【死磕JVM】看完这篇我也会排查JVM内存过高了就是玩儿！

前言

CPU 是时分的，操作系统里面有很多线程，每个线程的运行时间由CPU决定，CPU会分给每一个线程一个时间片，时间片是一个很短的时间长度，如果在时间片内，线程一直占有，就是100%，我们应该意识到，CPU运行速度很快（主频非常高），除非是密集型耗费CPU的运算，其他类型的任务都会在小于时间片的时间内结束。

内存过高一般有两种情况：内存溢出和内存泄露

内存溢出： 程序分配的内存超过物理机的内存大小，导致无法继续分配内存，出现OOM报错
内存泄露： 不再使用的对象一直占据着内存不释放，导致这块内存浪费掉，久而久之，内存泄露的对象堆积起来，也会导致物理机的内存被耗尽，出现OOM报错

具体操作

如何监控JVM，我们可以通过一个案例在了解一些实际当中的操作，大家可以看到下面的代码，下面的代码只是模拟了当中的一个场景，一个风险控制的场景，一般银行或者第三方公司在向一个人发放贷款的时候，会调用这个人的征信已经还款能力，给出响应的评级。

import java.math.BigDecimal;

import java.util.ArrayList;

import java.util.Date;

import java.util.List;

import java.util.concurrent.ScheduledThreadPoolExecutor;

import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class FullGCTest {

    //模拟银行卡的类

    private static class CardInfo {

        //小农的银行卡信息记录

        BigDecimal price = new BigDecimal(10000000.0);

        String name = "牧小农";

        int age = 18;

        Date birthdate = new Date();

        public void m() {}

    }

    //线程池 定时线程池

    //50个，然后设置 拒绝策略

    private static ScheduledThreadPoolExecutor executor = new ScheduledThreadPoolExecutor(50,

            new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy());

    public static void main(String[] args) throws Exception {

        executor.setMaximumPoolSize(50);

        for (;;){

            modelFit();

            Thread.sleep(100);

        }

    }

    /**

     * 对银行卡进行风险评估

     */

    private static void modelFit(){

        List<CardInfo> taskList = getAllCardInfo();

        //拿出每一个信息出来

        taskList.forEach(info -> {

            // do something

            executor.scheduleWithFixedDelay(() -> {

                //调用M方法

                info.m();

            }, 2, 3, TimeUnit.SECONDS);

        });

    }

    private static List<CardInfo> getAllCardInfo(){

        List<CardInfo> taskList = new ArrayList<>();

        //每次查询100张卡出来

        for (int i = 0; i < 100; i++) {

            CardInfo ci = new CardInfo();

            taskList.add(ci);

        }

        return taskList;

    }

}

程序的设计其实比较简单，就是我们用信用卡的案例来进行说明，比如CardInfo就是信用卡类，我们把这个人对应的信用卡的记录都调用出来，之后做一些自己响应的业务处理方法来对它进行处理和计算，来看看我们这个模型是否符合modelFit，具体怎么做呢，在应用程序中有一个类是CardInfo，有一个方法叫做getAllCardInfo，每次都是拿100个出来，拿100个之后用线程池做计算，线程池用的是ScheduledThreadPoolExecutor (定时任务)，new出来线程池之后，50个线程池，然后做对应的业务逻辑处理，会调用 modelFit()，使用100毫秒模拟业务的停顿。

首先我们需要使用javac 命令将Java文件进行编译

javac FullGCTest.java进行编译，然后打印GC日志，进行风险监控

打印GC日志：java -Xms200M -Xmx200M -XX:+PrintGC FullGCTest

怎么知道JVM内存过高？

在公司里面，如果遇到了JVM内存过高的情况，那么一般是运维团队首先受到报警信息，然后通知对应的开发人员去查看，那么开发人员应该如何查看，或者怎么样去排查呢？

1、top 查看进程

受到报警信息后，拿top命令去查询

[root@root ~]# top

查看内存不断增长，CPU占用率居高不下的。top后你会看到它的PID（31061）。它占比比较高。

2、top -Hp 查看线程

找到CPU占用比较高的进程PID，这里我们以 java 的进程为例

使用命令 top -Hp 31061，这个时候它会把这个进程里面所有的线程全部线程都罗列出来吗，这些都是Java这个进程里面内部的一些线程，如下图所示：

我们会看到每个线程的占比都差不多，偶尔会有某一个线程比较高，在某些线程占得比较高的时候，这个小例子最终会是垃圾回收的线程占得比较高，因为垃圾回收不过来了，所以需要不停的来回回收，每次都回收一点点，实际这种例子里面非常有可能是你业务逻辑线程，那一块的业务逻辑线程占比非常高，这是时候就需要用到另外的命令——jstack

3、jstack

当我们使用 top -Hp 知道了是哪个线程后，我们下一步就可以使用 jstack 命令，比如我们要查看31083这个线程号，31061是我们的进程PID，我们要定位某一个线程cpu的占比会比其他cpu高很多，那么我们就要定位这个线程里面到底是什么样的问题的时候，就需要把这个线程号（31083）记下来。

因为 jstack 用到的线程号是16进制的，所以我们需要把31083的10进制转换成16进制才可以

特点：

每个线程有自己的线程号码，里面有线程的状态，可以观察线程是否阻塞，如果长时间的wait和block说明这个线程是有问题的

4、转换16进制

因为Java线程文件中的线程ID是16进制，所以需要将线程ID从十进制转换成十六进制

命令：echo "obase=16;31083" | bc

5、jstack用法解析

[root@root ~]# jstack

Usage:

    jstack [-l] <pid>

        (to connect to running process)

    jstack -F [-m] [-l] <pid>

        (to connect to a hung process)

    jstack [-m] [-l] <executable> <core>

        (to connect to a core file)

    jstack [-m] [-l] [server_id@]<remote server IP or hostname>

        (to connect to a remote debug server)

Options:

    -F  to force a thread dump. Use when jstack <pid> does not respond (process is hung)

    -m  to print both java and native frames (mixed mode)

    -l  long listing. Prints additional information about locks

    -h or -help to print this help message

6、jstack查看输出

我们也可以用 jps或者java ps -ef| java来查看Java进程，这里我们用jps来查看

[root@root ~]# jps

[root@root ~]# jstack 31061



"pool-1-thread-3" #10 prio=5 os_prio=0 tid=0x00007f3568105800 nid=0x7961 waiting on condition [0x00007f35455cf000]

   java.lang.Thread.State: WAITING (parking)

        at sun.misc.Unsafe.park(Native Method)

        - parking to wait for  <0x00000000f8a81148> (a java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer$ConditionObject)

        at java.util.concurrent.locks.LockSupport.park(LockSupport.java:175)

        at java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer$ConditionObject.await(AbstractQueuedSynchronizer.java:2039)

        at java.util.concurrent.ScheduledThreadPoolExecutor$DelayedWorkQueue.take(ScheduledThreadPoolExecutor.java:1088)

        at java.util.concurrent.ScheduledThreadPoolExecutor$DelayedWorkQueue.take(ScheduledThreadPoolExecutor.java:809)

        at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.getTask(ThreadPoolExecutor.java:1074)

        at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.runWorker(ThreadPoolExecutor.java:1134)

        at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.run(ThreadPoolExecutor.java:624)

        at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)

"pool-1-thread-2" #9 prio=5 os_prio=0 tid=0x00007f3568103800 nid=0x7960 waiting on condition [0x00007f35456d0000]

   java.lang.Thread.State: WAITING (parking)

        at sun.misc.Unsafe.park(Native Method)

        - parking to wait for  <0x00000000f8a81148> (a java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer$ConditionObject)

        at java.util.concurrent.locks.LockSupport.park(LockSupport.java:175)

        at java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer$ConditionObject.await(AbstractQueuedSynchronizer.java:2039)

        at java.util.concurrent.ScheduledThreadPoolExecutor$DelayedWorkQueue.take(ScheduledThreadPoolExecutor.java:1088)

        at java.util.concurrent.ScheduledThreadPoolExecutor$DelayedWorkQueue.take(ScheduledThreadPoolExecutor.java:809)

        at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.getTask(ThreadPoolExecutor.java:1074)

        at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.runWorker(ThreadPoolExecutor.java:1134)

        at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.run(ThreadPoolExecutor.java:624)

        at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)

"pool-1-thread-1" #8 prio=5 os_prio=0 tid=0x00007f3568102000 nid=0x795f waiting on condition [0x00007f35457d1000]

   java.lang.Thread.State: WAITING (parking)

        at sun.misc.Unsafe.park(Native Method)

        - parking to wait for  <0x00000000f8a81148> (a java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer$ConditionObject)

        at java.util.concurrent.locks.LockSupport.park(LockSupport.java:175)

        at java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer$ConditionObject.await(AbstractQueuedSynchronizer.java:2039)

        at java.util.concurrent.ScheduledThreadPoolExecutor$DelayedWorkQueue.take(ScheduledThreadPoolExecutor.java:1088)

        at java.util.concurrent.ScheduledThreadPoolExecutor$DelayedWorkQueue.take(ScheduledThreadPoolExecutor.java:809)

        at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.getTask(ThreadPoolExecutor.java:1074)

        at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.runWorker(ThreadPoolExecutor.java:1134)

        at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.run(ThreadPoolExecutor.java:624)

        at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)

"Service Thread" #7 daemon prio=9 os_prio=0 tid=0x00007f35680b4000 nid=0x795d runnable [0x0000000000000000]

   java.lang.Thread.State: RUNNABLE

"C1 CompilerThread1" #6 daemon prio=9 os_prio=0 tid=0x00007f35680b1000 nid=0x795c waiting on condition [0x0000000000000000]

   java.lang.Thread.State: RUNNABLE

"C2 CompilerThread0" #5 daemon prio=9 os_prio=0 tid=0x00007f35680af000 nid=0x795b waiting on condition [0x0000000000000000]

   java.lang.Thread.State: RUNNABLE

"Signal Dispatcher" #4 daemon prio=9 os_prio=0 tid=0x00007f35680ad800 nid=0x795a runnable [0x0000000000000000]

   java.lang.Thread.State: RUNNABLE

"Finalizer" #3 daemon prio=8 os_prio=0 tid=0x00007f356807c800 nid=0x7959 in Object.wait() [0x00007f3558301000]

   java.lang.Thread.State: WAITING (on object monitor)

        at java.lang.Object.wait(Native Method)

        - waiting on <0x00000000f8a86b38> (a java.lang.ref.ReferenceQueue$Lock)

        at java.lang.ref.ReferenceQueue.remove(ReferenceQueue.java:144)

        - locked <0x00000000f8a86b38> (a java.lang.ref.ReferenceQueue$Lock)

        at java.lang.ref.ReferenceQueue.remove(ReferenceQueue.java:165)

        at java.lang.ref.Finalizer$FinalizerThread.run(Finalizer.java:216)

"Reference Handler" #2 daemon prio=10 os_prio=0 tid=0x00007f3568077800 nid=0x7958 in Object.wait() [0x00007f3558402000]

   java.lang.Thread.State: WAITING (on object monitor)

        at java.lang.Object.wait(Native Method)

        - waiting on <0x00000000f8a86cf0> (a java.lang.ref.Reference$Lock)

        at java.lang.Object.wait(Object.java:502)

        at java.lang.ref.Reference.tryHandlePending(Reference.java:191)

        - locked <0x00000000f8a86cf0> (a java.lang.ref.Reference$Lock)

        at java.lang.ref.Reference$ReferenceHandler.run(Reference.java:153)

"main" #1 prio=5 os_prio=0 tid=0x00007f3568009800 nid=0x7956 waiting on condition [0x00007f356ed59000]

   java.lang.Thread.State: TIMED_WAITING (sleeping)

        at java.lang.Thread.sleep(Native Method)

        at FullGCTest.main(FullGCTest.java:35)

"VM Thread" os_prio=0 tid=0x00007f356806e000 nid=0x7957 runnable 

"VM Periodic Task Thread" os_prio=0 tid=0x00007f35680b7000 nid=0x795e waiting on condition 

JNI global references: 205

通过thread dump分析线程状态

大多数情况下会基于thead dump 分析当前各个线程的运行情况，如是否存在死锁，是否存在一个线程长时间持有锁不释放等等

在dump中，线程一般存在如下几种状态：

1、RUNNABLE，线程处于执行中

2、BLOCKED，线程被阻塞

3、WAITING，线程正在等待

locked <0x000000076bf62208>说明线程对地址为0x000000076bf62208对象进行了加锁；

waiting to lock <0x000000076bf62208> 说明线程在等待地址为0x000000076bf62208对象上的锁；

waiting for monitor entry [0x000000001e21f000]说明线程是通过synchronized关键字进入了监视器的临界区，并处于"Entry Set"队列，等待monitor；

waiting on <0x0000000088ca3310> (a java.lang.Object)等待锁的释放

假如有一个进程中有100个线程，很多线程都在waiting on 某一把锁，然后线程不该阻塞的被阻塞了，该结束的没结束掉，一定要找到哪个线程持有这把锁，我们可以搜索 jstack dump 的信息，找到<0X...>的信息，看哪个线程只有了这把锁，一般这个线程状态是RUNNABLE，表示这个线程正在运行但是一直持有这把锁不释放，那么就会导致整个线程的死锁

7、jstack分析死锁

public class TestDeadLock {

    private static Object obj1 = new Object();

    private static Object obj2 = new Object();

    public static void main(String[] args) {

        new Thread(new Thread1()).start();

        new Thread(new Thread2()).start();

    }

    private static class Thread1 implements Runnable {

        @Override

        public void run() {

            synchronized (obj1) {

                System.out.println("Thread1 拿到了 obj1 的锁！");

                try {// 停顿2秒的意义在于，让Thread2线程拿到obj2的锁

                    Thread.sleep(2000);

                } catch (InterruptedException e) {

                    e.printStackTrace();

                }

                synchronized (obj2) {

                    System.out.println("Thread1 拿到了 obj2 的锁！");

                }

            }

        }

    }

    private static class Thread2 implements Runnable {

        @Override

        public void run() {

            synchronized (obj2) {

                System.out.println("Thread2 拿到了 obj2 的锁！");

                try {

                    // 停顿2秒的意义在于，让Thread1线程拿到obj1的锁

                    Thread.sleep(2000);

                } catch (Exception e) {

                    e.printStackTrace();

                }

                synchronized (obj1) {

                    System.out.println("Thread2 拿到了obj1的锁！");

                }

            }

        }

    }

}

通过命令查看分析日志

[root@root fuccGC]# jps

485 Bootstrap

9877 Jps

10629 QuorumPeerMain

9846 TestDeadLock

[root@root fuccGC]# jstack 9846

内存监控工具的使用

我们可以使用jvm自带的命令去进行监控GC的信息：

jinfo pid： 这个命令就是把这个进程的一些详细信息列出来

[root@root ~]# jinfo 9846

这个只是有帮助，但是帮助不是特别大，大家只要记住有这个命令就行，不做深入了解

jstat -gc pid 1000： 这个就是每一秒钟将GC的日志打印出来，动态观察GC情况/阅读GC日志发现频繁GC等等，但是这个信息看起来不是很直观，能够分析出来的东西也不多，所以一般使用的也不是很多

我们用的最多的还是通过工具去查看，比如 jconsole/jvisualvm

1、 jconsole

这两个是JDK自带的一个工具，也是一个图形界面的工具，只要你装了JDK就有这两个工具，可以从本机去跟踪远程服务器上的一个进程，作为Linux服务器，很少有人会装图形界面，如下图所示：

在我们程序启动的时候要加入参数：

  java -Djava.rmi.server.hostname=101.XX.XXX.XX -Dcom.sun.management.jmxremote -Dcom.sun.management.jmxremote.port=8080 -Dcom.sun.management.jmxremote.ssl=false -Dcom.sun.management.jmxremote.authenticate=false -Dcom.sun.management.jmxremote.rmi.port=8080 FullGCTest

基本情况如下，我们就可以监控到我们远程服务器上面的内存信息

2、 jvisualvm

双击 jvisualvm

选择远程-点击文件按钮

选择添加JMX连接

输入我们的地址和账号密码就可以登录了

这样就可以查看我们远程服务的内存信息了

在这里我们就知道怎么定位问题了，哪一个类占用了多少内存，就会显示出来，点击抽样器，内存，之后就会对远程的那台机器的JAVA进程内存，在图形化界面中显示，有多少个类，占用了多少个字节，这样我们就可以具体定位到是哪个类有问题了

面试中如何回答定位内存溢出(OOM)

如果面试官我们如何定位OOM的问题，但是我们不能回答用图形界面，因为作为一个服务来讲，在不断的运行，当我们开一个JMX服务的时候，会形象服务本来的运行效率，那我们已经上线的系统不用图形化用什么？还有一个叫Jprofiler是最好用的图形界面，但是这个是收费的，所以一般用不到，

如果不用图形界面那我们用什么，我们可以用 cmdline、arthas这两个

图形界面用在什么地方呢？用在测试上，测试的时候进行监控~

如果已经上线的项目，我们不用图形界面可以用什么呢？我们可以用Jmap

jmap

[root@root ~]# jmap -histo 19086 | head -20

它就会把我们的内存信息打印出来，虽然没有图形化界面方便，但是里面的信息也足够我们去观察和定位问题了

线上系统，内存特别大，jmap执行期间会对进程产生很大影响，甚至卡顿（电商不适合）

设定了参数HeapDump，OOM的时候会自动产生堆转储文件(java -Xms20M -Xmx20M -XX:+UseParallelGC -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError FullGCTest)
很多服务器备份（高可用），停掉这台服务器对其他服务器不影响
下期讲解，哈哈哈

今天的JVM课程就到这里了，原创不易，大家记得一键三连~，点赞/收藏过百，我就是怀双胞胎也出下一篇。

我是牧小农，怕什么真理无穷，进一步有进一步的欢喜，大家加油！！！