Java性能分析工具的介绍

背景

性能诊断是软件工程师在日常工作中需要经常面对和解决的问题，在用户体验至上的今天，解决好应用的性能问题能带来非常大的收益。Java 作为最流行的编程语言之一，其应用性能诊断一直受到业界广泛关注。可能造成 Java 应用出现性能问题的因素非常多，例如线程控制、磁盘读写、数据库访问、网络I/O、垃圾收集等。想要定位这些问题，一款优秀的性能诊断工具必不可少。

Java 性能诊断工具简介

在 Java 的世界里，有许多诊断工具可供选择，既包括像 jmap、jstat 这样的简单命令行工具，又包括 JVisualvm、JProfiler 等图形化综合诊断工具，同时还有 SkyWalking、ARMS 这样的针对分布式应用的性能监控系统。下面分别对其进行介绍。

简单命令行工具

JDK 内置了许多命令行工具，它们可用来获取目标 JVM 不同方面、不同层次的信息。

jinfo - 用于实时查看和调整目标 JVM 的各项参数。

jstack - 用于获取目标 Java 进程内的线程堆栈信息，可用来检测死锁、定位死循环等。

jmap - 用于获取目标 Java 进程的内存相关信息，包括 Java 堆各区域的使用情况、堆中对象的统计信息、类加载信息等。

jstat - 一款轻量级多功能监控工具，可用于获取目标 Java 进程的类加载、JIT 编译、垃圾收集、内存使用等信息。

jcmd - 相比 jstat 功能更为全面的工具，可用于获取目标 Java 进程的性能统计、JFR、内存使用、垃圾收集、线程堆栈、JVM 运行时间等信息。

图形化综合诊断工具

使用上述命令行工具或组合能帮您获取目标 Java 应用性能相关的基础信息，但它们存在下列局限：

无法获取方法级别的分析数据，如方法间的调用关系、各方法的调用次数和调用时间等(这对定位应用性能瓶颈至关重要)。

要求用户登录到目标 Java 应用所在的宿主机上，使用起来不是很方便。

分析数据通过终端输出，结果展示不够直观。

下面介绍几款图形化的综合性能诊断工具。

JVisualvm

JVisualvm是 JDK 内置的可视化性能诊断工具，它通过 JMX、jstatd、Attach API 等方式获取目标 JVM 的分析数据，包括 CPU 使用率、内存使用量、线程堆栈信息等。此外，它还能直观地展示 Java 堆中各对象的数量和大小、各 Java 方法的调用次数和执行时间等。

JProfiler

JProfiler是由 ej-technologies 公司开发的一款 Java 应用性能诊断工具。它聚焦于四个重要主题上。

方法调用 - 对方法调用的分析可以帮助您了解应用程序正在做什么，并找到提高其性能的方法。

内存分配 - 通过分析堆上对象、引用链和垃圾收集能帮您修复内存泄漏问题，优化内存使用。

线程和锁 - JProfiler 提供多种针对线程和锁的分析视图助您发现多线程问题。

高级子系统 - 许多性能问题都发生在更高的语义级别上。例如，对于JDBC调用，您可能希望找出执行最慢的 SQL 语句。JProfiler 支持对这些子系统进行集成分析。

分布式应用性能诊断

如果只需要诊断单机 Java 应用的性能瓶颈，上面介绍的诊断工具就已经够用了。但随着现代系统架构逐渐从单体转变为分布式、微服务，单纯使用上述工具往往无法满足需求，这时就需要借助Jaeger、ARMS、SkyWalking这些分布式追踪系统提供的全链路追踪功能。分布式追踪系统种类繁多，但实现原理都大同小异，它们通过代码埋点的方式记录 tracing 信息，通过 SDK 或 agent 将记录的数据传输至中央处理系统，最后提供 query 接口对结果进行展示和分析，想了解更多分布式追踪系统的原理可参考文章开放分布式追踪(OpenTracing)入门与 Jaeger 实现。

以上就是关于“Java性能分析工具的介绍”，如果您想了解更多相关信息，不妨来关注一下星辉的Java开发工具，相信会对大家有所关注。