相信有一定基礎的小伙伴們對CPU于內(nèi)存的速度差異、內(nèi)存與磁盤的速度差異以及磁盤的順序?qū)懞碗S機寫速度差異有一定的了解。

了解一些計算機硬件的速度差異，再結(jié)合一些代碼的性能分析工具，可以更好的分析代碼的運行時性能，包括操作系統(tǒng)性能數(shù)據(jù)、JVM 的性能數(shù)據(jù)、應用的性能數(shù)據(jù)等。

一、計算機硬件速度差異

1.1 CPU與內(nèi)存的速度差異

• CPU比內(nèi)存快多少：CPU的處理速度通常比內(nèi)存快很多。CPU的時鐘頻率可以達到3-5  GHz（即每秒數(shù)十億次的操作），而內(nèi)存（DRAM）的帶寬大約為幾十GB/s（例如DDR4的帶寬大約是25-30  GB/s）。理論上，CPU每個時鐘周期能完成的操作比內(nèi)存大得多，因此CPU對內(nèi)存的訪問時間比內(nèi)存的讀寫速度慢得多。
• 大致估算：CPU的處理速度比內(nèi)存快100到1000倍。換句話說，CPU需要等待內(nèi)存的數(shù)據(jù)大約是其自身處理速度的數(shù)百倍。

1.2 內(nèi)存與磁盤的速度差異

• 內(nèi)存比磁盤快多少：內(nèi)存的訪問速度通常比硬盤快得多?，F(xiàn)代的內(nèi)存（DRAM）可以在毫微秒級別（ns）內(nèi)完成訪問，而傳統(tǒng)硬盤（HDD）需要等待毫秒級別的響應時間。
• 內(nèi)存與磁盤速度比：內(nèi)存的讀取速度通常比磁盤快幾千到幾萬倍。例如，內(nèi)存的讀取時間可能為幾十納秒（ns），而HDD則可能是幾毫秒（ms）?，F(xiàn)代的固態(tài)硬盤（SSD）比傳統(tǒng)的HDD要快，但即使是SSD，其速度仍然比內(nèi)存慢得多，可能只有幾十倍到幾百倍。

1.3 磁盤的順序?qū)懞碗S機寫速度

• 順序?qū)懀⊿equential Write）：順序?qū)懯侵笖?shù)據(jù)按順序連續(xù)寫入磁盤，這樣磁頭移動的距離較小，通?？梢詫崿F(xiàn)最快的寫入速度。SSD的順序?qū)懰俣韧ǔ？梢赃_到幾GB/s（例如，現(xiàn)代NVMe SSD的順序?qū)懰俣瓤蛇_到3-7GB/s，甚至更高）。而HDD的順序?qū)懰俣纫话阍?00-150 MB/s之間。
• 隨機寫（Random Write）：隨機寫是指數(shù)據(jù)以隨機方式分布，磁頭需要不斷移動到不同位置，導致速度下降。SSD的隨機寫速度通常要比順序?qū)懧恍?，但仍比HDD快很多?，F(xiàn)代SSD的隨機寫速度可能在幾百MB/s到幾GB/s之間，而傳統(tǒng)HDD的隨機寫速度可能只有幾十MB/s。
• 順序?qū)懪c隨機寫速度比

• 對于SSD，順序?qū)懰俣?/span>通常比隨機寫速度快大約1.5到3倍（視具體設備而定）。
• 對于HDD，順序?qū)?/span>比隨機寫要快3到5倍左右。

了解完計算機硬件的速度差異后，接下來，我們重點介紹如何獲取代碼的運行時性能數(shù)據(jù)。

二、通過nmon獲取性能數(shù)據(jù)

nmon是一個經(jīng)典的Linux性能監(jiān)控工具，可以通過nmon工具獲取詳細的監(jiān)控報告。

2.1 安裝nmon

以CentOS7為例，可以在命令行輸入如下命令安裝nmon。

yum install epel-release -y
yum install nmon -y
nmon -v

也可以直接從nmon官方站點：https://nmon.sourceforge.io/pmwiki.php 下載二進制文件，賦予其執(zhí)行權限即可。

chmod +x nmon_x86_64_linux
./nmon_x86_64_linux

如果安裝成功，輸入nmon -v 或者 ./nmon_x86_64_linux后，會輸出如下所示的信息。

[root@localhost ~]# nmon -v
nmon: invalid option -- 'v'
Hint for nmon version 16g
        Full Help Info : nmon -h

        On-screen Stats: nmon
        Data Collection: nmon -f [-s <seconds>] [-c <count>] [-t|-T]
        Capacity Plan  : nmon -x
Interactive-Mode:
        Read the Welcome screen & at any time type: "h"for more help
        Type "q" to exit nmon

For Data-Collect-Mode
        -f            Must be the first option on the line (switches off interactive mode)
                      Saves data to a CSV Spreadsheet format .nmon file inthenlocal directory
                      Note: -f sets a defaults -s300 -c288    which you can then modify
        Further Data Collection Options:
        -s <seconds>  time between data snapshots
        -c <count>    of snapshots before exiting
        -t            Includes Top Processes stats (-T also collects command arguments)
        -x            Capacity Planning=15 min snapshots for 1 day. (nmon -ft -s 900 -c 96)
---- End of Hints

2.2 運行 nmon

在命令行運行輸入nmon命令運行nmon，如下所示。

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進入nmon的運行面板后，可以按對應的快捷鍵監(jiān)控指定的硬件資源，例如：

• CPU：按 c
• 內(nèi)存：按 m
• 內(nèi)核 ：按 k
• 磁盤 I/O：按 d
• 網(wǎng)絡：按 n
• 進程：按 p
• 退出：按 q

例如，按 d 監(jiān)控磁盤的性能數(shù)據(jù)，如下所示。

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通過如下命令，可以采集服務器數(shù)據(jù)。

nmon -f -s 5 -c 12 -m .

此命令表示每 5 秒采集一次數(shù)據(jù)，共采集 12 次。執(zhí)行此命令后，可以通過ps- ef | grep nmon 命令查看運行的進程。

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nmon會把這一段時間之內(nèi)的數(shù)據(jù)記錄下來。比如這次生成的文件為localhost_250616_0848.nmon。

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隨后，可以通過nmonchart工具將nmon文件轉(zhuǎn)換成html文件。首先安裝nmonchart，如下所示。

wget https://sourceforge.net/projects/nmon/files/nmonchart43.tar
tar xvf nmonchart43.tar

隨后，可以通過如下命令將nmon文件轉(zhuǎn)換成html文件。

./nmonchart localhost_250616_0848.nmon localhost_250616_0848.html

文件轉(zhuǎn)換成功，會多出一個localhost_250616_0848.html文件，如下所示。

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注意：如果在轉(zhuǎn)換文件時報如下錯誤。

/usr/bin/env: ksh: No such file or directory

則需要輸入如下命令安裝ksh。

yum install ksh -y

將生成的localhost_250616_0848.html文件下載到本地，使用瀏覽器打開，如下所示。

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隨后，就可以點擊菜單欄來查看具體的監(jiān)控指標了。

三、通過jvisualvm獲取JVM性能數(shù)據(jù)

相信不少小伙伴都知道，jvisualvm是獲取JVM性能數(shù)據(jù)的一款工具，在JDK1.8之前，會集成到JDK中，在JDK9之后，會單獨進行發(fā)布。，并且jvisualvm也提供了大量的插件。

3.1 安裝jvisualvm

大家可以到鏈接：https://visualvm.github.io下載jvisualvm，下載完畢后打開界面如下所示。

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也可以在jvisualvm中更新自己想要安裝的插件，點擊Tools—>Plugins—>Available Plugins即可看到在jvisualvm中可以更新插件。

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3.2 監(jiān)控數(shù)據(jù)

如果想通過jvisualvm監(jiān)控遠程應用，則可以在應用上保留對應的JMX端口，具體做法就是在啟動應用時，添加如下JVM參數(shù)。

-Dcom.sun.management.jmxremote.port=11000
-Dcom.sun.management.jmxremote.authenticate=false 
-Dcom.sun.management.jmxremote.ssl=false

此時，應用對外保留的JMX端口為11000，并且不需要認證。

在jvisualvm中分析性能數(shù)據(jù)，主要使用的是抽樣器(Sampler)，如下所示。

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除此之外，也要關注如下一些指標。

• CPU分析：統(tǒng)計方法的執(zhí)行次數(shù)和執(zhí)行耗時，分析哪些方法執(zhí)行時間過長，可能成為熱點等。
• 內(nèi)存分析：可以通過內(nèi)存監(jiān)視和內(nèi)存快照等方式進行分析，進而檢測內(nèi)存泄漏問題，優(yōu)化內(nèi)存使用情況。
• 線程分析：可以查看線程的狀態(tài)變化，以及一些死鎖情況。

四、通過JMC獲取詳細性能數(shù)據(jù)

JMC的全稱是JDK Misson controll，是一款分析Java應用詳細性能數(shù)據(jù)的強大工具，也是一個圖形化的界面監(jiān)控工具，監(jiān)控信息非常全面，JMC打開性能日志后，主要包括一般信息、內(nèi)存、代碼、線程、I/O、系統(tǒng)、事件等功能。

4.1 安裝JMC

打開鏈接：https://www.oracle.com/java/technologies/jdk-mission-control.html 下載JMC，找到自己需要的版本后進行下載。下載后，解壓即可使用。

4.2 目標JVM配置

需要在被監(jiān)控的JVM上開啟如下配置才能進行監(jiān)控。

-Dcom.sun.management.jmxremote.authenticate=false
-Dcom.sun.management.jmxremote.ssl=false
-Dcom.sun.management.jmxremote.port=7777
-Dcom.sun.management.jmxremote
-XX:+UnlockCommercialFeatures
-XX:+FlightRecorder

如果要在目標JVM上啟動持續(xù)不斷的監(jiān)控記錄，并在JVM正常退出時Dump記錄為文件，可以參考下面的腳本設置JVM參數(shù)

for /f "tokens=1-3 delims=/ " %%a in ('date /t') do (set md=%%a-%%b-%%c)
for /f "tokens=1-3 delims=/:." %%a in ("%TIME%") do (set mt=%%a%%b%%c)
set CUR_TIME=%md%-%mt%
 
rem 啟用黑匣子默認記錄行為。官方文檔注明dumponexitpath支持目錄，但我在7u71版本下測試失敗
set JAVA_OPTS=%JAVA_OPTS% -XX:FlightRecorderOptinotallow=defaultrecording=true,disk=true,dumpnotallow=true,dumpnotallow=%LOG_DIR%\jfr\dump-on-exit-%CUR_TIME%.jfr,maxage=3600s,settings=%JRE_HOME%\lib\jfr\profile.jfc

4.3 連接目標JVM

配置并重啟目標JVM后，打開JMC，點擊 File - Connect... - Create New connection，參考下圖設置，完畢后點擊Test connection確認可以連通，最后點擊Finish結(jié)束配置。

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4.4 MBean Server

在左側(cè)窗格JVM Browser視圖中，雙擊剛剛創(chuàng)建的JMC連接，點擊MBean Server，即可在右側(cè)主窗體查看實時的JVM狀態(tài)信息，供6個選項卡，下面依次描述。

4.4.1 總覽

包含JVM概要性的實時圖表，包含3個面板：

4.4.2 MBean瀏覽器

以樹形結(jié)構(gòu)顯示目標JVM支持的所有MBean列表和屬性、操作集。

4.4.3 觸發(fā)器

包含若干預定義的觸發(fā)器，可以在特定條件下，執(zhí)行預定義的動作。支持的觸發(fā)器包括：

此外，任何MBean屬性均可以作為觸發(fā)器使用，中間件（例如Tomcat、Weblogic、ActiveMQ）都有自己的擴展。  雙擊觸發(fā)器后，右側(cè)即顯示規(guī)則詳情（Rule Details），可以定義觸發(fā)的閾值（到達時，或者從異常值恢復時）、執(zhí)行的動作，可用的動作包括：

4.4.4 LiveSet

所謂LiveSet，是指在一次垃圾回收之后，堆內(nèi)存的占用比率，取值在0-1之間。

如果GC后，可用的內(nèi)存空間不足，則LiveSet接近100%，這預示可能存在OOM風險。在生產(chǎn)環(huán)境下，我們可以監(jiān)控LiveSet，并在其過大時，把堆內(nèi)存映像Dump出來供后續(xù)分析。

觸發(fā)器配置示例：

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圖片

其中Condition面板：

• Current Value為指標的當前值，當發(fā)生GC后，自動刷新
• Max trigger value為觸發(fā)器激活時的指標值
• Sustained period，指標必須到達Max trigger value至少多長時間，觸發(fā)器才可能激活
• Limit period，連續(xù)兩次激活觸發(fā)器的最小間隔時間

其中Action面板：

• Only live，如果勾選，僅僅GCRoot可達的對象才被Dump出來
• hprof路徑為服務器的路徑

其中Constraints面板：可以指定此觸發(fā)器在什么日期、什么時間段啟用。

要分析內(nèi)存映像，你可以使用如下命令啟動一個Web UI：

jhat -port 7770 -J-Xmx4G default.hprof

4.4.5 系統(tǒng)

顯示JVM和系統(tǒng)的概要信息，包含3個面板：

• 系統(tǒng)信息：例如OS類型、硬件架構(gòu)、系統(tǒng)內(nèi)存、JVM的PID、JVM版本、Classpath、JVM啟動時間、JVM參數(shù)（Java Options）
• JVM統(tǒng)計：例如已加載的類數(shù)量、已運行時間
• 系統(tǒng)屬性：顯示JVM的系統(tǒng)屬性

4.4.6 內(nèi)存

顯示JVM內(nèi)存占用情況，分為上下兩個面板。

4.4.7 線程

顯示JVM線程活動情況，分為三個面板。

4.5 啟動JMC

JMC可以用于事后分析系統(tǒng)性能低下，甚至崩潰的原因。JMC支持兩種方式來啟動黑匣子記錄：通過觸發(fā)器自動啟動， 或者在左側(cè)面板，雙擊Flight Recorder，手工啟動。手工啟動可以參考下圖設置：

圖片

其中：Time fixed recording表示記錄定長時間，時間到達后，自動停止記錄；Continuous recording表示進行持續(xù)不斷的記錄，直到JVM退出或者接收到停止指令，這種記錄方式下可以隨時進行dump操作。

雖然黑匣子在JVM本地記錄數(shù)據(jù)，但不在Java堆中記錄，因此它并不會影響內(nèi)存特性和垃圾收集。

黑匣子錄制完成后，會在你選擇的目錄中生成一個.jfr文件，該文件包含錄制期間JVM中發(fā)生的各種事件。

4.5.1 工作機制

黑匣子通過JVM內(nèi)部API來收集數(shù)據(jù)，并存放在一個線程本地（thread-local）的緩沖中，并最終刷入全局內(nèi)存緩沖（global  in-memory  buffer），內(nèi)存緩沖中的數(shù)據(jù)，會被刷入磁盤，磁盤文件時經(jīng)過壓縮的。

每個記錄數(shù)據(jù)塊，要么在內(nèi)存中，要么在磁盤中，這意味著——進程被停止或者宕機時，部分數(shù)據(jù)會丟失，JVM崩潰會也可能導致一部分數(shù)據(jù)丟失。

可以配置黑匣子不使用磁盤空間，這種場景下，全局內(nèi)存緩沖被循環(huán)使用，舊的數(shù)據(jù)自動丟棄。

4.5.2 黑匣子記錄模板

在JMC界面上，點擊 Windows - Flight Recording Template Manager，看到類似如下界面。可以導入、導出、編輯JFR的設置文件。

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我們可以導入%JDK_HOME%\jre\lib\jfr下的兩個自帶模板：default.jfc（Continuous）、profile.jfc（Profiling）。這兩個模板的對比如下：

4.7 黑匣子診斷命令

利用診斷命令，可以通過腳本控制黑匣子的行為，命令的示例如下：

rem 獲取進程號為5361的JVM關于JFR.start命令的幫助
jcmd 5361 help JFR.start

rem 檢查進程的JFR運行狀態(tài)
jcmd 7648 JFR.check
rem 輸出如下。注意recording=0表示正在運行的記錄的標識符，后續(xù)操作需要用到這個標識符
rem 7648:
rem Recording: recording=0 name="HotSpot default" maxage=1h (running)

rem 啟動一個15分鐘的黑匣子記錄，延遲5分鐘啟動，使用JDK自帶的默認設置（default.jfc），保存Dump文件到D盤
jcmd 7648 JFR.start name=SampleRcd delay=300 duratinotallow=900s filename=D:\temp\SampleRcd.jfr 
     \ settings=D:\JavaEE\jdk\x64\jre\lib\jfr\default.jfc

rem 相對路徑取決于目標JVM
jcmd 1234 JFR.start delay=0s duratinotallow=${jfr_du}s name=$name filename=$PWD/$name.jfr settings=profile

rem 下面的腳本，可以用于定期進行記錄，按記錄時間保存為不同的文件
setlocal
set DUMP_DIR=D:\temp
set SERVICE_NAME=Tomcat7
set JAVA_HOME=D:\JavaEE\jdk\x64\1.7
pushd %JAVA_HOME%\bin
for /f "tokens=1-3 delims=/ " %%a in ('date /t') do (set md=%%a-%%b-%%c)
for /f "tokens=1-3 delims=/:." %%a in ("%TIME%") do (set mt=%%a%%b%%c)
set CUR_TIME=%md%-%mt%
for /F "tokens=1,3" %%a in ('sc queryex %SERVICE_NAME%') do (
    if"%%a" == "PID"set"JPID=%%b"
)

rem 啟動飛行記錄，如果目標JVM是以SYSTEM身份啟動的NT Service，可以使用PSTools發(fā)起jcmd命令，否則會報錯：insufficient memory or insufficient privileges to attach
rem psexec -s jcmd %JPID% JFR.start ...
jcmd %JPID% JFR.start name=rcd-%CUR_TIME% duratinotallow=900s compress=true filename=%DUMP_DIR%\rcd-%CUR_TIME%.jfr settings=%JAVA_HOME%\jre\lib\jfr\profile.jfc
popd
endlocal

rem 導出JFR的Dump文件
rem 如果目標JVM正在在運行持續(xù)不斷的黑匣子記錄，使用該命令，再結(jié)合定時任務機制，可以定期保存黑匣子記錄的Dump文件
jcmd 7648 JFR.dump recording=0 filename=F:\temp\dump.jfr

4.7.1 命令列表

4.8 黑匣子分析

打開黑匣子記錄的.jfr文件，即可看到類似下面的界面：左側(cè)是記錄的不同視圖，可以點擊切換；右側(cè)主面板，頂部是事件的時間軸，拖動滑塊，可以改變聚焦的時間范圍（勾選右邊的同步選擇可以在切換視圖時保持聚集范圍），底部有若干選項卡。

4.8.1 基本信息

包含4個選項卡：

總覽

可以看到聚焦時間范圍內(nèi)的實時儀表（堆占用、CPU占用、GC停頓時間），以及CPU、堆使用情況的曲線圖。

JVM信息

可以看到JVM的一些基本信息，包括啟動時間、JVM參數(shù)等。

系統(tǒng)屬性

可以看到JVM的系統(tǒng)屬性列表

記錄

可以顯示記錄的事件的列表

內(nèi)存

包含6個選項卡

總覽

Memory Usage：可以顯示聚焦時間范圍內(nèi)OS總內(nèi)存、OS已使用內(nèi)存、提交的堆、使用的堆的大小曲線圖。

GC Configuration：顯示簡單的GC配置

GC Statistics：顯示簡單的GC統(tǒng)計，包括垃圾回收次數(shù)、停頓時間

垃圾收集

上面的面板，包含4個選項卡：

Heap：堆的使用情況曲線，紅色小柱形顯示了GC停頓的持續(xù)時間（刻度在右邊）

Reference Objects：包含軟引用、弱引用、幻引用、一般引用的數(shù)量變化區(qū)域圖

Failed Promotions：失敗的晉升列表，所謂晉升是指：年輕代對象向年老代轉(zhuǎn)移的GC動作，包含對象個數(shù)和大小等信息

Failed Evacuations：

下面的面板，左側(cè)顯示歷次GC的列表，右側(cè)顯示單次GC的詳細信息，如下：

General：顯示GC類型、觸發(fā)原因、ID、開始結(jié)束時間、暫停時間

GC Phase：GC每個步驟的開始和持續(xù)時間

Reference Objects：本次GC涉及的各類引用的數(shù)量

Heap：堆在GC前后的大小對比

Perm Gen：永久代在GC前后的大小對比

垃圾回收時間

顯示各代、各次GC所消耗的時間

垃圾回收配置

顯示GC的詳細配置，包括GC基本配置、堆的配置、年輕代的配置

內(nèi)存分配

顯示聚焦時間范圍內(nèi)的內(nèi)存分配統(tǒng)計信息

General：在線程本地分配緩沖（TLAB）內(nèi)、外（即Eden區(qū)域）中分配的對象個數(shù)、內(nèi)存大小。面板下部是內(nèi)存分配大小按時間的柱形圖

Allocation in new TLAB：在TLAB中分配的內(nèi)存，按對象類型、或者按執(zhí)行分配的線程的占比餅圖；Allocation Profile可以剖析分配內(nèi)存熱點所在的調(diào)用棧

Allocation outside TLAB：在Eden區(qū)域的內(nèi)存分配情況，包含的子選項卡同上

示例：

圖片

在Allocation By Class選項卡中：

1. 上面板Allocation Pressure，按對象類型，顯示內(nèi)存占用最大的對象
2. 下面板Stack Trace，選中上面板的某個對象類型后，在此顯示分配對象的調(diào)用棧。第一行為直接分配對象的代碼

4.8.2 對象統(tǒng)計

顯示對象數(shù)量和內(nèi)存占用的統(tǒng)計信息，包含上下兩部分

上面的面板：顯示占有堆內(nèi)存百分比大于0.5%的類型的列表

下面的面板：顯示增長數(shù)量最快的類型的列表

4.9 代碼

包含6個選項卡：

4.9.1 總覽

顯示占用CPU時間最多的代碼，分為上下兩部分

上面的面板：顯示CPU時間占用最多的包，包括列表和餅圖

下面的面板：顯示CPU占用最多的類，按占比降序排列

4.9.2 熱點方法

顯示熱點方法（CPU占用時間最多），按占比降序排列，點擊左側(cè)小箭頭可以向下鉆?。ㄕ业侥男┐a調(diào)用了這個方法導致的熱點）

4.9.3 調(diào)用樹

類似于熱點方法選項卡，但是會顯示所有熱點方法的完整調(diào)用棧

4.9.4 異常

包含3個選項卡，顯示異常（包括錯誤）的統(tǒng)計信息

Overview：顯示異常和錯誤的總數(shù)、最頻繁發(fā)生異常的調(diào)用棧

Exceptions、Error：單獨顯示異常或者錯誤的總數(shù)、頻繁調(diào)用棧，注意，異常默認是不記錄的

4.9.5 編譯

顯示即時編譯的次數(shù)、編譯大小、失敗的日志

4.9.6 類加載

顯示按時間的類加載、卸載的數(shù)量曲線圖

4.10 線程

4.10.1 總覽

分為上下兩部分：

上面的面板：顯示OS、JVM的CPU占用率的按時間統(tǒng)計的區(qū)域圖

下面的面板：顯示守護線程、活動線程數(shù)量的曲線圖

4.10.2 熱點線程

顯示CPU占用最多的線程，及選中線程的熱點方法，分為上下兩部分

上面的面板：顯示CPU占用最多的線程，按占比降序排列

下面的面板：顯示上面板選中線程的熱點方法、調(diào)用棧

4.10.3 資源爭用

顯示因為鎖爭用導致的線程阻塞的統(tǒng)計信息，分為3個選項卡：

Top Blocking Locks：發(fā)生阻塞最多的監(jiān)視器（鎖）對象的列表，包含了鎖定次數(shù)、最長時間

Top Blocked Threads：因為等待鎖被阻塞時間最長的線程的列表

Top Blocking Threads：因為占用鎖導致其他線程等待時間最長的線程的列表

4.10.4 延遲

顯示因為：Java線程休眠、監(jiān)視器等待、Socket讀取、監(jiān)視器阻塞等原因?qū)е碌木€程執(zhí)行延遲的情況，包括延遲信息的列表和餅圖，已經(jīng)導致延遲的線程調(diào)用棧。延遲相關的事件包括：Java Thread Park（Waiting）、Java Monitor Wait（等待被喚醒）、Java Monitor  Blocked（積極進入同步區(qū)被阻塞）等。

4.10.5 線程棧Dump

包含定時捕獲的JVM中所有線程的瞬時調(diào)用棧鏡像

4.10.6 監(jiān)視器實例

Lock Instances：監(jiān)視器對象的列表，包含鎖定次數(shù)、總計持續(xù)時間

Trace Tree：選中監(jiān)視器對象的鎖定調(diào)用棧，每個調(diào)用棧鎖定的次數(shù)

Top Threads：占用監(jiān)視器次數(shù)最多的線程列表

4.11 輸入輸出

4.11.1 總覽

分為兩個選項卡

File Overview：

File Reads and Writes：顯示按時間讀寫文件字節(jié)數(shù)的曲線

File Read、File Write：顯示針對具體文件的讀寫字節(jié)數(shù)、次數(shù)的列表

Socket Overview：

Socket Read and Writes：顯示按時間讀寫Socket字節(jié)數(shù)的曲線

Socket  Read、Socket Writes：顯示針對具體目標主機、端口讀寫字節(jié)數(shù)、次數(shù)的列表

4.11.2 讀文件

按文件、線程、事件統(tǒng)計文件讀操作的列表，以及每個文件讀取按時間的變化、線程調(diào)用棧

4.11.3 寫文件

按文件、線程、事件統(tǒng)計文件寫操作的列表，以及每個文件寫入按時間的變化、線程調(diào)用棧

4.11.4 讀Socket

按目標主機、線程、事件統(tǒng)計文Socket讀操作的列表，以及每個Socket讀取按時間的變化、線程調(diào)用棧

4.11.5 寫Socket

按目標主機、線程、事件統(tǒng)計文Socket寫操作的列表，以及每個Socket寫入按時間的變化、線程調(diào)用棧

4.12 系統(tǒng)

包含操作系統(tǒng)和硬件的基本信息

4.13 事件

顯示黑匣子記錄的事件的相關信息，左側(cè)面板Event Types可以過濾關注的事件類型。總體來說，事件可以分為三類：持續(xù)事件（duration，持續(xù)一段時間，例如GC事件）；瞬時事件（instant，立即發(fā)生和結(jié)束，例如內(nèi)存溢出）；樣本事件（sample，通過定期采樣獲取，例如棧dump）。

4.13.1 總覽

Producers：顯示事件生產(chǎn)者的列表，以及制造事件的占比餅圖

Event Types：顯示各類型事件持續(xù)總時間、次數(shù)，占比餅圖

4.13.2 日志

顯示每一個事件的記錄，按時間排列，為每個事件顯示：開始時間、結(jié)束時間、持續(xù)時間、產(chǎn)生事件的線程

4.13.3 圖表

以時間軸的形式展示事件歷史

4.13.4 線程

以列表形式展示各線程產(chǎn)生事件的數(shù)量、持續(xù)時間

4.13.5 調(diào)用棧跟蹤

按產(chǎn)生事件持續(xù)時間長短，降序排列相關的調(diào)用棧

4.13.6 事件統(tǒng)計

可以按單個事件類型進行簡單的統(tǒng)計分析，支持不同的分組方式，支持總數(shù)、平均數(shù)、次數(shù)等指標，選中單個統(tǒng)計結(jié)果，可以顯示調(diào)用棧。

五、Arthas獲取調(diào)用耗時

Arthas是阿里巴巴開源的一款線上監(jiān)控診斷產(chǎn)品，通過全局視角實時查看應用 load、內(nèi)存、gc、線程的狀態(tài)信息，并能在不修改應用代碼的情況下，對業(yè)務問題進行診斷，包括查看方法調(diào)用的出入?yún)?、異常，監(jiān)測方法執(zhí)行耗時，類加載信息等，大大提升線上問題排查效率。

官網(wǎng)為：https://arthas.aliyun.com

啟動Arthas進入某個運行的Java進程界面如下所示。

圖片

有時在生產(chǎn)環(huán)境發(fā)現(xiàn)某個接口耗時非常高，但是又無法定位到具體的問題原因，可以使用Arthas的trace命令進行分析，trace命令能主動搜索 class-pattern／method-pattern對應的方法調(diào)用路徑，渲染和統(tǒng)計整個調(diào)用鏈路上的所有性能開銷和追蹤調(diào)用鏈路。

5.1 trace查看方法整體耗時

基礎語法：trace 全路徑類名 方法名

$ trace demo.MathGame run
Press Q or Ctrl+C to abort.
Affect(class-cnt:1 , method-cnt:1) cost in 28 ms.
`---ts=2025-06-16 00:45:08;thread_name=main;id=1;is_daemnotallow=false;priority=5;TCCL=sun.misc.Launcher$AppClassLoader@3d4eac69
    `---[0.617465ms] demo.MathGame:run()
        `---[0.078946ms] demo.MathGame:primeFactors() #24 [throws Exception]

`---ts=2025-06-16 00:45:09;thread_name=main;id=1;is_daemnotallow=false;priority=5;TCCL=sun.misc.Launcher$AppClassLoader@3d4eac69
    `---[1.276874ms] demo.MathGame:run()
        `---[0.03752ms] demo.MathGame:primeFactors() #24 [throws Exception]

提示結(jié)果里的 #24，表示在 run 函數(shù)里，在源文件的第24行調(diào)用了primeFactors()函數(shù)。

5.2 trace次數(shù)限制

如果方法調(diào)用的次數(shù)很多，那么可以用-n參數(shù)指定捕捉結(jié)果的次數(shù)。比如下面的例子里，捕捉到一次調(diào)用就退出命令。

基礎語法：trace 全路徑類名 方法名 -n 次數(shù)

$ trace demo.MathGame run -n 1
Press Q or Ctrl+C to abort.
Affect(class-cnt:1 , method-cnt:1) cost in 20 ms.
`---ts=2025-06-16 00:45:53;thread_name=main;id=1;is_daemnotallow=false;priority=5;TCCL=sun.misc.Launcher$AppClassLoader@3d4eac69
    `---[0.549379ms] demo.MathGame:run()
        +---[0.059839ms] demo.MathGame:primeFactors() #24
        `---[0.232887ms] demo.MathGame:print() #25

Command execution times exceed limit: 1, so command will exit. You can set it with -n option.

trace命令的具體用法參見：https://arthas.aliyun.com/doc/trace.html。

Arthas的命令參見：https://arthas.aliyun.com/doc/commands.html。

六、通過wrk獲取接口性能數(shù)據(jù)

wrk與ab類似，也是一款HTTP壓測命令行工具。可以到鏈接：https://github.com/wg/wrk下載wrk。

6.1 安裝wrk

這里以CentOS為例安裝wrk，如下所示。

sudo yum groupinstall 'Development Tools'
sudo yum install -y openssl-devel git
git clone https://github.com/wg/wrk.git wrk
cd wrk
make
# 將可執(zhí)行文件移動到 /usr/local/bin 位置
sudo cp wrk /usr/local/bin

6.2 壓測測試接口

假設要對 OpenResty程序的 hello 接口進行壓測，我們可以使用以下命令：

wrk -c 100 -d 30s -t 4 --latency http://121.4.xxx.xx/hello

這條命令表示，利用 wrk 發(fā)起壓力測試，連接數(shù)為 100，線程數(shù)為 4，持續(xù) 10 秒，并打印響應時間統(tǒng)計信息。

運行后，我們可以看到以下輸出：

Running 30s test @ http://121.4.xxx.xx/hello
  4 threads and 100 connections
  Thread Stats   Avg      Stdev     Max   +/- Stdev
    Latency    60.74ms   94.62ms   1.82s    88.81%
    Req/Sec   710.91    118.29     1.02k    69.08%
  Latency Distribution
     50%   26.22ms
     75%   32.99ms
     90%  176.28ms
     99%  475.41ms
  84967 requests in 30.02s, 15.40MB read
  Socket errors: connect 0, read 0, write 0, timeout 2
Requests/sec:   2829.91
Transfer/sec:    525.08KB

我們可以從輸出中看到以下信息：

• 壓測的配置和目標網(wǎng)址

Running 30s test @ http://121.4.xxx.xx/hello
  4 threads and 100 connections

• 每個線程的平均、標準差、最大和正負一個標準差占比的響應時間（Latency）

Latency    60.74ms   94.62ms   1.82s    88.81%

這個數(shù)據(jù)和 QPS 一樣重要，表示系統(tǒng)的響應速度，這個值越小越好。

• 響應時間的分布情況：即有多少比例的請求在某個時間內(nèi)完成，延時的分布百分比詳細打印也就是下面展示信息

Latency Distribution
  50%   26.22ms
  75%   32.99ms
  90%  176.28ms
  99%  475.41ms

• 總的請求數(shù)

Requests/sec:   2829.91

這個數(shù)據(jù)表示服務端每秒鐘處理了多少請求，這個值越大越好。

七、本章總結(jié)

本章，主要給大家簡單介紹了幾款獲取性能數(shù)據(jù)的工具，包含：nmon、jvisualvm、jmc、arthas、ark等，這里也只是簡單的介紹了一些基本用法，起到拋磚引玉的作用，各個工具的詳細用法，還是要小伙伴們深入學習。

希望本章內(nèi)容能夠為大家?guī)韺嵸|(zhì)性幫助，我們一起搞定性能優(yōu)化。