JProfiler 解決 Java 服務(wù)器的性能跟蹤

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作者：徐建祥（netpirate@gmail.com）

時(shí)間： 2006/01/05

來自：http://www.anymobile.org
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1、摘要..........................................................................1
2、改善服務(wù)器的性能...........................................................1
3、分析器原理...................................................................2
4、JProfiler 簡介...............................................................2
5、JProfiler 特征...............................................................3
6、本地監(jiān)控.....................................................................4
7、遠(yuǎn)程監(jiān)控.....................................................................7
8、參考..........................................................................9

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1 、 摘要

???? ? 改善 Java 服務(wù)器的性能需要模擬負(fù)載下的服務(wù)器。創(chuàng)建一個(gè)模擬環(huán)境、搜集數(shù)據(jù)并且分析結(jié)果可能是對許多開發(fā)人員的挑戰(zhàn)。這篇文章介紹了使用 JProfiler 跟蹤分析 Java 服務(wù)器的性能。

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簡單的性能問題很容易分離并解決，然而，大的性能問題，如內(nèi)存溢出或者系統(tǒng)的罷工，通常在系統(tǒng)處于高負(fù)載情況下發(fā)生，就不能這么簡單的處理了。這些問題需要一個(gè)獨(dú)立的測試環(huán)境、一個(gè)模擬的負(fù)載，并且需要仔細(xì)地分析和跟蹤。

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在這篇文章中，我使用比較通用的工具（ JProfiler 和 JBuilder ）和設(shè)備創(chuàng)建了一個(gè)性能監(jiān)控分析環(huán)境，跟蹤本地和遠(yuǎn)程的服務(wù)器程序，專注于三個(gè)性能問題：內(nèi)存、垃圾回收和多線程運(yùn)行狀況，從而很好的監(jiān)視 JVM 運(yùn)行情況及其性能。

2 、改善服務(wù)器的性能

服務(wù)器的性能改善是依賴于數(shù)據(jù)的。沒有可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)而更改應(yīng)用或環(huán)境會導(dǎo)致更差的結(jié)果。分析器提供有用的 Java 服務(wù)器應(yīng)用信息，但由于從單用戶負(fù)載下的數(shù)據(jù)與多用戶負(fù)載下得到的數(shù)據(jù)是完全不同的，這導(dǎo)致分析器的數(shù)據(jù)并不精確。在開發(fā)階段使用分析器來優(yōu)化應(yīng)用的性能是一個(gè)好的方式，但在高負(fù)載下的應(yīng)用分析可以取到更好的效果。

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在負(fù)載下分析服務(wù)器應(yīng)用的性能需要一些基本的元素：

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1、? 可控的進(jìn)行應(yīng)用負(fù)載測試的環(huán)境。

2、? 可控的人造負(fù)載使得應(yīng)用滿負(fù)荷運(yùn)行。

3、? 來自監(jiān)視器、應(yīng)用和負(fù)載測試工具自身的數(shù)據(jù)搜集。

4、? 性能改變的跟蹤。

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不要低估最后一個(gè)需求（性能跟蹤）的重要性因?yàn)槿绻荒芨櫺阅苣憔筒荒軐?shí)際的管理項(xiàng)目。性能上 10-20% 的改善對單用戶環(huán)境來說并沒有什么不同，但對支持人員來說就不一樣了。 20% 的改善是非常大的，而且通過跟蹤性能的改善，你可以提供重要的反饋和持續(xù)跟蹤。

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雖然性能跟蹤很重要，但有時(shí)為了使后續(xù)的測試更加精確而不得不拋棄先前的測試結(jié)果。在性能測試中，改善負(fù)載測試的精確性可能需要修改模擬環(huán)境，而這些變化是必須的，通過變化前后的負(fù)載測試你可以觀察到其中的轉(zhuǎn)變。

3 、 分析器原理

現(xiàn)在幾乎所有的分析器都是從同一個(gè)起點(diǎn)和約束開始的： Java 虛擬機(jī)分析器界面 (JVMPI) ( 參考 "The Java Virtual Machine Profiler Interface") 。 Sun 微系統(tǒng)的 API 允許工具開發(fā)商接口或者連接到遵循 JVMPI 的 JVM 上，并且監(jiān)控運(yùn)作的方式以及 JVM 運(yùn)行任何 Java 程序時(shí)的關(guān)鍵事件 -- 從單獨(dú)的應(yīng)用程序到 Applet 、 Servlet 和企業(yè) JavaBeans (EJB) 組件。

在分析器內(nèi)啟動一個(gè)程序意味著生成、捕捉、和觀察大量數(shù)據(jù)，所以所有的分析器都包含著不同的方法來控制數(shù)據(jù)的流動，在不同的標(biāo)準(zhǔn)以及每一封裝包的基礎(chǔ)上進(jìn)行過濾。同樣 也可以使用靈活的正規(guī)表達(dá)式類型模式來完成。

4 、 JProfiler 簡介

是一個(gè)全功能的 Java 剖析工具（ profiler ），專用于分析 J2SE 和 J2EE 應(yīng)用程序。它把 CPU 、執(zhí)行緒和內(nèi)存的剖析組合在一個(gè)強(qiáng)大的 應(yīng)用中。 JProfiler 可提供許多 IDE 整合和應(yīng)用服務(wù)器整合用途。 JProfiler 直覺式的 GUI 讓你可以找到效能瓶頸、抓出內(nèi)存漏失 (memory?leaks) 、并解決執(zhí)行緒的問題。它讓你得以對 heap?walker 作資源回收器的 root?analysis ，可以輕易找出內(nèi)存溢出； heap 快照（ snapshot ）模式讓未被參照（ reference ）的對象、稍微被參照的對象、或在終結(jié)（ finalization ）隊(duì)列的對象 都會被移除；整合精靈以便剖析瀏覽器的 Java 外掛功能。

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目前最新的版本是 4.1.2 ，幾乎支持所有常用的 IDE 和 Application Server ，可以到其 EJ 官方網(wǎng)站 http://www.ej-technologies.com/ 下載，申請一個(gè)十天的試用注冊碼。

5 、 JProfiler 特征

5.1 內(nèi)存剖析 Memory profiler

JProfiler 的內(nèi)存視圖部分可以提供動態(tài)的內(nèi)存使用狀況更新視圖和顯示關(guān)于內(nèi)存分配狀況信息的視圖。所有的視圖都有幾個(gè)聚集層并且能夠顯示現(xiàn)有存在的對象和作為垃圾回收的對象。

• 所有對象
  顯示類或在狀況統(tǒng)計(jì)和尺碼信息堆上所有對象的包。你可以標(biāo)記當(dāng)前值并顯示差異值。
• 記錄對象 Record objects
  顯示類或所有已記錄對象的包。你可以標(biāo)記出當(dāng)前值并且顯示差異值。
• 分配訪問樹 Allocation call tree
  顯示一棵請求樹或者方法、類、包或?qū)σ堰x擇類有帶注釋的分配信息的J2EE組件。
• 分配熱點(diǎn) Allocation hot spots
  顯示一個(gè)列表，包括方法、類、包或分配已選類的J2EE組件。你可以標(biāo)注當(dāng)前值并且顯示差異值。對于每個(gè)熱點(diǎn)都可以顯示它的跟蹤記錄樹。

5.2 堆遍歷 Heap walker

在JProfiler的堆遍歷器(Heap walker)中，你可以對堆的狀況進(jìn)行快照并且可以通過選擇步驟下尋找感興趣的對象。堆遍歷器有五個(gè)視圖：

• 類 Classes
  顯示所有類和它們的實(shí)例。
• 分配 Allocations
  為所有記錄對象顯示分配樹和分配熱點(diǎn)。
• 索引 References
  為單個(gè)對象和“顯示到垃圾回收根目錄的路徑”提供索引圖的顯示功能。還能提供合并輸入視圖和輸出視圖的功能。
• 數(shù)據(jù) Data
  為單個(gè)對象顯示實(shí)例和類數(shù)據(jù)。
• 時(shí)間 Time
  顯示一個(gè)對已記錄對象的解決時(shí)間的柱狀圖。

5.3 CPU 剖析 CPU profiler

JProfiler 提供不同的方法來記錄訪問樹以優(yōu)化性能和細(xì)節(jié)。線程或者線程組以及線程狀況可以被所有的視圖選擇。所有的視圖都可以聚集到方法、類、包或J2EE組件等不同層上。CPU視圖部分包括：

• 訪問樹 Call tree
  顯示一個(gè)積累的自頂向下的樹,樹中包含所有在JVM中已記錄的訪問隊(duì)列。JDBC,JMS和JNDI服務(wù)請求都被注釋在請求樹中。請求樹可以根據(jù)Servlet和JSP對URL的不同需要進(jìn)行拆分。
• 熱點(diǎn) Hot spots
  顯示消耗時(shí)間最多的方法的列表。對每個(gè)熱點(diǎn)都能夠顯示回溯樹。該熱點(diǎn)可以按照方法請求，JDBC，JMS和JNDI服務(wù)請求以及按照URL請求來進(jìn)行計(jì)算。
• 訪問圖 Call graph
  顯示一個(gè)從已選方法、類、包或J2EE組件開始的訪問隊(duì)列的圖。

5.4 線程剖析 Thread profiler

對線程剖析，JProfiler提供以下視圖:

• 線程歷史 Thread history
  顯示一個(gè)與線程活動和線程狀態(tài)在一起的活動時(shí)間表。
• 線程監(jiān)控 Thread monitor
  顯示一個(gè)列表，包括所有的活動線程以及它們目前的活動狀況。
• 死鎖探測圖表 Deadlock Detection
  顯示一個(gè)包含了所有在JVM里的死鎖圖表。
• 目前使用的監(jiān)測器 Current monitor useage
  顯示目前使用的監(jiān)測器并且包括它們的關(guān)聯(lián)線程。
• 歷史檢測記錄 History usage history
  顯示重大的等待事件和阻塞事件的歷史記錄。
• 監(jiān)測使用狀態(tài) Monitor usage statistics
  顯示分組監(jiān)測，線程和監(jiān)測類的統(tǒng)計(jì)監(jiān)測數(shù)據(jù)。

5.5 VM 遙感勘測技術(shù) VM telemetry

觀察JVM的內(nèi)部狀態(tài)，JProfiler提供了不同的遙感勘測視圖，如下所示:

• 堆 Heap
  顯示一個(gè)堆的使用狀況和堆尺寸大小活動時(shí)間表。
• 記錄的對象 Recorded objects
  顯示一張關(guān)于活動對象與數(shù)組的圖表的活動時(shí)間表。
• 垃圾回收 Garbage collector
  顯示一張關(guān)于垃圾回收活動的活動時(shí)間表。
• 類 Classes
  顯示一個(gè)與已裝載類的圖表的活動時(shí)間表。
• 線程 Threads
  顯示一個(gè)與動態(tài)線程圖表的活動時(shí)間表。

6 、 本地監(jiān)控

系統(tǒng)環(huán)境 Windows OS ；軟件 JBuilderX/2005 和 JProfiler 4.1.2

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1 、安裝 JBuilderX 和 JProfiler 4.1.2

2 、運(yùn)行 JProfiler ， Session-> IDE integration tab, IDE 選擇Borland JBuilder7 to 2005，點(diǎn)擊Integrate按鈕，選擇JBuilder的安裝目錄，確認(rèn)，會看到已經(jīng)將JProfiler以OpenTool的形式，成功整合到JBuilder中，見下圖。

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3 、運(yùn)行 JBuilder ，打開 Run->Configurations ，選擇或新建一個(gè) Runtime ，在 Optimize 選項(xiàng)中就可以看到 JProfiler ，可以選擇每次運(yùn)行程序新建一個(gè) JProfiler 窗口的提示設(shè)置。

4 、點(diǎn)擊 Optimize Project 按鈕，運(yùn)行程序。

5 、彈出如下的 JProfiler 窗口，確認(rèn)相關(guān)的信息即可。

6 、至此，就可以監(jiān)控本地服務(wù)器的各個(gè)方面的性能了。

7 、 遠(yuǎn)程監(jiān)控

服務(wù)器程序一般運(yùn)行在遠(yuǎn)程的服務(wù)器設(shè)備上，有時(shí)候我們還需要遠(yuǎn)程監(jiān)控商用的服務(wù)器資源。

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服務(wù)器操作系統(tǒng) Linux OS ，安裝步驟如下：
1、./jprofiler_linux_4_1_2.sh，出現(xiàn)如下提示：
testing JVM in /usr/jdk1.4 ...
Starting Installer ...
注：對于沒有安裝X Server的機(jī)器，需要執(zhí)行./jprofiler_linux_4_1_2.sh -q，否則會提示，
testing JVM in /usr/jdk1.4 ...
Starting Installer ...
This installer needs access to an X Server.
If this is not possible, you can run the installer in unattended mode
by passing the argument -q to the installer.
2、安裝完畢后，會在/opt目錄下，找到j(luò)profiler的安裝目錄，/opt/jprofiler4。

本地操作系統(tǒng) WindowXP ，相關(guān)的配置如下：

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1 、本地安裝 JProfiler ， Linux 服務(wù)器上也安裝 JProfiler （只有本地 / 監(jiān)控者的需要輸入序列號）。

2 、打開本地的 JProfiler ， session->Integration wizards-> New Remote integration

3 、選擇 on a remote computer ， platform 選擇 linux x86/AMD64 ，點(diǎn)擊 next

4 、輸入遠(yuǎn)程 ip 地址，點(diǎn)擊 next

5 、輸入遠(yuǎn)程 JProfiler 的安裝目錄，默認(rèn)都安裝在 /opt/jprofiler4 下，一路NEXT

6 、出現(xiàn)下面提示框，按照要求配置下服務(wù)器的設(shè)置，界面如下：

Java 執(zhí)行語句中加入下列運(yùn)行參數(shù)

?-Xint -Xrunjprofiler:port=8849 -Xbootclasspath/a:/opt/jprofiler4/bin/agent.jar ；

/etc/profile 中加入 export LD_LIBRARY_PATH=/opt/jprofiler4/bin/linux-x86 ，退出、重新登陸。

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7 、好了，全部配置完畢，先運(yùn)行遠(yuǎn)程服務(wù)器程序，再打開本地的 JProfiler 程序，握手成功后，遠(yuǎn)程程序正常運(yùn)行了。

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服務(wù)器信息如下：

[root@ns 55556]# tail -f nohup.out

JProfiler> Protocol version 21

JProfiler> Using JVMPI

JProfiler> 32-bit library

JProfiler> Listening on port: 8849.

JProfiler> Native library initialized

JProfiler> Waiting for a connection from the JProfiler GUI ...

// 以上為本地 JProfiler 連上前的系統(tǒng)提示

JProfiler> Using dynamic instrumentation

JProfiler> Time measurement: elapsed time

JProfiler> CPU profiling enabled

JProfiler> Starting org/anymobile/server/cmwap/CmwapServer ...

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2005/12/15 17:05:46 [ INFO] - Starting Cmwap Stand Server ...
2005/12/15 17:05:47 [ INFO] - HandleThread runing ......

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8 、補(bǔ)充說明及參考

8.1 補(bǔ)充說明

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如果你希望動態(tài)保存當(dāng)前 Session 的運(yùn)行數(shù)據(jù)的快照，點(diǎn)擊 JProfiler 的保存按鈕即可；

可以通過 JProfiler Start Center 的 Open snapshot tab 打開保存的 Session ；

你也可以右鍵點(diǎn)擊某個(gè)視圖，靜態(tài)保存到 HTML 文件，文字描述加視圖圖片；

有一些視圖的數(shù)據(jù)只會運(yùn)行一次，不會動態(tài)的刷新，如內(nèi)存視圖中的分配訪問樹等視圖；

WinXP 下 JProfiler 似乎不支持中文， 2K 下支持的，上面有一些圖片是在 2K 系統(tǒng)上截取的；

另外， JProfiler 還可以監(jiān)控某個(gè) Application Server 、 Applet ，功能非常強(qiáng)大，可以參考軟件自帶的 Help 。

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8.2 參考

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JProfiler Tutorials??????? ????? http://www.ej-technologies.com/products/jprofiler/tutorials.html

What's new in JProfiler???? http://www.ej-technologies.com/products/jprofiler/whatsnew41.html

JProfiler help??????????????????????? http://resources.ej-technologies.com/jprofiler/help/doc/

Java Virtual Machine Profiler Interface? http://java.sun.com/j2se/1.3/docs/guide/jvmpi/index.html