一、前言

在数字世界中，Java作为一种流行的编程语言，广泛应用于开发各种类型的应用程序。然而，在开发过程中，不可避免地会出现各种问题。本文将探讨一些用于诊断和排查Java问题的工具。

二、Java问题诊断和排查工具

1、JDK自带工具

在JDK的bin目录下有很多命令行工具：
可以看到各个工具的大小基本上都稳定在27kb左右，这个不是JDK开发团队刻意为之的，而是因为这些工具大多数是 jdk\lib\tools.jar 类库的一层薄包装而已，他们的主要功能代码是在tools类库中实现的。

命令行工具的好处是：当应用程序部署到生产环境后，无论是直接接触物理服务器还是远程telnet到服务器上都会受到限制。而借助tools.jar类库里面的接口，我们可以直接在应用程序中实现功能强大的监控分析功能。

2、常用命令

1、jps：查看本机java进程信息

2、jstack：打印线程的栈信息，制作 线程dump文件

3、jmap：打印内存映射信息，制作 堆dump文件

4、jstat：性能监控工具

5、jhat：内存分析工具，用于解析堆dump文件并以适合人阅读的方式展示出来

6、jconsole：简易的JVM可视化工具

7、jvisualvm：功能更强大的JVM可视化工具

8、javap：查看字节码

3、JAVA Dump：

JAVA Dump就是虚拟机运行时的快照，将虚拟机运行时的状态和信息保存到文件中，包括：

线程dump：包含所有线程的运行状态，纯文本格式

堆dump：包含所有堆对象的状态，二进制格式

3.1、jps

显示当前所有java进程pid的命令，我们可以通过这个命令来查看到底启动了几个java进程（因为每一个java程序都会独占一个java虚拟机实例），不过jps有个缺点是只能显示当前用户的进程id，要显示其他用户的还只能用linux的ps命令。

执行jps命令，会列出所有正在运行的java进程，其中jps命令也是一个java程序。前面的数字就是进程的id，这个id的作用非常大，后面会有相关介绍。

jps -help：

jps -l 输出应用程序main.class的完整package名或者应用程序jar文件完整路径名

jps -v 输出传递给JVM的参数

jps失效

我们在定位问题过程会遇到这样一种情况，用jps查看不到进程id，用ps -ef | grep java却能看到启动的java进程。

要解释这种现象，先来了解下jps的实现机制：

java程序启动后，会在目录/tmp/hsperfdata_{userName}/下生成几个文件，文件名就是java进程的pid，因此jps列出进程id就是把这个目录下的文件名列一下而已，至于系统参数，则是读取文件中的内容。

我们来思考下：如果由于磁盘满了，无法创建这些文件，或者用户对这些文件没有读的权限。又或者因为某种原因这些文件或者目录被清除，出现以上这些情况，就会导致jps命令失效。

如果jps命令失效，而我们又要获取pid，还可以使用以下两种方法：

1、top | grep java
2、ps -ef |grep java

3.2、jstack

主要用于生成指定进程当前时刻的线程快照，线程快照是当前java虚拟机每一条线程正在执行的方法堆栈的集合，生成线程快照的主要目的是用于定位线程出现长时间停顿的原因，如线程间死锁、死循环、请求外部资源导致长时间等待。

3.3、jmap

主要用于打印指定java进程的共享对象内存映射或堆内存细节。

堆Dump是反映堆使用情况的内存镜像，其中主要包括系统信息、虚拟机属性、完整的线程Dump、所有类和对象的状态等。一般在内存不足，GC异常等情况下，我们会去怀疑内存泄漏，这个时候就会去打印堆Dump。

3.3.1、jmap -heap pid:查看堆使用情况

3.3.2、jmap -histo pid：查看堆中对象数量和大小

打印的信息分别是：序列号、对象的数量、这些对象的内存占用大小、这些对象所属的类的全限定名

如果是内部类，类名的开头会加上*，如果加上live子参数的话，如jmap -histo：live pid，这个命名会触发一次FUll GC，只统计存活对象

3.3.3、jmap -dump:format=b,file=heapdump pid：将内存使用的详细情况输出到文件

然后使用jhat命令查看该文件：jhat -port 4000 文件名 ，在浏览器中访问http:localhost:4000/

3.4、jstat

jstat是一个用于监控Java虚拟机（JVM）性能的命令行工具。它可以提供关于Java应用程序的垃圾收集（GC）、编译任务和其他运行时统计信息。jstat工具是基于命令行的，可以用来生成和显示JVM的性能统计信息。

jstat工具的使用方法如下：

1. 打开命令行终端。
2. 输入以下命令格式：

jstat -<option> [<interval> [<count>]] <vmid>

其中，<option>是指你想要查看的统计信息，比如编译任务的数量可以使用-compiler，垃圾收集可以使用-gc等。<interval>和<count>是用于连续地重复地收集数据的，比如你可以设置每500毫秒收集一次数据，共收集10次。<vmid>是虚拟机标识符，它是一个整数值，可以通过jps命令查看到。

例如，如果我们想要查看编号为1234的Java应用程序的垃圾收集统计信息，可以输入以下命令：

jstat -gc 1234

运行结果将会显示关于垃圾收集的各种统计信息，包括新生代、老年代的使用情况，垃圾回收的次数和时间等。

jstat是一个非常实用的工具，它可以帮助我们诊断和解决Java应用程序的性能问题。通过使用jstat，我们可以更好地了解JVM的运行情况，从而优化应用程序的性能。

三、总结

该命令适用的场景是程序内存不足或者GC频繁，这时候很可能是内存泄漏。通过用以上命令查看堆使用情况、大量对象被持续引用等情况。

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