硬核：JVM性能调优，有哪些好用的内存分析神器？
对于高并发访问量的电商、物联网、金融、社交等系统来说，jvm内存优化是非常有必要的，可以提高系统的吞吐量和性能。通常调优的首选方式是减少fgc次数或者fgc时间，以避免系统过多地暂停。fgc达到理想值后，比如一天或者两天触发一次fgc。fct时间优化为100～300毫秒后，再减少younggc次数或者younggc时间，younggc仍然会消耗cpu资源，优化younggc调用次数和消耗的cpu资源，可以提高系统的吞吐量。 优化gc前，必须获取gc的实际使用情况，最好的方式是通过cg log收集垃圾回收日志，通过一些可视化工具查看垃圾回收分析数据，比如gceasy。持续优化和对比优化前后的gc log，能确认吞吐量和性能是否得到提升。
下面推荐几个常用的内存分析命令和工具
jstat命令 jdk自带的jstat命令用于查看虚拟机垃圾回收的情况，如下命令使用gcutil参数输出堆内存使用情况统计：
jstat –gcutil -h 20 pid 1000 100 此命令显示进程为pid的内存使用汇总，1000毫秒输出一次，总共输出100行。-h 20表示每20行输出一次表头。-gcutil表示显示jvm内存使用汇总统计：
列表显示了虚拟机各个代的使用情况，描述了堆内存的使用占比和垃圾回收次数，以及占用时间，具体含义如下：
s0，第一个幸存区使用比值。 s1，第二个幸存区的使用率。 e，伊甸园区的使用比值。 o，老年代。 m，方法区、元空间使用率。 ccs，压缩使用比值。 ygc，年轻代垃圾回收次数。 ygct，年轻带垃圾回收占用时间。 fgc，全局垃圾回收次数，这对性能影响至关重要。 fgct，全局垃圾回收的消耗时间。 gct，总的垃圾回收时间。 可以看到s0、s1、e变化频率高，说明程序在频繁创建生命周期短的对象，fgc为0，表示还未做过全局垃圾回收。如果fgc变化频率很高，则说明系统性能和吞吐量将下降，或者可能出现内存溢出。
其他查看汇总信息的常用选项如下：
-gc，类似gcutil，gcutil以百分比形式显示内存的使用情况，gc显示的是内存占用的字节数，以kb的形式输出堆内存的使用情况。
-gccause，类似gcutil，额外输出gc的原因。
jmap命令 jmap命令用于保存虚拟机内存镜像到文件中，然后可以使用jvisualvm或者mat工具进行进一步分析。命令如下：
jmap -dump:format=b,file=filename.hprof pid 需要注意，实际系统会有2gb到8gb内存，此命令会导致虚拟机暂停工作1～3秒。还有一种是被动获取方式，当虚拟机出现内存溢出的时候，会主动“dump”内存文件。添加虚拟机启动参数：
-xx:+heapdumponoutofmemoryerror -xx:heapdumppath=/tmp/heapdump.hprof 当虚拟机判断达到内存溢出触发条件的时候，会有如下输出并保存镜像文件：
java.lang.outofmemoryerror: java heap spacedumping heap to heapdump.hprof ... 当获得镜像文件后，打开jvisualvm工具，选择菜单“file”，点击装入，选择我们保存过的dump文件，这时面板会打开内存镜像文件。打开较大的内存镜像文件需要较长的时间，需要耐心等候，其他工具，如mat，或者商业的yourkit java profiler打开镜像文件更快，分析功能更强大。
gceasy gceasy是一个分析gc日志文件的在线网站，能根据上传的gc日志，以图表形式显示gc回收过程和统计数据。下图显示的是gc性能的统计情况，如吞吐量显示为99.935%，说明只有少量cpu资源用于垃圾回收。最长的gc时间是20毫秒，属于正常范围。在测试jvm参数调整是否能增加吞吐量，减小垃圾回收占用的cpu时，可以使用这个统计功能。
下图统计了gc总的时间和回收的字节数，也显示了full gc的统计情况。
jmc java mission control简称jmc，是jdk自带的工具，是一个高性能的对象监视、管理、产生时间分析和诊断的工具套件，笔者主要用来追踪热点代码与热点线程，是主要的内存优化调优工具。
类似jvisualvm，通过jmx连接进入jmc控制台。
通过连接到远程jvm进程后，可以执行飞行记录（flightrecord），选择飞行记录存放的路径与执行时间即可，如下图所示。需要注意的是，执行飞行记录功能时会对当前jvm进程有一定的性能影响（大约为5%～10%），所以建议jmc连接隔离环境中的服务器并执行飞行记录功能。
通过一段时间的记录，飞行记录可以反映线程的繁忙程度，以及cpu的热点方法。
使用热点方法可以直接找到最耗时的几个方法，对热点方法重点优化就可以使cpu的使用率下降一大截。
飞行记录还可以反映内存增长的热点方法，以及显示单位时间内创建的最多对象的方法。下图为找到的内存对象中创建的最多的char[]的方法，一个是fastjson，另一个是kryo。
小结：通过jmc的热点方法的统计结果可以有针对性地进行优化，笔者通过对线上系统进行优化使得cpu使用率下降了40%、内存gc频率下降了100%以上。
mat mat是memory analyzer的简称，它是一款功能强大的java堆内存分析器，可以分析具有数亿个对象的内存镜像，快速计算对象大小，自动找到嫌疑的泄漏对象并形成内存泄漏报告。mat是基于eclipse开发的，是一款免费的内存镜像分析工具，是笔者发现内存泄漏原因的主要工具。
通过file-open heap dump可以打开内存镜像文件，显示内容如下图所示。
它提供了leak suspects 报告，输出有可能发生内存泄漏的对象。
oql oql语句类似sql语句，可以在visualvm、mat等大多数内存镜像分析工具中执行，完成对象查找任务。
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列表显示了虚拟机各个代的使用情况，描述了堆内存的使用占比和垃圾回收次数，以及占用时间，具体含义如下：
s0，第一个幸存区使用比值。 s1，第二个幸存区的使用率。 e，伊甸园区的使用比值。 o，老年代。 m，方法区、元空间使用率。 ccs，压缩使用比值。 ygc，年轻代垃圾回收次数。 ygct，年轻带垃圾回收占用时间。 fgc，全局垃圾回收次数，这对性能影响至关重要。 fgct，全局垃圾回收的消耗时间。 gct，总的垃圾回收时间。 可以看到s0、s1、e变化频率高，说明程序在频繁创建生命周期短的对象，fgc为0，表示还未做过全局垃圾回收。如果fgc变化频率很高，则说明系统性能和吞吐量将下降，或者可能出现内存溢出。
其他查看汇总信息的常用选项如下：
-gc，类似gcutil，gcutil以百分比形式显示内存的使用情况，gc显示的是内存占用的字节数，以kb的形式输出堆内存的使用情况。
-gccause，类似gcutil，额外输出gc的原因。
jmap命令 jmap命令用于保存虚拟机内存镜像到文件中，然后可以使用jvisualvm或者mat工具进行进一步分析。命令如下：
jmap -dump:format=b,file=filename.hprof pid 需要注意，实际系统会有2gb到8gb内存，此命令会导致虚拟机暂停工作1～3秒。还有一种是被动获取方式，当虚拟机出现内存溢出的时候，会主动“dump”内存文件。添加虚拟机启动参数：
-xx:+heapdumponoutofmemoryerror -xx:heapdumppath=/tmp/heapdump.hprof 当虚拟机判断达到内存溢出触发条件的时候，会有如下输出并保存镜像文件：
java.lang.outofmemoryerror: java heap spacedumping heap to heapdump.hprof ... 当获得镜像文件后，打开jvisualvm工具，选择菜单“file”，点击装入，选择我们保存过的dump文件，这时面板会打开内存镜像文件。打开较大的内存镜像文件需要较长的时间，需要耐心等候，其他工具，如mat，或者商业的yourkit java profiler打开镜像文件更快，分析功能更强大。
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下图统计了gc总的时间和回收的字节数，也显示了full gc的统计情况。
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使用热点方法可以直接找到最耗时的几个方法，对热点方法重点优化就可以使cpu的使用率下降一大截。
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