JDK自带工具解析与生产问题定位指南（一）

1. 引言

Java开发工具包（JDK）内置了强大的诊断工具集，用于监控、分析和调试Java应用程序。这些工具涵盖了从进程管理、内存分析到性能监控的各个方面。本文将介绍一些最常用的Java开发工具，包括jps、jmap、jstat、jcmd、jstack、jvisualvm等，并提供它们的具体应用场景及使用方法，来帮助开发者快速定位运行时问题。

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JDK诊断工具全解析与实战指南

一、核心命令行工具详解

1. 进程管理工具 jps

场景

jps是Java自带的一个命令行工具，用于显示当前系统中所有Java应用程序的简要信息。它对于快速获取运行中的Java进程ID（PID）及其主类名非常有用，尤其是在需要连接到特定进程进行进一步分析或管理时。

使用方法

• 查看所有Java进程的基本信息：只需简单地执行jps命令。
• 获取更详细的信息：可以通过添加参数如-l来显示完整包路径的主类名，-m来查看传递给main方法的参数，或者-v来查看传递给JVM的选项。在Linux系统中，常使用ps -ef | grep java来过滤出所有包含“java”字符串的进程的详细信息。有了jps可以精确地定位到特定的Java应用程序的进程。如果只是为了查java程序的进程号，jps -l可能会更加简洁的列出你想查找的内容。

jps -q  # 仅显示进程ID（PID）
jps -l  # 显示完整包路径
jps -v  # 显示JVM启动参数
jps -m  # 显示main方法参数

参数	功能说明	示例
-q	只显示 PID	jps -q → 38721
-m	显示 main 方法参数	jps -m → 38721 MyApp arg1
-l	显示完整包名/jar路径	jps -l → com.example.Main
-v	显示 JVM 参数	jps -v → -Xmx1024m
-V	显示 JVM 参数（不包含应用参数）	jps -V → -XX:MaxPermSize=256m

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2. 内存分析工具 jmap

场景

jmap用于生成Java堆的快照（heap dump），这对于诊断内存泄漏等问题至关重要。此外，它还可以显示Java进程的内存映射或共享对象统计信息。

使用方法

• 创建堆转储文件：jmap -dump:format=b,file=heap.bin <pid>，其中<pid>为Java进程ID。
• 查看对象分配直方图：jmap -histo <pid>可以列出每个类实例的数量和总大小。

1. 标准参数

jmap [option] <pid>

参数	功能说明	注意事项
-heap	显示堆内存分布	可能导致服务暂停
-histo[:live ]	对象内存直方图统计	live 参数触发 Full GC
-clstats	类加载器统计（JDK8+）	需要 attach 权限
-finalizerinfo	显示等待 finalization 的对象	输出信息有限
-dump:	生成堆转储文件	示例：format=b,file=heap.bin

2. 堆转储选项

jmap -dump:live,format=b,file=heap.hprof 38721

选项	说明
live	只转储存活对象
format=b	二进制格式（必须）
file=	输出文件名
compression=6	压缩级别（0-9，JDK13+）

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3. 线程分析工具 jstack

场景

jstack用来生成Java进程的线程转储，这有助于理解程序在某一时刻的线程状态，主要用于捕获线程执行堆栈 、诊断死锁/CPU热点 。 对于排查死锁、响应慢等问题特别有效。

使用方法

• 打印线程转储：jstack <pid>直接输出线程转储信息到标准输出。
• 将线程转储保存到文件：jstack <pid> > thread_dump.txt

jstack -l <pid>  # 显示锁附加信息
jstack -F <pid>  # 强制生成线程快照（用于挂起进程）
jstack -m <pid>  # 混合模式（显示Java和Native栈帧）

参数	功能说明	使用场景
-F	强制生成线程快照	进程无响应时使用
-l	显示锁信息（长格式）	分析死锁必备
-m	混合模式（显示 native 栈）	JNI 调用问题分析
-J	传递参数到 JVM	示例：-J-d64 使用64位模式

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4. 统计监控工具 jstat

场景

jstat提供了对Java应用程序性能和资源使用的监控能力，特别是关于垃圾回收（GC）、编译时间等方面的统计数据。

使用方法

• 监控垃圾回收活动：jstat -gcutil <pid> 1000每秒打印一次GC统计信息。

jstat -gcutil <pid> 1000 5  # 每1秒采样GC数据，共5次
jstat -class <pid>          # 类加载统计
jstat -compiler <pid>       # JIT编译统计

核心监控选项

参数	监控指标	关键字段说明
-gc	堆内存各区域容量	EC/EU: Eden区容量/使用量
-gccapacity	内存池最大/最小容量	OGCMN: 老年代最小容量
-gcutil	内存使用百分比	O: Old区使用率，FGC: Full GC次数
-gccause	GC 原因统计	LGCC: 上次GC原因
-gcnew	新生代详细统计	TT/MTT: 晋升阈值
-gcold	老年代元空间统计	MU: 元空间使用量
-compiler	JIT 编译统计	Failed: 编译失败次数
-class	类加载统计	Loaded: 已加载类数量

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5.查看/修改 JVM 参数jinfo

场景

jinfo是一个非常实用的命令行工具，用于实时查看和修改正在运行中的Java应用程序的系统属性和JVM标志。它特别适用于需要动态调整JVM参数或检查某个Java进程是否启用了特定的JVM选项时使用。这对于调试、性能调优以及故障排查都非常有帮助。

使用方法

• 查看所有JVM标志：可以通过jinfo -flags <pid>来查看指定Java进程的所有JVM启动参数。
• 修改JVM标志（仅限可变标志）：对于支持动态修改的JVM标志，可以使用jinfo -flag [+|-]<name>=<value> <pid>的形式进行在线调整。请注意，并非所有的JVM标志都支持这种操作方式。

jinfo [option] <pid>

参数	功能说明	示例
-flags	显示所有参数	jinfo -flags 38721
-sysprops	显示系统属性	jinfo -sysprops 38721
	查看具体参数值	jinfo MaxHeapSize 38721
-flag =	动态修改参数	jinfo -flag +HeapDumpOnOutOfMemoryError 38721

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二、高级诊断工具专题

全能诊断工具 jcmd（JDK 7+）

场景

jcmd是一个多功能工具，它可以向正在运行的Java进程中发送各种诊断命令，例如触发堆转储、线程转储、GC日志记录等。

使用方法

jcmd <pid> help                   # 查看可用命令列表
jcmd <pid> VM.flags               # 查看所有JVM参数
jcmd <pid> GC.heap_dump filename=heap.hprof  # 生成堆转储
jcmd <pid> Thread.print           # 生成线程快照

版本功能差异：

功能	JDK 8 支持	JDK 11+ 增强功能
JFR 控制	❌	✅ 基础功能免授权
Native 内存分析	❌	✅ 支持详细NMT数据
诊断命令数量	40+	60+（新增网络诊断等命令）

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1. 基础命令

jcmd <pid> help  # 查看支持的命令

命令分类	示例命令	功能说明
JVM 信息	VM.version	显示 JVM 版本
	VM.command_line	显示启动命令
内存分析	GC.class_histogram	类实例统计
	GC.heap_dump filename=heap.hprof	生成堆转储
线程分析	Thread.print	生成线程快照
	Thread.dump_to_file -format=text filename=threads.txt	导出线程信息

2. 高级诊断（JDK11+）

命令	功能说明
JVMTI.data_dump	生成 JVMTI 数据转储
Compiler.codecache	显示代码缓存使用情况
VM.native_memory	Native 内存分析

3. 飞行记录器 JFR（JDK 11+）

# 开启60秒记录（需要JDK 11+）
jcmd <pid> JFR.start name=app_profile duration=60s filename=recording.jfr# 导出记录文件
jcmd <pid> JFR.dump name=app_profile filename=recording.jfr

参数	作用说明	推荐配置
name	记录会话名称	建议使用有意义的命名
duration	记录持续时间	生产环境建议5-10分钟
filename	输出文件路径	确保磁盘空间充足

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三、 图形化工具

工具	功能特点
JConsole	实时监控堆/线程/类加载/MBean
VisualVM	支持堆转储分析/CPU Profiling/线程跟踪（需安装插件）
MAT	Eclipse Memory Analyzer（需单独下载）

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JConsole、VisualVM和MAT都是针对Java虚拟机（JVM）的性能分析和监控工具，它们在Java开发领域中发挥着重要作用。三者均提供对内存、线程和GC行为的分析能力，但在功能侧重上形成互补：JConsole作为轻量级监控工具，通过JMX协议实现实时指标可视化，适合基础性能观测；VisualVM作为集成化分析平台，兼具实时监控、CPU/内存采样分析、线程追踪等综合能力，支持插件扩展实现高级诊断；MAT则专精于堆转储文件的深度解析，通过对象支配树、内存泄漏检测等特性，为内存类问题提供根源性诊断方案。具体使用方案，将在下一篇文章详细介绍，敬请期待！

推荐学习路径

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