Java应用程序性能监控工具

时间：2021-06-19 19:50:45

简介

当一个软件系统完成基本功能上线运行后，如前期设计不佳，后面很容易出现内存和性能问题。解决这些问题有多种途径，其中最为常用的方式：借助监控工具，直接找到问题点（或某个范围），然后仔细研究代码，找出根因并整改。本文仅对性能类问题做深入探讨

当程序出现性能问题后，最直接的表现是：系统请求响应变慢、CPU持续居高不下，常见可能导致性能问题的操作：

1）频繁的I/O操作（比如：网络，本地文件读写）；
2）频繁的申请较大内存，导致系统频繁Full GC；
3）由于程序自身bug，导致系统进入死循环或其它耗时逻辑中；
4）不当的锁保护（力度过大），导致响应线程等待；
5）其它...

有些性能问题，只有系统上到一定的压力下，才表现出来。为避免，就要求我们在日常的编码中要勤思考

Java性能问题分析工具概述

  • HPROF

Java自带的分析工具,通过实现Java Virtual Machine Tool Interface（JVM TI），监控虚拟机类加载、方法调用等事件，对其做数据收集，从而统计出性能数据。

参考：http://docs.oracle.com/javase/7/docs/technotes/samples/hprof.html

  • VisualVM

JDK自带的分析工具,JDK_1.6.23之后的版本才带着个工具，监控一段时间后，收集快照，可以找到耗时点 

Java应用程序性能监控工具

参考：http://visualvm.java.net

  • jProfiler

一款商业工具，需要付费，但其功能非常强大，不仅可以分析性能问题，还可以分析诸如：内存泄露、线程同步等问题，该工具使用比较广

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

  • YourKit

类似jProfiler，需要付费，其功能没有jProfiler强大，但运行速度更流畅些,具体没使用过

参考：http://www.yourkit.com/overview/index.jsp

监控方式

  • 1)日志：
通过System.currentTimeMillis()，在待检测逻辑前后分别获取系统时间戳，做差值计算后，输出至控制台或文件；
其最大缺点是要该代码，对业务逻辑浸入大；
  • 2)事件：
采用 JVMTI（JVM Tools Interface）API 来捕捉诸如方法调用、类载入、类卸载、进入/离开线程等事件，然后基于这些事件进行程序行为的分析，JVMTI需要使用C/C++编写实现代码
  • 3)抽样（sampling）：
每隔一段时间中断系统，收集当前的调用栈信息，基于这些信息得到函数的调用关系图及每个函数的 CPU 使用信息;
缺点是：分析不是非常精确的，但几乎不影响目标程序的运行速度。
  • 4)字节码注入 (BCI)
在运行期，动态在目标程序中添加profiler逻辑片段，实时收集方法、内存等信息;
缺点是：影响程序运行速度，但其统计的耗时百分比是比较准确的

PerfMonitorTool详细介绍

本工具是基于方式4)字节码注入 (BCI)+javaagent技术实现,如下图所示：

Java应用程序性能监控工具Java应用程序性能监控工具

  • Java agent:
主要作用是向JVM虚拟机中注册一个代理，从而可以监控类加载
  • ASM:
是一种动态修改Java字节码技术，纯Java实现，通过其提供的方法，可以在加载类过程中，完成对待监控类方法对应字节码的修改
[延伸]：bTrace也可以实现，其功能更强大
  • 前期准备
1)安装Bytecode Outline插件:
  在Eclipse中："Help->EclipseMarketplace...”，查找“Bytecode Outline”,点击安装;
  完成安装后，我们就可以打开该视图，从而可以查看java到ASM字节码之间的映射关系:
Java应用程序性能监控工具
2)使用agent的类注意点：
  需要在其jar包对应MANIFEST.MF文件中添加如下属性项：Premain-Class: com.ucweb.profile.Main,其中Main类中有如下签名方法
  public static void premain(String args, Instrumentation inst)
  agent包依赖ASM库，在其jar包对应MANIFEST.MF文件中添加如下属性项：
  Class-Path: asm-all-3.3.1.jar
  最终对应的MANIFEST.MF文件内容大致如下：
Java应用程序性能监控工具

  • 源码路径：
 https://hg.ucweb.local/repos/users/yuyj/perf_monitor 请参考工程目录下ReadMe.txt
  • 部署运行，请参考：
 部署_Java应用程序性能监控工具

参考资料

http://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-lo-profiling/?ca=drs- 常用Java Profiling 工具的分析

http://docs.oracle.com/javase/7/docs/technotes/samples/hprof.html SUN官方hprof工具介绍

http://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-lo-jpda2/ JVMTI介绍

http://www.importnew.com/1486.html 深入了解JVM虚拟机

http://asm.ow2.org/index.html ASM介绍

http://jiprof.sourceforge.net/ Java Interactive Profiler

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