技巧:Java性能分析神器-JProfiler详解（一）
优采云 发布时间: 2022-11-02 07:12技巧:Java性能分析神器-JProfiler详解（一）
前段时间在为公司的项目做性能分析，从简单的Log分析（GC日志，postgrep日志，hibernate统计），到通过AOP采集软件运行数据，再到PET测试。感觉花了很多时间，性能也有一定的提升，但总感觉像是在原创时代工作，不可能以简单流畅、极其清晰的方式获得想要的效果。花了一些时间整理学习了之前用过的各种jvm调优和内存分析的工具，包括jps、jstack、jmap、jconsole，JDK自带的，还有IBM的HeapAnalyzer等。虽然这些工具都提供了很多的功能，但它的可用性和便利性远非 IntelliJ 用于 java 开发的水平。偶尔，在云栖社区发现有人推荐Jprofiler，安装版本使用，发现是神器，特此推荐给大家。首先，我声明这个软件是用于商业用途的。网上有很多关于 lisence 的帖子。我会在这里转发，但我绝对不会推荐大家使用破解版！
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然后，转到云栖上的一个文章，然后慢慢开始我们的Jprofiler之旅。
1.什么是JProfiler
JProfiler 是由 ej-technologies GmbH 开发的性能瓶颈分析工具（该公司还开发部署工具）。
其特点：
2.数据采集
Q1。既然 JProfiler 是一个性能瓶颈分析工具，那么这些分析的相关数据是从哪里来的呢？
Q2。JProfiler 如何采集和显示这些数据？
（图2）
A1。分析的数据主要来自以下两部分
1.部分分析接口来自jvm**JVMTI**(JVM Tool Interface)，JDK必须>=1.6
JVMTI 是一个基于事件的系统。分析代理库可以为不同的事件注册处理函数。然后它可以启用或禁用选定的事件
例如：对象生命周期、线程生命周期等信息
2.部分来自instruments类（可以理解为类的重写，增加了JProfiler相关的统计功能）
例如：方法执行时间、次数、方法栈等信息
A2。数据采集原理如图2所示
1.用户在JProfiler GUI中发出监控命令（通常通过点击按钮）
2. JProfiler GUI JVM通过socket（默认端口8849）向被分析jvm中的JProfile Agent发送指令。
3. JProfiler Agent（如果不了解Agent，请看文章Part 3“启动模式”）收到指令后，将指令转换成相关事件或需要监控的指令，注册到JVMTI 或者直接让JProfiler Agent JVMTI 执行一个功能（比如dump jvm内存）
4、JVMTI根据注册的事件采集当前jvm的信息。例如：线程的生命周期；jvm的生命周期；类的生命周期；对象实例的生命周期；堆内存的实时信息等
5. JProfiler Agent将采集好的信息保存在**memory**中，并按照一定的规则进行统计（如果所有数据都发送到JProfiler GUI，对被分析的应用网络会有比较大的影响）
6. 返回 JProfiler GUI Socket。
7. JProfiler GUI Socket将接收到的信息返回给JProfiler GUI Render
8. JProfiler GUI Render 渲染最终显示效果
3.data采集方法及启动方式
A1。JProfier采集 方法分为两种：Sampling (sample采集) 和 Instrumentation
注意：JProfiler 本身并没有指明 采集 类型的数据，这里的 采集 类型是 采集 类型用于方法调用。因为JProfiler的大部分核心功能都依赖于方法调用采集的数据，所以可以直接认为是JProfiler的数据采集类型。
A2：启动模式：
四。JProfiler 核心概念
过滤器：需要分析什么类。有两种类型的过滤器收录和不收录。
（图4）
Profiling Settings: Receipt 采集 strategy: Sampling and Instrumentation，一些数据采集细节可以自定义。
（图5）
Triggers：一般用在**offline**模式下，告诉JProfiler Agent什么时候触发什么行为来采集指定信息。
（图 6）
实时内存：关于类/类实例的信息。比如对象的数量和大小，对象创建的方法执行栈，对象创建的热点。
（图 7）
Heap walker：静态分析一定时间内采集到的内存对象信息，功能强大，好用。传出引用、传入引用、最大对象等。
（图 8）
CPU视图：CPU消耗分布和时间（cpu时间或运行时间）；方法执行图；方法执行统计（最大值、最小值、平均运行时间等）
（图 9）
线程：当前jvm所有线程的运行状态，持有锁的线程的状态，可以dump线程。
（图 10）
Monitors & locks：所有线程持有锁和锁信息
（图 11）
遥测：趋势图（遥测视图），包括堆、线程、gc、类等。
五、实践
为了方便实践，使用JProfiler8自带的一个例子来帮助理解上述相关概念。
JProfiler 自带的例子如下： 模拟内存泄漏和线程阻塞的场景：
具体源码参考：/jprofiler install path/demo/bezier
（图 12）
（图13Leak Memory模拟内存泄漏，模拟阻塞模拟线程间锁的阻塞）
A1。首先我们来分析一下内存泄露的场景：（勾选图13中的Leak Memory来模拟内存泄露）
1、在**Telemetries->Memory**视图中，会看到下图的场景（查看过程中可以间隔执行Run GC功能）：见下图蓝色区域，老年代 gc (**trough**) 后内存大小缓慢增加（理想情况下，这个值应该是稳定的）
（图 14）
点击Live memory->Recorded Objects中的**record allocation data**按钮，开始统计一段时间内创建的对象信息。执行一次**Run GC**后，查看当前对象信息的大小，点击工具栏中的**Mark Current**按钮（其实就是标记当前对象个数。执行一次Run GC，然后继续观察；执行一次Run GC，然后继续观察....最后看看哪些对象在不断GC，数量一直在增加，最后看到的信息可能类似于下图
（图15绿色为标注前的数量，红色为标注后的增量）
分析刚刚记录在Heap walker中的对象信息
（图 16）
（图 17）
点击上图中实例最多的类，右键**Use Selected Instances->Reference->Incoming Reference**。
发现Long数据最终存放在**bezier.BeierAnim.leakMap**中。
（图 18）
在 Allocations 选项卡中，右键单击其中一种方法以查看特定的源代码信息。
（图 19）
【注】：此时问题已经很清楚了。明白为什么图17的实例数一样，为什么fullgc后内存无法回收（老区的一个对象leakMap，put的信息也会进入老区，如果leakMap无法回收，地图中收录的对象无法回收）。
A2。模拟线程阻塞的场景（勾选图13中的模拟阻塞，模拟线程间锁的阻塞）
为了方便区分线程，我将Demo中BezierAnim.java的L236的线程命名为test
public void start() {
thread = new Thread(this, "test");
thread.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);
thread.start();
}
<p>
</p>
正常情况下，如下图所示
（图 20）
在Demo中勾选“模拟阻塞”选项后，如下图（注意下图中的状态图标），测试线程的阻塞状态明显增加。
（图 21）
观察**Monitors & locks->Monitor History**一段时间后，你会发现出现锁的情况有4种。
首先：
AWT-EventQueue-0 线程持有对象锁，处于等待状态。
下图代码表示Demo.block方法调用了object.wait方法。这还是比较容易理解的。
（图 22）
第二：
AWT-EventQueue-0 持有 bezier.BezierAnim$Demo 实例上的锁，测试线程等待线程释放它。
注意下图底部的源代码。这个锁的原因是Demo的blcok方法在AWT和测试线程中。
将被执行并且方法被同步。
（图 23）
第三和第四：
测试线程会继续向 Event Dispatching Thread 提交任务，从而导致对 java.awt.EventQueue 对象锁的竞争。
提交任务的方式如下代码：repaint()和EventQueue.invokeLater
public void run() {
Thread me = Thread.currentThread();
while (thread == me) {
repaint();
if (block) {
block(false);
}
try {
Thread.sleep(10);
} catch (Exception e) {
break;
}
EventQueue.invokeLater(new Runnable() {
@Override
public void run() {
onEDTMethod();
}
});
}
thread = null;
}
（图 24）
6. 最佳实践 JProfiler 会给出一些特殊操作的提示。这时，最好仔细阅读说明。“标记当前”功能在某些场景下非常有效。Heap walker 一般静态分析 Live memory->Recorder objects 中的对象信息，这些信息可能会被 GC 回收，导致 Heap walker 中什么也不显示。这种现象是正常的。您可以在工具栏中的“开始录制”工具栏中配置一次采集的信息。Filter 中的 include 和 exclude 是按顺序排列的。请使用下图左下方的“显示过滤树”来验证顺序。
（图 25） 七。参考 JProfiler 助手：
JVMTI：
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2022年1月11日
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