JVM问题排查工具：Serviceability-Agent介绍

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简单介绍

构建高性能的Java应用过程中，必然会遇到各种各样的问题，像CPU飙高、内存泄漏、应用奔溃，以及其他疑难杂症，这时可以使用Serviceability Agent（SA）。SA是JDK提供的一个强大的调试工具集，适用于语言层和虚拟机层，支持调试运行着的Java进程、core文件和虚拟机crash之后的dump文件。

SA的优点：可以呈现出类对象、能够识别出Java堆、堆边界、堆内对象、载入的类描述、栈内存、线程状态等信息。

安装

首先，我使用的操作系统版本是：macOS 10.12.6进。SA提供了两个调试工具：图形化的调试工具（HSDB）和命令行工具（CLHSDB）。这里我们演示下如何在Mac下启动SA HSDB。

设置JAVAHOME变量：export JAVAHOME=/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_101.jdk/Contents/Home/
SA HSDB的入口在$JAVAHOME/lib/sa-jdi.jar中，main方法在sun.jvm.hotspot.HSDB中，因此使用命令：sudo java -cp $JAVAHOME/lib/sa-jdi.jar sun.jvm.hotspot.HSDB，就可以启动HSDB调试器（入下图所示）

使用模式

单击左上角的File按钮可以看到：下拉框里指出了SA HSDB的三种使用模式：

链接到本地Hotspot进程上；
链接到core文件；
连接到远程的服务器进行Debug；

入门示例

这里我以自己维护的一个Java应用为例，演示了SA HSDB最重要的一些功能。我在本地启动了该服务，使用jps -l命令可以看到该服务的PID是51926，我使用第一种调试模式。

SA是快照调试器，因此，当在上图中点击OK的时候，account的Java进程会被暂停，直到我们断开对该进程的调试，而SA HSDB显示的则是SA刚刚链接上account进程那个时间点的进程快照，入下图所示。

常用工具

左侧的下拉列表主要是一些常用的工具，分别介绍如下【其他功能暂时不常用，可以遇到问题了再研究】：

类浏览器（Class Browser）：可以查看account的Java进程中载入的类；遇到OOM异常时，可以使用这个工具分析有哪些类是不需要载入的，当然，也可以分析希望载入但是没载入的情况；

死锁检测（Deadlock Detection）：检测Java代码层面的死锁，如果线程中存在死锁，则会显示线程死锁的信息和他们等待的锁；
对象检视器（Interceptor）：可以查看Java线程对象的基本信息，也可以查看虚拟机内部的C 结构体信息；

对象直方图（Object Histogram）：可以查看当前堆内存中对象的直方图，该工具在排查内存泄漏和OOM类问题的时候非常有效

快捷图标

右侧的小窗口上面有四个图表，是一些快捷方式；分别介绍如下：

进程检视器：给出线程对象的VM中间表示形式（即开发者可以看懂的格式）
栈内存：显示选中进程的栈内存数据

左起第1栏是内存地址，请让我提醒一下本文里提到“内存地址”的地方都是指虚拟内存意义上的地址，不是“物理内存地址”，请不要弄混了这俩概念；
第2栏是该地址上存的数据，以字宽为单位，本文例子中我是在macOS上跑64位的JDK8的HotSpot VM，字宽是64位（8字节）；
第3栏是对数据的注释，竖线表示范围，横线或斜线连接范围与注释文字
1. 栈调用路径：显示线程的调用路径，可以看到方法名和地址，并能超链到方法的详细信息
2. 线程的基本信息：包括线程状态、线程ID等等

SA的其他工具

FinalizerInfo：该工具可用于打印出目标虚拟机所有可销毁对象的详细信息；
HeapDumper：该工具可以用hprof格式转储Java堆的快照信息（类似于jmap命令）；
永生代信息统计（PermStat）：该工具用于打印出目标虚拟机中永生代的统计信息；Obje
PMap：该工具用于打印出目标虚拟机进程的内存映射信息；
对象直方图（Object Histogram）：对象直方图不仅可以在HSDB和CLHSDB中使用，还可以单独使用；
OQL：该工具提供了类似脚本语言的命令，可以通过执行结构化对象查询语句，可以像写SQL一样，在Java堆中查找指定的对象；
ClassDump：使用该工具可以导出目标虚拟机进程加载的类。

参考资料

《Java性能调优指南》
Java ServiceabilityAgent(HSDB)使用和分析
借HSDB来探索HotSpot VM的运行时数据
Java七武器系列长生剑 -- Java虚拟机的显微镜 Serviceability Agent