Java应用性能监控系统

使用JMX(Java Management Extensions)简易实现，提供对类加载监控、内存监控、线程监控。获取Java应用本地JVM内存、GC、线程、Class、堆栈、系统数据等。

参考了Java内置的同样使用JMX(Java Management Extensions)实现的监控工具 jconsole，通过JMX系统的MXBean接口，快速获取Java应用JVM数据。

文档

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JMX

JDK内置了一些监控JVM的API接口，就是java.lang.management包，其中提供了很多MXBean的接口类用来监控JVM的数据。并且JDK也内置了很多工具用于监控Java应用，其中jconsole就是使用JMX实现的，

名称

解释

ClassLoadingMXBean

获取类装载信息，已装载、已卸载量

CompilationMXBean

获取编译器信息

GarbageCollectionMXBean

获取GC信息，但他仅仅提供了GC的次数和GC花费总时间

MemoryManagerMXBean

提供了内存管理和内存池的名字信息

MemoryMXBean

提供整个虚拟机中内存的使用情况

MemoryPoolMXBean

提供获取各个内存池的使用信息

OperatingSystemMXBean

提供操作系统的简单信息

RuntimeMXBean

提供运行时当前JVM的详细信息

ThreadMXBean

提供对线程使用的状态信息

垃圾回收算法

标记-清除算法

如果两个对象间发生引用，那么就将未关联任何引用的对象标记，最后统一回收。缺点：会造成大量不连续的内存碎片。

复制算法

将整个堆内存分为等大小的两块空间，每次仅适用其中的一块。当发生垃圾回收时，将A区中仍存活的对象复制到B区，然后清空A区。缺点：虽然避免了标记-清除算法那样产生大量不连续的内存碎片，但要将整块内存分为两部分代价太大。

标记-整理算法

和标记-清除算法类似，都对为关联任何引用的对象标记，但在清除时不直接回收对象，而是将所有存活的对象移动到一端(端点处)，最后直接清除端边界以外的内存。特点：解决了标记-清除算法产生大量不连续碎片问题，同时解决复制算法对内存分为两块代价太高的问题。

分代收集算法

将整块堆内存分为：新生代、老年代、元数据区(JDK1.7前叫持久区)；其中新生代细分为Eden、Survivor0、Survivor1三块区域。

进入堆内存的对象首先分配在新生代(主要是Eden、Survivor0区，默认Eden:Survivor=8:1)，当新生代发生垃圾回收时(Minor GC)：GC首先回收新生代，将Eden、Survivor0区中仍存活的对象复制到Survivor1区，如果Survivor1区内存不够就将对象直接存放到老年代；如果老年代内存满了就触发Major GC(Full GC，即新生代、老年代都回收)。

元数据区(JDK1.7前叫持久代)主要存放静态文件、Java类、方法等，也称为方法区。持久代和元数据区区别：持久代使用的JVM的堆内存区域；而元数据区直接使用的本地的物理内存。

HotSpot算法实现

可达性分析算法

可达性分析算法主要思想：将内存中的所有对象都分别用一个个节点表示，如果对象之间存在引用那么这两个节点就相互关联；并且存在一个起始节点(GC Roots)，如果一个对象顺着应用链不能到达GC Roots时(即不可达)，这个对象就被判定为死亡，应该被GC回收。

可作为GC Roots的对象：

虚拟机栈(栈帧的本地变量表)中引用的对象。

方法区中类静态属性引用的对象

方法区中常量引用的对象

本地方法栈中Native方法引用的对象

HotSpot

问题引入

HotSpot使用了可达性分析算法判定对象的存活，但依次从GC Root引用链向下寻找对象未免太耗时。

解决办法

HotSpot通过一组OopMap对象记录每个节点引用位置，通过OopMap对象可以准确的知道GC Roots引用链上的引用关系，以此快速判断对象的存活。

问题引入

HotSpot通过指令生成OopMap对象记录对象引用位置，但大量的对象必然需要大量的OopMap对象，也会占用大量的内存空间。

解决办法

HotSpot并不大量生成OopMap对象，而只在特殊位置(称为安全点 Safepoint)生成OopMap对象记录引用链上对象的引用关系，此时GC的发生场所就受到限制，只有在安全点(Safepoint)处才中断线程进行GC。

垃圾收集器

串行收集器

特点

它仅仅使用单线程进行垃圾回收

它是独占式的垃圾回收

进行垃圾回收时，Java应用程序占用的线程都要暂停等待GC回收(Stop-The-World)

举例

Serial -- 单线程(串行)收集器，新生代、老年代收使用串行回收。新生代采用复制算法，老年代采用标记-整理算法

其中众多收集器中只有Serial收集器是单线程(串行)收集器。

并行收集器

特点

多线程(并行)回收

垃圾回收时，同样会暂停应用线程，但不是Stop-The-World；因为使用多线程在多核CPU上，应用线程可能与垃圾回收线程同时进行。

举例

ParNew -- 新生代多线程(并行)收集器；只作用与新生代。启用该收集器(-XX:+UseParNewGC)，新生代采用复制算法，老年代默认使用Serial(串行)收集器(即使用标记-整理算法)

Parallel Scavenge -- 新生代多线程(并行)收集器；只作用于新生代。同样启用该收集器(-XX:+UseParallelGC)，新生代采用复制算法，老年代采用标记-整理算法。与ParNew收集器不同的是更关注系统吞吐量，支持GC自适应调节策略

Parallel Old -- 老年代多线程(并行)收集器；只作用于老年代，采用标记-整理算法。它是Parallel Scavenge收集器的老年代版本，通常配置-XX:+UseParallelOldGC新生代使用ParallelGC收集器、老年代使用ParallelOld收集器

CMS收集器

CMS(Concurrent Mark Sweep)收集器是一种以获取最短路径为目的的回收器，并行收集，基于标记-清除算法实现。

主要通过在不同的阶段标记对应引用关系，当发生GC时，虚拟机能以最快的方式判断对象是否存活。

G1收集器

JDK1.7新增，取代CMS

特点

分代垃圾回收

分区算法，不要求新生代、老年代空间都连续

并行、并发，支持GC线程和用户线程同时进行以提高效率

空间整理：回收过程中会进行对象适当位置调整，减少空间碎片

可预见性：可选取部分区域进行回收，缩小回收范围，减少全局停顿

截图

Java内置监控工具：jconsole(终端输入命令即可打开)

联系

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