JVM 调优篇6 可视化性能监控工具-JVisual VM

一  Visual VM

1.1 概述

Visual VM是一个功能强大的多合一故障诊断和性能监控的可视化工具。

它集成了多个JDK命令行工具，使用Visual VM可用于显示虚拟机进程及进程的配置和环境信息(jps,jinfo)，监视应用程序的CPU、GC、堆、方法区及线程的信息(jstat、jstack)等，甚至代替JConsole。 

VisualVM: Home

1.在idea中进行安装：

2.功能结构说明：

1.2 概述

二  VisualGC功能介绍

2.1 visualGC的安装

如果页面缺少visual GC 插件，则需要选择【工具 -》 插件】进行安装，安装插件：

安装成功后，重启一下visualvm，就可以看到菜单栏上多出一个Visual GC插件：

2.2 功能页面介绍

Visual gc 工具分成布局分成三部分，可在右上角对应方框里勾选【Space】【Graphs】【Histogram】：

可视化GC窗口（space）：space（Metaspace（元数据）、Old老年代、新生代（Eden、S0、S1））

图形统计窗口（Graphs）：Graphs（Compile Time（编译时间）、Class Loader Time（类加载时间）、GC Time（垃圾收集时间）、Eden Space、Survivor 0、Survivor 1、Old Gen、Metaspace）

幸存者年龄直方图窗口（Histogram）：Histogram（Parameters参数设置）

2.2.1 可视化GC窗口（space）

VisualGC窗口是最左的窗口，分成三条垂直柱体，在JDK1.8版本中，分别代表metaSpace元空间、Old老年代、新生代，其中新生代又划分成 Eden 区， S0 区， S1区三部分。柱体里颜色部分代表占用的空间，空白部分表示剩余空间。监控项目的堆进程时，这些代表颜色的地方都是动态变化的。

2.2.2 图形统计窗口（Graphs）  

1.compile Time

功能:  显示将Java字节代码编译为本机代码所花费的时间量。窄脉冲表示持续时间相对较短，宽脉冲表示持续时间较长。

编译任务的数量：  1101 compiles（1101次编译）

累计编译时间：  27.721s。

2.class loader Time

此面板显示在类加载和卸载活动中花费的时间量。窄脉冲表示持续时间相对较短，宽脉冲表示持续时间较长。

加载的类数量：1058；

卸载的类的数量：63

累计的类加载时间：278.915s

3. GC Time：

此面板显示垃圾收集活动所花费的时间量。窄脉冲表示持续时间相对较短，宽脉冲表示持续时间较长。

执行GC垃圾回收总次数：42次（42collections代表自监视以来执行2次GC，其中，包括新生代的Minor GC和老年代的Full Gc）

累计的GC时间: 140.179ms；

若JVM维护hotspot.gc.cause和hotspot.gc.last_cause计数器，则gc事件的原因将出现在last Cause中；

4.Eden space

此面板显示Eden空间随时间的利用情况。它是年轻代的三个空间之一，另外两个分别是S0、S1。空间的当前容量可以根据收集器策略动态更改，即通过修改–Xmn参数，会改变其大小。

标题栏第一个参数代表最大容量，第二个参数代表当前容量，后跟当前占用空间。此外，还包含了年轻代GC事件数量和GC累计时间。

Eden Space最大可分配空间：3.807G；

Eden Space当前已分配空间：210M；

Eden Space当前占用空间：162M(当积累的占用空间超过162M，就会在Eden Space发生一次Minor GC)

Minor GC次数：41次

Minor GC花费时间：618.824ms

 5.Survivor 0 and Survivor 1       

  HotSpot JVM把年轻代分为了三部分：1个Eden区和2个Survivor区（分别叫from和to），默认大小比例为Eden:Survivor0:Survivor1=8:1:1的。　

新创建的非大对象，会存放在Eden区和一个作为from的Survivor区，当发生一次Minor GC时，就会将Eden区和作为from的Survivor区内仍存活的对象，复制到另一个作为to的Survivor区，然后清理掉原来Eden区和作为from的Survivor区内对象。因此，S0 和 S1 之间至少有一个肯定是空闲的。

Survivor 1区最大分配容量：3.807G；

Survivor 1区当前已分配容量：20M；

Survivor 1区当前占用容量：20M；

6.old Gen 

面板显示老年代随着时间推移的利用情况。

Old Gen 最大分配空间3.807G；

Old Gen 已分配空间2.654G；

Old Gen 当前占用空间1.964G；

Old Gen 发生的GC次数：0次；

Old Gen 发生的GC花费时间：0ms；

7.MetaSpace元空间内容 

标题栏在括号中显示空间的名称及其最大容量和当前容量，后跟空间的当前占用大小

最大元空间：1.062G

可用元空间： 6.688M

以占用元空间： 6.436M

https://blog.csdn.net/qq_41158114/article/details/137642072

三  VisualGC实操分析案例

3.1 案例分析

使用visual VM工具的Visual GC插件观察到以下的图表——新生代Eden区已经发生了8168次Minor GC，耗时39.754s,另外老年代也发生了24次GC，耗时5.124s。可见，该JVM参数设置得极不合理，导致已经过于频繁发生Minor GC。(除代码问题）

截图中，可以看到新生代中的Eden区频繁发生Minor GC，原因之一是分配的空间过小，目前是204.875M，导致当前占用空间经常超过204.875M，进而发生GC。若要分析是哪些代码频繁创建对象，还得进一步通过dump等方式进行分析，这里暂时不展开。 

这里采用解决思路：提升分配给Eden区的大小。

通过Visual VM的监视栏中的堆监控，可以观察到蓝色模块高度比较均衡地对应在纵坐标280MB的样子，也就是说，新创建的对象+每次gc未被清除的对象 其占有的大小达到近300MB(  见下图蓝色模块  )，而Eden Space + 其中一个Survivor才230MB左右（见上图，Eden区 204.875+25.562约等于230M），可见，每次新创建的对象很容易就超过新生代，这就意味着，频繁发生Minor GC是必然的，从图的横坐标可以看出，每30ms内，就发生了2到3次的Minor GC

优化实施：

为了避免Eden区频繁发生Minor GC，根据堆监控图表，可以考虑在设置JVM参数时，适当提升分配给Eden的空间。

就暂且先设置Eden区为320MB，考虑到Eden:Survivor0:Survivor1=8:1:1比例，也就是8:2，若要分配Eden=320M，那么，可以根据8/2=320/x算出来，x=80，这里的x就是两个Survivor总大小，即每个Survivor分配40MB，那么，年轻代总共需要分配的大小为（320M+40M*2）=400M，即-Xmn400m。

再来看下老年代，目前老年代发生了24次GC，最大分配空间是256MB，当前最小分配空间是71.48M，可见，还可以适当进行优化。

根据堆=新生代+老年代，不包括永久代（方法区）。在新生代已经分配400MB情况下，若要让老年代最大与最小分配空间都为256MB，那么，就需要对JVM堆分配400M+256M=656M的空间大小，即设置-Xms656M、-Xmx656M；
 元空间暂且可以不考虑进行分配。        

最后，根据以上得出的参数，进行设置，然后以设置好的参数进行项目重启，根据新一轮图表展示，继续进行参数优化，循环调试，直到新生代和老年代的GC频率都保持一个比较平衡的水准。

3.2 获取堆文件的两种方式

1.设置参数在异常发生时自动生成dump文件。

-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError 表示当JVM发生OOM时，自动生成DUMP文件。

-XX:HeapDumpPath=存储文件/目录 表示生成DUMP文件的路径

2.手动生成dump分析文件

执行jmap -dump:format=b,file=20210321.dump 7132，其中7132是对应项目的进程PID。

将获取到的dump文件手动导入到Visual VM工具，就可以分析哪些对象占用内存高了，往往可以分析出哪些对象造成了内存泄露问。