在命令行中对正在运行的Java应用程序进行性能分析

Question

我经常用VisualVM对Java应用程序进行性能分析，但需要在机器上安装X才能运行。

我知道可以通过管理端口连接，但那只是离线采样的性能分析，对我来说不够。

因此，我正在寻找一种解决方案，可以通过命令行对运行中的Java应用程序方法的CPU使用情况进行性能分析。收集数据后，我可以在另一台机器上分析所收集的数据。

更新:

看起来我需要更具体一些。我想从命令行对运行中的Java应用程序进行性能分析，而不是停止并重新运行它。

- KARASZI István

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你可以使用 jstack 收集10或20个堆栈采样吗？ 如果 Foo 是一个方法，那么它的总时间使用率就是包含它的采样的比例。 它的CPU使用率是不以I / O或系统调用终止的采样中具有该方法的采样的比例。它的“自身时间”是指以它自己作为终点的采样的比例。 - Mike Dunlavey

这会和VisualVM的离线分析类似，对吧？ - KARASZI István

请查看文档：http://visualvm.java.net/profiler.html。它无法告诉你每行代码（而不是函数）所占的总时间百分比（而不是独占时间），以及整体时间（而不仅仅是CPU）。它存在这些问题：https://dev59.com/xHI-5IYBdhLWcg3wlpeW#1779343。堆栈采样并不美观，但它可以快速找到性能问题。其他工具可能更漂亮，它们会给你很多数字让你去研究，但它们不能直接带你找到问题，无论它是什么。 - Mike Dunlavey

我尝试获取堆栈跟踪，但它拒绝在没有“-F”标志的情况下运行，而使用该标志会导致我的应用程序冻结。 - KARASZI István

嘿，我不需要任何漂亮的东西。我要么在IDE下运行它并以这种方式收集它们，要么使用类似jstack的工具对正在运行的应用程序进行堆栈快照。 - Mike Dunlavey

@Mike，你能把你的评论发表为一个答案吗？我会接受它！ - KARASZI István

Answer 1

jvmtop应用程序是一种方便的命令行分析工具。无需停止JVM。使用方法：

jvmtop.sh --profile <PID>

会输出像这样的内容，这些内容将在应用程序运行时更新：

  Profiling PID 24015: org.apache.catalina.startup.Bootstrap
  36.16% (    57.57s) hudson.model.AbstractBuild.calcChangeSet()
  30.36% (    48.33s) hudson.scm.SubversionChangeLogParser.parse()
   7.14% (    11.37s) org.kohsuke.stapler.jelly.JellyClassTearOff.parseScript()
  ...

优点是它不需要使用仪器。将要被分析的JVM类不会被更改。

如果您正在寻找更加直观的东西，请查看基于jvmtop的jvm-mon。

- Andrejs

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多年来，我一直在使用并抱怨visualvm。感谢您向我介绍了这个方便的工具。它无需使用JVM代理、服务器重启等操作即可运行。只需将其解压到您想分析的电脑上，将JAVA_HOME设置为正确的位置并运行即可。 - Jilles van Gurp

这是一款优秀的工具，但这个项目好像已经停滞不前了。自2015年以来没有任何更新发布。 - user1870400

jvm-mon是一个次优的工具，分析应该包括堆栈跟踪。 - peterh

似乎自JDK 9以来，jvmtop已经无法使用了。 - Rok Povsic

有人已经更新到Java 11，但它仍然不能在Java 17中使用。 - mjaggard

Answer 2

看起来在命令行中对Java应用程序进行分析的“内置”方法是使用分析命令行参数启动它，就像这样

$ java -Xrunhprof:cpu=samples,file=myprogram.hprof ...

然后，使用一些GUI工具（或Web服务器工具，如jhat）或命令行工具检查文件“myprogram.hprof”，在进程退出后（并且在那时创建文件）。如果使用了“QUIT”信号技巧（提到https://dev59.com/QXE95IYBdhLWcg3wXcrd#2344436），则可以在不退出JVM的情况下随意生成文件（它似乎会附加到上一个输出文件）。或者等待进程退出，它将生成该文件。这个（内置的）分析器很少进行采样，因此通常整体影响较小。参考：http://web.archive.org/web/20160623224137/https://thunderguy.com/semicolon/2004/04/18/profiling-a-java-program-easily/

您也可以使用“穷人的分析器”，通过收集大量的jstack并将它们转储到例如flamegraph或其他分析器/聚合器中来完成。

- rogerdpack

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感谢指引！给未来的读者注意：hprof 采样处于 Java RUNNABLE 状态的线程（因此它不等同于聚合多个 jstack 转储，就像我预期的那样，但它也不测量 CPU 消耗）。它有其他需要注意的地方 - 参见 http://www.brendangregg.com/blog/2014-06-09/java-cpu-sampling-using-hprof.html。 - Nickolay

Answer 3

你能使用 jstack 收集10或20个堆栈样本吗？然后，如果 Foo 是一个方法，它的总时间使用率是包含它的样本的分数。它的 CPU 使用率是那些不以 I/O 或系统调用终止的样本的分数。它的“自身时间”是它本身是终点的样本的分数。

我不需要任何漂亮的东西。我要么在 IDE 下运行它并以这种方式收集它们，要么使用像 jstack 这样的东西快照正在运行的应用程序的堆栈。

这就是随机暂停技术。

- Mike Dunlavey

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我选择了这个想法：http://svn.apache.org/repos/asf/jackrabbit/sandbox/jackrabbit-j3/src/test/java/org/apache/jackrabbit/j3/Profiler.java - KARASZI István

这个解决方案帮助我找到了服务器DNS解析的瓶颈。再次感谢！ - KARASZI István

@KARASZI István：很高兴能帮到你。 - Mike Dunlavey

Answer 4

最精确的剖析可通过https://github.com/jvm-profiling-tools/async-profiler实现。

该项目是一个Java的低开销采样剖析器，不会受到安全点偏差问题的影响。它具有HotSpot特定的API，用于收集堆栈跟踪和跟踪内存分配。该剖析器可与OpenJDK、Oracle JDK以及基于HotSpot JVM的其他Java运行时一起使用。

这是我安装并从命令行运行它的脚本：

async-profiler.sh

if [ ! -d profiler ]; then
  mkdir profiler && cd profiler && curl -L https://github.com/jvm-profiling-tools/async-profiler/releases/download/v1.6-ea/async-profiler-1.6-ea-linux-x64.tar.gz | tar xvz
  echo 1 > /proc/sys/kernel/perf_event_paranoid
  echo 0 > /proc/sys/kernel/kptr_restrict
  #apt install openjdk-8-dbg
else
  cd profiler
fi

#jps

./profiler.sh -d 60 -f dump_`date +%Y-%m-%d_%H-%M-%S`.jfr `jps -q`

假设应用程序在同一用户下运行，并有单个Java进程PID需要由jps列出。

剖析持续时间为60秒。

无需修改应用程序的启动选项或重新启动应用程序。

IntelliJ IDEA Ultimate内置了用于检查转储的GUI：https://www.jetbrains.com/help/idea/cpu-profiler.html。

- Vadzim

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使用 async-profiler 进行 Java 应用程序性能分析的精美插图文章：https://hackernoon.com/profiling-java-applications-with-async-profiler-049s2790 - Vadzim

另一个简介：https://www.baeldung.com/java-async-profiler - undefined

Answer 5

我们在服务器上使用hprof，它明显比sysouts更好，特别是当您无法运行完整的VisualVM会话时。

有很多使用hprof的示例：

• http://www.javalobby.org/java/forums/t19612.html
• https://coderwall.com/p/il3h4g/easy-profiling-java-from-command-line
• http://www.brendangregg.com/blog/2014-06-09/java-cpu-sampling-using-hprof.html

- Sanjay T. Sharma

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但我真的不明白如何将其附加到PID。 - KARASZI István

抱歉，据我所知，hprof 不允许附加到进程。你最好去了解像 jprofile 和 jtop 这样的工具。http://java.sun.com/developer/technicalArticles/J2SE/monitoring/ - Sanjay T. Sharma

@SanjayT.Sharma 我正在使用HPROF进行CPU分析，通过cpu=times生成应用程序每次运行后的数据，但我无法分析哪个进程在特定运行中具有最大的CPU使用率。使用jhat并没有帮助太多，请指点。 - Manas Pratim Chamuah

很抱歉要点踩，但所有的java.sun.com链接都已失效。javalobby.org的链接仍然有效 :) - blong

@blong：好眼力，已修复损坏的链接。 - Sanjay T. Sharma

@SanjayT.Sharma，太好了，非常感谢！将踩转为赞 :) - blong

Answer 6

对于“已启动”的JVM，一种分析性能的方法是聚合多个不同时刻获取的jstack。

例如，您可以将它们解析并显示为FlameGraph（有关详细信息，请参见该链接的各个答案，我这里不会重复包含）。

- rogerdpack

Answer 7

你可以远程运行大多数商业分析工具，因此代理程序在服务器上运行，然后通过开发机器上的客户端连接到该代理程序。我个人最喜欢的分析工具是JProfiler。它的购买价格相当合理，而且非常稳定（这并非所有商业分析工具都有的特点）。

http://www.ej-technologies.com/products/jprofiler/overview.html

其他商业分析工具稳定可靠，但不是我最喜欢的，例如YourKIT。

http://www.yourkit.com/

那些较小的供应商制造了很好的工具。这些工具将为您提供有关方法计时、内存使用、GC等方面的大量信息，比jconsole更多。

- chubbsondubs