.sun.enterprise.glassfish.bootstrap.ASMain
3788 sun.tools.jps.Jps
jps还可以通过RMI协议查询开启了RMI服务的远程虚拟机进程状态,参数hostid为RMI注册表中 注册的主机名。jps的其他常用选项见表4-1。
表4-1 jps工具主要选项
选项 | 作用 |
---|---|
-q | 只输出LV MID, 省略主类的名称 |
-m | 输出虚拟机进程启动时传递给主类main() 函数的参数 |
-l | 输出主类的全名, 如果进程执行的是JAR包, 则输出JAR路径 |
-v | 输出虚拟机进程启动时的JVM参数 |
jstat:虚拟机统计信息监视工具
jstat(JVM Statistics Monitoring Tool)是用于监视虚拟机各种运行状态信息的命令行工具。它可以显示本地或者远程[1]虚拟机进程中的类加载、内存、垃圾收集、即时编译等运行时数据,在没有 GUI图形界面、只提供了纯文本控制台环境的服务器上,它将是运行期定位虚拟机性能问题的常用工 具。
jstat命令格式为: jstat [ option vmid [interval[s|ms] [count]] ]
对于命令格式中的VMID与LVMID需要特别说明一下:如果是本地虚拟机进程,VMID与LVMID 是一致的;如果是远程虚拟机进程,那VMID的格式应当是:
[protocol:][//]lvmid[@hostname[:port]/servername]
参数interval和count代表查询间隔和次数,如果省略这2个参数,说明只查询一次。假设需要每250 毫秒查询一次进程2764垃圾收集状况,一共查询20次,那命令应当是:
jstat -gc 2764 250 20
选项option代表用户希望查询的虚拟机信息,主要分为三类:类加载、垃圾收集、运行期编译状况。详细请参考表4-2中的描述。
表4-2 jstat工具主要选项
选项 | 作用 |
---|---|
-class | 监视类加载、卸载数量、总空间以及类装载所耗费的时间 |
-gc | 监视Java堆状况, 包括Eden区、2个Survivor区、老年代、永久代等的容量,已用空间,垃圾收集时间合计等信息 |
-gccapacity | 监视内容与-gc基本相同, 但输出主要关注Java堆各个区域使用到的最大、最小空间 |
-gcutil | 监视内容与-gc基本相同,但输出主要关注已使用空间占总空间的百分比 |
-gccause | 与-gcutil功能一样, 但是会额外输出导致上一次垃圾收集产生的原因 |
-gcnew | 监视新生代垃圾收集状况 |
-gcnewcapacity | 监视内容与-gcnew基本相同, 输出主要关注使用到的最大、最小空间 |
-gcold | 监视老年代垃圾收集状况 |
-gcoldcapacity | 监视内容与-g cold基本相同, 输出主要关注使用到的最大、最小空间 |
-gcpermcapacity | 输出永久代使用到的最大、最小空间 |
-compiler | 输出即时编译器编译过的方法、耗时等信息 |
-printcompilation | 输出已经被即时编译的方法 |
代码清单4-1 jstat执行样例
查询结果表明:这台服务器的新生代Eden区(E,表示Eden)使用了6.2%的空间,2个Survivor区 (S0、S1,表示Survivor0、Survivor1)里面都是空的,老年代(O,表示Old)和永久代(P,表示 Permanent)则分别使用了41.42%和47.20%的空间。程序运行以来共发生Minor GC(YGC,表示Young GC)16次,总耗时0.105秒;发生Full GC(FGC,表示Full GC)3次,总耗时(FGCT,表示Full GC Time)为0.472秒;所有GC总耗时(GCT,表示GC Time)为0.577秒。
使用jstat工具在纯文本状态下监视虚拟机状态的变化,在用户体验上也许不如后文将会提到的 JMC、VisualVM等可视化的监视工具直接以图表展现那样直观,但在实际生产环境中不一定可以使用 图形界面,而且多数服务器管理员也都已经习惯了在文本控制台工作,直接在控制台中使用jstat命令 依然是一种常用的监控方式。
[1] 需要远程主机提供RMI支持,JDK中提供了jstatd工具可以很方便地建立远程RMI服务器。
jinfo:Java配置信息工具
jinfo(Configuration Info for Java)的作用是实时查看和调整虚拟机各项参数。使用jps命令的-v参数可以查看虚拟机启动时显式指定的参数列表,但如果想知道未被显式指定的参数的系统默认值,除了去找资料外,就只能使用jinfo的-flag选项进行查询了(如果只限于JDK 6或以上版本的话,使用java- XX:+PrintFlagsFinal查看参数默认值也是一个很好的选择)。jinfo还可以使用-sysprops选项把虚拟机 进程的System.getProperties()的内容打印出来。这个命令在JDK 5时期已经随着Linux版的JDK发布,当 时只提供了信息查询的功能,JDK 6之后,jinfo在Windows和Linux平台都有提供,并且加入了在运行期修改部分参数值的能力(可以使用-flag[+|-]name或者-flag name=value在运行期修改一部分运行期可写的虚拟机参数值)。在JDK 6中,jinfo对于Windows平台功能仍然有较大限制,只提供了最基本的-flag选项。
jinfo命令格式: jinfo [ option ] pid
执行样例:查询CMSInitiatingOccupancyFraction参数值
jinfo -flag CMSInitiatingOccupancyFraction 1444
jmap:Java内存映像工具
jmap(Memory Map for Java)命令用于生成堆转储快照(一般称为heapdump或dump文件)。如果不使用jmap命令,要想获取Java堆转储快照也还有一些比较“暴力”的手段:譬如- XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError参数,可以让虚拟机在内存溢出异常出现之后自动生成堆转储快照文件,通过-XX:+HeapDumpOnCtrlBreak参数则可以使用[Ctrl]+[Break]键让虚拟机生成堆转储快照文件,又或者在Linux系统下通过Kill-3命令发送进程退出信号“恐吓”一下虚拟机,也能顺利拿到堆转储快照。
jmap的作用并不仅仅是为了获取堆转储快照,它还可以查询finalize执行队列、Java堆和方法区的详细信息,如空间使用率、当前用的是哪种收集器等。 和jinfo命令一样,jmap有部分功能在Windows平台下是受限的,除了生成堆转储快照的-dump选项和用于查看每个类的实例、空间占用统计的-histo选项在所有操作系统中都可以使用之外,其余选项都只能在Linux/Solaris中使用。
jmap命令格式: jmap [ option ] vmid option选项的合法值与具体含义如表4-3所示。
表4-3 jmap工具主要选项
选项 | 作用 |
---|---|
-dump | 生成Java堆转储快照。格式为-dump:[live,] format=b,file=, 其中live子参 |
数说明是否只dump出存活的对象 | |
-finalizerinfo | 显示在F-Queue中等待Finalizer线程执行finalize方法的对象。只在Linux/Solaris平台下有效 |
-heap | 显示Java堆详细信息, 如使用哪种回收器、参数配置、分代状况等。只在Linux/Solaris平台下有效 |
-histo | 显示堆中对象统计信息,包括类、实例数量、合计容量 |
-permstat | 以ClassLoader为统计口径显示永久代内存状态。只在Linux/Solaris平台下有效 |
-F | 当虚拟机进程对-dump选项没有响应时,可使用这个选项强制生成dump快照。只在Linux/Solaris平台下有效 |
使用jmap生成dump文件
jmap -dump:format=b,file=eclipse.bin 3500
Dumping heap to C:\Users\IcyFenix\eclipse.bin …
Heap dump file created
jhat:虚拟机堆转储快照分析工具
JDK提供jhat(JVM Heap Analysis Tool)命令与jmap搭配使用,来分析jmap生成的堆转储快照。 jhat内置了一个微型的HTTP/Web服务器,生成堆转储快照的分析结果后,可以在浏览器中查看。不过 实事求是地说,在实际工作中,除非手上真的没有别的工具可用,否则多数人是不会直接使用jhat命令 来分析堆转储快照文件的,主要原因有两个方面。一是一般不会在部署应用程序的服务器上直接分析 堆转储快照,即使可以这样做,也会尽量将堆转储快照文件复制到其他机器[1]上进行分析,因为分析 工作是一个耗时而且极为耗费硬件资源的过程,既然都要在其他机器上进行,就没有必要再受命令行 工具的限制了。另外一个原因是jhat的分析功能相对来说比较简陋,后文将会介绍到的VisualVM,以 及专业用于分析堆转储快照文件的Eclipse Memory Analyzer、IBM HeapAnalyzer[2]等工具,都能实现 比jhat更强大专业的分析功能。
jhat eclipse.bin
用户在浏览器中输入http://localhost:7000/可以看到分析结果。 分析结果默认以包为单位进行分组显示,分析内存泄漏问题主要会使用到其中的“Heap Histogram”(与jmap-histo功能一样)与OQL页签的功能,前者可以找到内存中总容量最大的对象,后 者是标准的对象查询语言,使用类似SQL的语法对内存中的对象进行查询统计。如果读者需要了解具体OQL的语法和使用方法,可参见本书附录D的内容。
[1] 用于分析的机器一般也是服务器,由于加载dump快照文件需要比生成dump更大的内存,所以一般在64位JDK、大内存的服务器上进行。
[2] IBM HeapAnalyzer用于分析IBM J9虚拟机生成的映像文件,各个虚拟机产生的映像文件格式并不一致,所以分析工具也不能通用。
jstack:Java堆栈跟踪工具
jstack(Stack Trace for Java)命令用于生成虚拟机当前时刻的线程快照(一般称为threaddump或者 javacore文件)。线程快照就是当前虚拟机内每一条线程正在执行的方法堆栈的集合,生成线程快照的 目的通常是定位线程出现长时间停顿的原因,如线程间死锁、死循环、请求外部资源导致的长时间挂 起等,都是导致线程长时间停顿的常见原因。线程出现停顿时通过jstack来查看各个线程的调用堆栈, 就可以获知没有响应的线程到底在后台做些什么事情,或者等待着什么资源。
jstack命令格式: jstack [ option ] vmid option
选项的合法值与具体含义如表4-4所示。
表4-4 jstack工具主要选项
选项 | 作用 |
---|---|
-F | 当正常输出的请求不被响应时,强制输出线程堆栈 |
-l | 除堆栈外,显示关于锁的附加信息 |
-m | 如果调用到本地方法的话,可以显示C/C++的堆栈 |
从JDK 5起,java.lang.Thread类新增了一个getAllStackTraces()方法用于获取虚拟机中所有线程的 StackTraceElement对象。使用这个方法可以通过简单的几行代码完成jstack的大部分功能,在实际项目 中不妨调用这个方法做个管理员页面,可以随时使用浏览器来查看线程堆栈。
<%@ page import="java.util.Map"%>
<html>
<head> <title>服务器线程信息</title> </head>
<body> <pre>
<% for (Map.Entry<Thread, StackTraceElement[]> stackTrace : Thread.getAllStack-Traces().entrySet()) {
Thread thread = (Thread) stackTrace.getKey();
StackTraceElement[] stack = (StackTraceElement[]) stackTrace.getValue();
if (thread.equals(Thread.currentThread())) {
continue;
}
out.print("\n线程:" + thread.getName() + "\n");
for (StackTraceElement element : stack) {
out.print("\t"+element+"\n");
}
} %>
</pre> </body>
</html>
基础工具总结
基础工具:用于支持基本的程序创建和运行
名称 | 主要作用 |
---|---|
appletviewer | 在不使用Web浏览器的情况下运行和调试Applet, JDK 11中被移除 |
extcheck | 检查JAR冲突的工具, 从JDK 9中被移除 |
jar | 创建和管理JAR文件 |
java | Java运行工具, 用于运行Class文件或JAR文件 |
javac | 用于Java编程语言的编译器 |
javadoc | Java的API文档生成器 |
javah | C语言头文件和Stub函数生成器, 用于编写JNI方法 |
javap | Java字节码分析工具 |
jlink | 将Module和它的依赖打包成一个运行时镜像文件 |
jdb | 基于JPDA协议的调试器, 以类似于GDB的方式进行调试Java代码 |
jdeps | Java类依赖性分析器 |
jdeprscan | 用于搜索JAR包中使用了“deprecated”的类, 从JDK 9开始提供 |
安全:用于程序签名、设置安全测试等
名称 | 主要作用 |
---|---|
keytool | 管理密钥库和证书。主要用于获取或缓存Kerberos协议的票据授权票据。允许用户 |
查看本地凭据缓存和密钥表中的条目(用于Kerberos协议) | |
jarsigner | 生成并验证JAR签名 |
policytool | 管理策略文件的GUI工具, 用于管理用户策略文件(.java.policy) , 在JDK 10中被移除 |
国际化:用于创建本地语言文件
名称 | 主要作用 |
---|---|
native2ascii | 本地编码到ASCII编码的转换器(Native-to-ASCII Converter) , 用于“任意受支持的字符编码”和与之对应的“ASCII编码和Unicode转义”之间的相互转换 |
远程方法调用:用于跨Web或网络的服务交互
名称 | 主要作用 |
---|---|
rmic | Java RMI编译器, 为使用JR MP或IIOP协议的远程对象生成Stub、Skeleton和Tie类, 也用于生成OMG IDL |
rmiregistry | 远程对象注册表服务,用于在当前主机的指定端口上创建并启动一个远程对象注册表 |
rmid | 启动激活系统守护进程,允许在虚拟机中注册或激活对象 |
serialver | 生成并返回指定类的序列化版本ID |
Java IDL与RMI-IIOP:在JDK 11中结束了十余年的CORBA支持,这些工具不再提供
名称 | 主要作用 |
---|---|
tnameserv | 提供对命名服务的访问 |
idlj | IDL转Java编译器(IDL-to-Java Compiler) , 生成映射OMG IDL接口的Java源文件, 并启用以Java编程语言编写的使用CORBA功能的应用程序的Java源文件。IDL意即接口定义语言(Interface Definition Language) |
orbd | 对象请求代理守护进程(Object Request Broker Daemon) , 提供从客户端查找和调用CORBA环境服务 端上的持久化对象的功能。使用ORBD代替瞬态命名服务tnameserv。ORBD包括瞬态命名服务和持久命名服务。ORBD工具集成了服务器管理器、互操作命名服务和引导名称服务器的功能。当客户端想进行服务器时定位、注册和激活功能时, 可以与server tool一起使用 |
servertool | 为应用程序注册、注销、启动和关闭服务器提供易用的接口 |
部署工具:用于程序打包、发布和部署
名称 | 主要作用 |
---|---|
javapackager | 打包、签名Java和Java FX应用程序, 在JDK 11中被移除 |
pack200 | 使用Java GZIP压缩器将JAR文件转换为压缩的Pack 200文件。压缩的压缩文件是高度压缩的JAR,可以直接部署,节省带宽并减少下载时间 |
unpack200 | 将Pack200生成的打包文件解压提取为JAR文件 |
Java Web Start
名称 | 主要作用 |
---|---|
javaws | 启动Java Web Start并设置各种选项的工具。在JDK 11中被移除 |
性能监控和故障处理:用于监控分析Java虚拟机运行信息,排查问题
名称 | 主要作用 |
---|---|
jps | JVM Process Status Tool, 显示指定系统内所有的HotSpot虚拟机进程 |
jstat | JVM Statistics Monitoring Tool, 用于收集Hotspot虚拟机各方面的运行数据 |
jstatd | JVM Statistics Monitoring Tool Daemon, jst at的守护程序, 启动一个RMI服务器应用程序,用于监视测试的HotSpot虚拟机的创建和终止, 并提供一个界面,允许远程监控工具附加到在本地系统上运行的虚拟机。在JDK 9中集成到了JHSDB中 |
jinfo | Configuration Info for Java, 显示虚拟机配置信息。在JDK 9中集成到了JHSDB中 |
jmap | Memory Map for Java, 生成虚拟机的内存转储快照(heap dump文件) 。在JDK 9中集成到了JHSDB中 |
jhat | JVM Heap Analysis Tool, 用于分析堆转储快照, 它会建立一个HTTP/Web服务器, 让用户可以在浏览器上查看分析结果。在JDK 9中被JHSDB代替 |
jstack | StackTrace for Java,显示虚拟机的线程快照。在JDK 9中集成到了J HSDB中 |
jhsdb | Java HotSpot Debugger, 一个基于Serviceability Agent的HotSpot进程调试器, 从JDK 9开始提供 |
jsadebugd | Java Serviceability Agent Debug Daemon, 适用于Java的可维护性代理调试守护程序, 主要用于附加到指定的Java进程、核心文件, 或充当一个调试服务器 |
jcmd | JVM Command,虚拟机诊断命令工具, 将诊断命令请求发送到正在运行的Java虚拟机。从JDK 7开始提供 |
jconsole | Java Console, 用于监控Java虚拟机的使用JMX规范的图形工具。它可以监控本地和远程Java虚拟机, 还可以监控和管理应用程序 |
jmc | Java Mission Control, 包含用于监控和管理Java应用程序的工具, 而不会引入与这些工具相关联的性能开销。开发者可以使用jmc命令来创建JMC工具, 从JDK7 Update 40开始集成到Oracle JDK中 |
jvisualvm | Java Visual VM, 一种图形化工具, 可在Java虚拟机中运行时提供有关基于Java技术的应用程序(Java应用程序) 的详细信息。Java Visual VM提供内存和CPU分析、堆转储分析、内存泄漏检测、MBean访问和垃圾收集。从JDK6 Update 7开始提供; 从JDK 9开始不再打包人JDK中,但仍保持更新发展,可以独立下载 |
WebService工具:与CORBA一起在JDK 11中被移除
名称 | 主要作用 |
---|---|
schemagen | 用于XML绑定的Schema生成器, 用于生成XMLSchema文件 |
wsgen | XML WebService 2.0的Java API, 生成用于JAX-WS WebService的JAX-WS便携式产物 |
wsimport | XML WebService 2.0的Java API, 主要用于根据服务端发布的WSDL文件生成客户端 |
xjc | 主要用于根据XMLSchema文件生成对应的Java类 |
REPL和脚本工具
名称 | 主要作用 |
---|---|
jshell | 基于Java的Shell REPL(Read-Eval-Print Loop) 交互工具 |
jjs | 对Nas horn引擎的调用入口。Nashorn是基于Java实现的一个轻量级高性能JavaScript运行环境 |
jrunscript | Java命令行脚本外壳工具(CommandLine Script Shell) , 主要用于解释执行JavaScript、Groovy、Ruby等脚本语言 |
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