性能调优与工具

调优目标

减少 Full GC 次数

控制垃圾回收停顿时间

优化堆大小与线程栈大小

常用工具

工具	功能
jps	查看所有 Java 进程
jstack	打印线程堆栈
jmap	堆内存使用情况、dump
jhat	分析堆 dump 文件
jstat	实时 GC 状态
VisualVM	图形化监控 GC、堆、线程
MAT	Eclipse Memory Analyzer
GCViewer	可视化 GC 日志

工具使用示例

jps - 查看 Java 进程

# 查看所有 Java 进程
jps

# 查看详细信息（包括主类和 JVM 参数）
jps -lvm

# 输出示例：
# 12345 com.example.Main -Xms4g -Xmx4g -XX:+UseG1GC
# 12346 org.apache.catalina.startup.Bootstrap

jstack - 线程堆栈分析

# 打印线程堆栈
jstack <pid>

# 打印线程堆栈并输出到文件
jstack -l <pid> > thread_dump.txt

# 查找死锁
jstack -l <pid> | grep -A 10 "Found one Java-level deadlock"

# 查找 BLOCKED 线程
jstack <pid> | grep -A 5 "BLOCKED"

线程状态说明：

RUNNABLE：正在运行或等待 CPU
BLOCKED：等待监视器锁
WAITING：无限期等待（如 Object.wait()）
TIMED_WAITING：限时等待（如 Thread.sleep()）

jmap - 堆内存分析

# 查看堆配置和使用情况
jmap -heap <pid>

# 导出堆快照
jmap -dump:format=b,file=heap.hprof <pid>

# 导出堆快照（只导出存活对象）
jmap -dump:live,format=b,file=heap.hprof <pid>

# 查看堆中对象统计
jmap -histo:live <pid>

# 查看类加载器统计
jmap -clstats <pid>

输出示例：

Heap Configuration:
   MinHeapFreeRatio = 40
   MaxHeapFreeRatio = 70
   MaxHeapSize      = 4294967296 (4096.0MB)
   NewSize          = 136314432 (130.0MB)
   MaxNewSize       = 4294967296 (4096.0MB)
   OldSize          = 5452592 (5.19921875MB)
   NewRatio         = 2
   SurvivorRatio    = 8

jstat - 实时监控 GC

# 查看 GC 统计信息
jstat -gc <pid>

# 每 1 秒输出一次，共 10 次
jstat -gc <pid> 1000 10

# 查看 GC 容量统计
jstat -gccapacity <pid>

# 查看 GC 新生代统计
jstat -gcnew <pid>

# 查看 GC 老年代统计
jstat -gcold <pid>

# 查看编译统计
jstat -compiler <pid>

输出说明：

S0C/S1C：Survivor 区总容量
S0U/S1U：Survivor 区已使用
EC/EU：Eden 区容量/已使用
OC/OU：老年代容量/已使用
YGC/YGCT：Young GC 次数/总时间
FGC/FGCT：Full GC 次数/总时间

jhat - 堆 dump 分析

# 启动 jhat 服务器
jhat heap.hprof

# 默认端口 7000，访问 http://localhost:7000
# 指定端口
jhat -port 8080 heap.hprof

# 查看对象统计
# 访问 http://localhost:7000/histogram/

VisualVM - 图形化监控

# 启动 VisualVM
jvisualvm

# 或使用 JDK11+ 的 jconsole
jconsole

VisualVM 功能：

监控：CPU、内存、线程、GC
线程 Dump：查看线程状态和堆栈
堆 Dump：分析内存泄漏
插件：Visual GC、MBeans 等

安装 Visual GC 插件：

Tools → Plugins → Available Plugins
搜索 "Visual GC"
安装并重启 VisualVM

MAT - 内存分析器

使用步骤：

导入 heap dump
- File → Open Heap Dump
- 选择 heap.hprof 文件
查看 Leak Suspects Report
- 自动分析可能的内存泄漏
查看 Dominator Tree
- 按对象占用内存排序
- 查看对象引用链
查找 GC Roots
- 右键对象 → Path to GC Roots
- 查看对象被谁引用
分析对象引用
- 右键对象 → List Objects → with incoming references
- 查看谁引用了该对象

常用功能：

Histogram：按类统计对象数量和大小
Dominator Tree：按对象占用内存排序
Thread Overview：查看线程和对象关系
OQL：使用 SQL 查询对象

GCViewer - GC 日志可视化

# 启动 GCViewer
java -jar gcviewer.jar

# 或使用命令行
java -jar gcviewer.jar gc.log gc.png

功能：

可视化 GC 日志
查看 GC 停顿时间
分析 GC 频率
导出图表

性能调优流程

1. 确定调优目标

吞吐量优先：批处理、离线计算
延迟优先：在线交易、实时计算
内存优先：内存受限环境

2. 监控和诊断

# 启用 GC 日志
-Xlog:gc*:file=/path/to/gc.log:time,uptime,level,tags:filecount=10,filesize=10M

# 监控 GC
jstat -gc <pid> 1000

# 导出堆快照
jmap -dump:format=b,file=heap.hprof <pid>

# 查看线程堆栈
jstack <pid> > thread_dump.txt

3. 分析问题

使用 GCViewer 分析 GC 日志
使用 MAT 分析堆快照
使用 jstack 分析线程状态

4. 调整参数

# 调整堆大小
-Xms4g -Xmx4g

# 调整 GC 参数
-XX:+UseG1GC -XX:MaxGCPauseMillis=200

# 调整新生代比例
-XX:NewRatio=2 -XX:SurvivorRatio=8

5. 验证效果

监控 GC 频率和停顿时间
监控堆内存使用情况
监控应用性能指标

常见问题排查

内存泄漏

症状：

Full GC 频繁
老年代使用率持续上升
最终 OutOfMemoryError

排查步骤：

# 1. 导出堆快照
jmap -dump:format=b,file=heap.hprof <pid>

# 2. 使用 MAT 分析
# 打开 heap dump
# 查看 Leak Suspects Report
# 找到占用内存最大的对象
# 分析引用链

# 3. 查找泄漏源
# 检查静态集合
# 检查监听器未移除
# 检查线程未关闭
# 检查类加载器泄漏

CPU 高

症状：

CPU 使用率持续高
响应慢

排查步骤：

# 1. 查看线程 CPU 使用
top -H -p <pid>

# 2. 查看线程堆栈
jstack <pid> > thread_dump.txt

# 3. 找到高 CPU 线程
# 将线程 ID 转换为十六进制
printf "%x" <tid>

# 4. 在 thread_dump.txt 中查找
grep <hex_tid> thread_dump.txt

死锁

症状：

应用无响应
线程 BLOCKED

排查步骤：

# 1. 打印线程堆栈
jstack -l <pid> > thread_dump.txt

# 2. 查找死锁
grep -A 20 "Found one Java-level deadlock" thread_dump.txt

# 3. 分析死锁原因
# 查看锁的持有者和等待者
# 修复代码中的锁顺序问题

GC 停顿时间长

症状：

GC 停顿时间长
请求超时

排查步骤：

# 1. 查看 GC 日志
grep "Pause" gc.log

# 2. 分析 GC 停顿时间
# 使用 GCViewer 可视化

# 3. 调整参数
# 减小堆大小
# 调整 GC 线程数
# 调整停顿时间目标