1. 引言
Java开发工具包（JDK）内置了强大的诊断工具集，用于监控、分析和调试Java应用程序。这些工具涵盖了从进程管理、内存分析到性能监控的各个方面。本文将介绍一些最常用的Java开发工具，包括jps、jmap、jstat、jcmd、jstack、jvisualvm等，并提供它们的具体应用场景及使用方法，来帮助开发者快速定位运行时问题。
JDK诊断工具全解析与实战指南
一、核心命令行工具详解
1. 进程管理工具 jps
场景
jps是Java自带的一个命令行工具，用于显示当前系统中所有Java应用程序的简要信息。它对于快速获取运行中的Java进程ID（PID）及其主类名非常有用，尤其是在需要连接到特定进程进行进一步分析或管理时。
使用方法
- 查看所有Java进程的基本信息：只需简单地执行
jps命令。 - 获取更详细的信息：可以通过添加参数如
-l来显示完整包路径的主类名，-m来查看传递给main方法的参数，或者-v来查看传递给JVM的选项。在Linux系统中，常使用ps -ef | grep java来过滤出所有包含“java”字符串的进程的详细信息。有了jps可以精确地定位到特定的Java应用程序的进程。如果只是为了查java程序的进程号，jps -l可能会更加简洁的列出你想查找的内容。
jps -q
jps -l
jps -v
jps -m
| 参数 | 功能说明 | 示例 |
|---|
| -q | 只显示 PID | jps -q → 38721 |
| -m | 显示 main 方法参数 | jps -m → 38721 MyApp arg1 |
| -l | 显示完整包名/jar路径 | jps -l → com.example.Main |
| -v | 显示 JVM 参数 | jps -v → -Xmx1024m |
| -V | 显示 JVM 参数（不包含应用参数） | jps -V → -XX:MaxPermSize=256m |
2. 内存分析工具 jmap
场景
jmap用于生成Java堆的快照（heap dump），这对于诊断内存泄漏等问题至关重要。此外，它还可以显示Java进程的内存映射或共享对象统计信息。
使用方法
- 创建堆转储文件：
jmap -dump:format=b,file=heap.bin <pid>，其中<pid>为Java进程ID。 - 查看对象分配直方图：
jmap -histo <pid>可以列出每个类实例的数量和总大小。
1. 标准参数
jmap [option] <pid>
| 参数 | 功能说明 | 注意事项 |
|---|
| -heap | 显示堆内存分布 | 可能导致服务暂停 |
| -histo[:live ] | 对象内存直方图统计 | live 参数触发 Full GC |
| -clstats | 类加载器统计（JDK8+） | 需要 attach 权限 |
| -finalizerinfo | 显示等待 finalization 的对象 | 输出信息有限 |
| -dump: | 生成堆转储文件 | 示例：format=b,file=heap.bin |
2. 堆转储选项
jmap -dump:live,format=b,file=heap.hprof 38721
| 选项 | 说明 |
|---|
| live | 只转储存活对象 |
| format=b | 二进制格式（必须） |
| file= | 输出文件名 |
| compression=6 | 压缩级别（0-9，JDK13+） |
3. 线程分析工具 jstack
场景
jstack用来生成Java进程的线程转储，这有助于理解程序在某一时刻的线程状态，主要用于捕获线程执行堆栈 、诊断死锁/CPU热点 。 对于排查死锁、响应慢等问题特别有效。
使用方法
- 打印线程转储：
jstack <pid>直接输出线程转储信息到标准输出。 - 将线程转储保存到文件：
jstack <pid> > thread_dump.txt
jstack -l <pid>
jstack -F <pid>
jstack -m <pid>
| 参数 | 功能说明 | 使用场景 |
|---|
| -F | 强制生成线程快照 | 进程无响应时使用 |
| -l | 显示锁信息（长格式） | 分析死锁必备 |
| -m | 混合模式（显示 native 栈） | JNI 调用问题分析 |
| -J | 传递参数到 JVM | 示例：-J-d64 使用64位模式 |
4. 统计监控工具 jstat
场景
jstat提供了对Java应用程序性能和资源使用的监控能力，特别是关于垃圾回收（GC）、编译时间等方面的统计数据。
使用方法
- 监控垃圾回收活动：
jstat -gcutil <pid> 1000每秒打印一次GC统计信息。
jstat -gcutil <pid> 1000 5
jstat -class <pid>
jstat -compiler <pid>
核心监控选项
| 参数 | 监控指标 | 关键字段说明 |
|---|
| -gc | 堆内存各区域容量 | EC/EU: Eden区容量/使用量 |
| -gccapacity | 内存池最大/最小容量 | OGCMN: 老年代最小容量 |
| -gcutil | 内存使用百分比 | O: Old区使用率，FGC: Full GC次数 |
| -gccause | GC 原因统计 | LGCC: 上次GC原因 |
| -gcnew | 新生代详细统计 | TT/MTT: 晋升阈值 |
| -gcold | 老年代元空间统计 | MU: 元空间使用量 |
| -compiler | JIT 编译统计 | Failed: 编译失败次数 |
| -class | 类加载统计 | Loaded: 已加载类数量 |
5.查看/修改 JVM 参数jinfo
场景
jinfo是一个非常实用的命令行工具，用于实时查看和修改正在运行中的Java应用程序的系统属性和JVM标志。它特别适用于需要动态调整JVM参数或检查某个Java进程是否启用了特定的JVM选项时使用。这对于调试、性能调优以及故障排查都非常有帮助。
使用方法
- 查看所有JVM标志：可以通过
jinfo -flags <pid>来查看指定Java进程的所有JVM启动参数。 - 修改JVM标志（仅限可变标志）：对于支持动态修改的JVM标志，可以使用
jinfo -flag [+|-]<name>=<value> <pid>的形式进行在线调整。请注意，并非所有的JVM标志都支持这种操作方式。
jinfo [option] <pid>
| 参数 | 功能说明 | 示例 |
|---|
| -flags | 显示所有参数 | jinfo -flags 38721 |
| -sysprops | 显示系统属性 | jinfo -sysprops 38721 |
| 查看具体参数值 | jinfo MaxHeapSize 38721 |
| -flag = | 动态修改参数 | jinfo -flag +HeapDumpOnOutOfMemoryError 38721 |
二、高级诊断工具专题
全能诊断工具 jcmd（JDK 7+）
场景
jcmd是一个多功能工具，它可以向正在运行的Java进程中发送各种诊断命令，例如触发堆转储、线程转储、GC日志记录等。
使用方法
jcmd <pid> help
jcmd <pid> VM.flags
jcmd <pid> GC.heap_dump filename=heap.hprof
jcmd <pid> Thread.print
版本功能差异：
| 功能 | JDK 8 支持 | JDK 11+ 增强功能 |
|---|
| JFR 控制 | ❌ | ✅ 基础功能免授权 |
| Native 内存分析 | ❌ | ✅ 支持详细NMT数据 |
| 诊断命令数量 | 40+ | 60+（新增网络诊断等命令） |
1. 基础命令
jcmd <pid> help
| 命令分类 | 示例命令 | 功能说明 |
|---|
| JVM 信息 | VM.version | 显示 JVM 版本 |
| VM.command_line | 显示启动命令 |
| 内存分析 | GC.class_histogram | 类实例统计 |
| GC.heap_dump filename=heap.hprof | 生成堆转储 |
| 线程分析 | Thread.print | 生成线程快照 |
| Thread.dump_to_file -format=text filename=threads.txt | 导出线程信息 |
2. 高级诊断（JDK11+）
| 命令 | 功能说明 |
|---|
JVMTI.data_dump | 生成 JVMTI 数据转储 |
Compiler.codecache | 显示代码缓存使用情况 |
VM.native_memory | Native 内存分析 |
3. 飞行记录器 JFR（JDK 11+）
jcmd <pid> JFR.start name=app_profile duration=60s filename=recording.jfr
jcmd <pid> JFR.dump name=app_profile filename=recording.jfr
| 参数 | 作用说明 | 推荐配置 |
|---|
| name | 记录会话名称 | 建议使用有意义的命名 |
| duration | 记录持续时间 | 生产环境建议5-10分钟 |
| filename | 输出文件路径 | 确保磁盘空间充足 |
三、 图形化工具
| 工具 | 功能特点 |
|---|
| JConsole | 实时监控堆/线程/类加载/MBean |
| VisualVM | 支持堆转储分析/CPU Profiling/线程跟踪（需安装插件） |
| MAT | Eclipse Memory Analyzer（需单独下载） |
JConsole、VisualVM和MAT都是针对Java虚拟机（JVM）的性能分析和监控工具，它们在Java开发领域中发挥着重要作用。三者均提供对内存、线程和GC行为的分析能力，但在功能侧重上形成互补：JConsole作为轻量级监控工具，通过JMX协议实现实时指标可视化，适合基础性能观测；VisualVM作为集成化分析平台，兼具实时监控、CPU/内存采样分析、线程追踪等综合能力，支持插件扩展实现高级诊断；MAT则专精于堆转储文件的深度解析，通过对象支配树、内存泄漏检测等特性，为内存类问题提供根源性诊断方案。具体使用方案，将在下一篇文章详细介绍，敬请期待！
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