JVM（Java Virtual Machine）调优是提升 Java 应用性能、稳定性和资源利用率的重要手段。为了有效进行 JVM 调优，需要借助一系列工具来监控、分析和诊断 JVM 的运行状态。下面将从 常用 JVM 调优工具分类、功能详解、使用示例 以及 典型调优场景 四个方面进行系统性讲解。

一、JVM 调优工具分类

JVM 工具可分为以下几类：

类型工具说明
命令行工具jps, jstat, jinfo, jmap, jstack, jcmdJDK 自带，轻量级，适合快速排查
图形化监控工具JConsole, VisualVM, Mission Control (JMC)提供可视化界面，适合长期监控与分析
高级分析工具MAT (Memory Analyzer Tool), YourKit, JProfiler用于深入分析内存快照、线程死锁等复杂问题
日志与参数分析GC 日志、-XX:+PrintGCDetails 等通过日志分析 GC 行为

二、常用命令行工具详解

1. jps — 查看当前运行的 Java 进程

jps -l
# 输出：进程ID + 主类名或 jar 路径

选项：

  • -q：仅显示 PID
  • -m：显示 main 方法参数
  • -l：显示完整主类名或 jar 路径
  • -v：显示启动时 JVM 参数

2. jstat — 监控 JVM 统计信息（GC、类加载、编译等）

jstat -gc <pid> 1000 5
# 每1秒打印一次GC信息，共5次

常用选项：

  • -gc：显示堆内存各区域（Eden、Survivor、Old、Metaspace）使用情况及 GC 次数/时间
  • -gccapacity：各代容量
  • -gcutil：各代使用百分比
  • -compiler：JIT 编译统计

输出字段含义（以 -gcutil 为例）：

  • S0、S1：Survivor 0/1 使用率
  • E：Eden 区使用率
  • O：老年代使用率
  • M：Metaspace 使用率
  • YGC/YGCT：Young GC 次数/耗时
  • FGC/FGCT：Full GC 次数/耗时

调优提示：若 FGC 频繁且耗时长，可能需调整堆大小或 GC 算法。

3. jinfo — 查看和修改 JVM 配置参数

jinfo -flags <pid>        # 查看所有 JVM 启动参数
jinfo -sysprops <pid>     # 查看系统属性

注意：动态修改参数（如 -XX:+PrintGC）仅支持部分可管理参数（需开启 ManagementAgent）。

4. jmap — 内存映射与堆转储

jmap -heap <pid>          # 查看堆内存详细配置与使用情况
jmap -histo <pid>         # 显示对象实例数量和占用内存（按类统计）
jmap -dump:format=b,file=heap.hprof <pid>  # 生成堆转储文件（用于 MAT 分析）

警告：jmap -dump 会暂停应用（Stop-The-World），生产环境慎用！

5. jstack — 线程栈跟踪

jstack <pid> > thread.txt

用途：

  • 查看线程状态（RUNNABLE、WAITING、BLOCKED）
  • 定位死锁（自动检测并提示 "Found one Java-level deadlock"）
  • 分析 CPU 占用高问题（结合 top -H 找出高 CPU 线程 ID，转为 16 进制后在 jstack 中定位）

6. jcmd — 多功能命令（JDK 7+ 推荐）

jcmd <pid> help                 # 查看支持的命令
jcmd <pid> VM.flags             # 等价于 jinfo -flags
jcmd <pid> GC.run_finalization  # 触发 Finalization
jcmd <pid> Thread.print         # 等价于 jstack
jcmd <pid> GC.run               # 强制触发 GC（不推荐生产使用）
jcmd <pid> VM.gc_run           # （部分版本支持）

优势：统一接口，性能开销小，支持更多诊断命令。

三、图形化工具详解

1. JConsole

  • JDK 自带，基于 JMX
  • 可监控：内存、线程、类加载、CPU、MBean
  • 支持远程连接（需开启 JMX）

启动：

jconsole

缺点：功能较基础，界面老旧

2. VisualVM（已停止官方维护，但依然广泛使用）

  • 插件化架构（支持 Profiler、MBeans、Buffer Pools 等）
  • 可本地/远程监控
  • 支持 CPU/内存采样、堆转储分析、线程分析

下载地址（社区维护版）：https://visualvm.github.io/

3. Java Mission Control (JMC) + Flight Recorder (JFR)

  • Oracle 商业特性开源后集成到 OpenJDK 11+
  • JFR：低开销（<1%）持续记录 JVM 事件（GC、线程、锁、IO、CPU 等）
  • JMC：分析 JFR 录制文件

启用 JFR（JDK 11+）：

java -XX:+FlightRecorder -XX:StartFlightRecording=duration=60s,filename=recording.jfr MyApp

或运行时启动：

jcmd <pid> JFR.start name=myrec duration=60s filename=recording.jfr

优势：生产环境友好，事件粒度细，适合性能瓶颈定位

四、高级分析工具

Eclipse MAT (Memory Analyzer Tool)

下载地址：https://eclipse.dev/mat/

  • 专用于分析 heap dump 文件
  • 功能：
    • 查看最大对象（Dominator Tree）
    • 检测内存泄漏（Leak Suspects Report）
    • 对象引用链分析（Path to GC Roots）

使用流程：

  1. 用 jmap -dump 生成 .hprof
  2. 用 MAT 打开，自动生成报告
  3. 定位 Retained Heap 最大的对象

五、GC 日志分析（关键调优依据）

开启 GC 日志（JDK 8 vs JDK 9+）

JDK 8：

-XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCDateStamps -Xloggc:gc.log

JDK 9+（统一日志系统）：

-Xlog:gc*:gc.log:time,tags
# 或更详细
-Xlog:gc*,gc+age=trace,safepoint:gc.log:time,uptime,level,tags

常见分析指标：

  • Young GC 频率是否过高？→ Eden 区太小
  • Full GC 是否频繁？→ 老年代不足或内存泄漏
  • GC Pause Time 是否过长？→ 考虑 G1/ZGC/Shenandoah
  • Allocation Stall？→ GC 无法跟上分配速度

可使用工具解析 GC 日志：

六、典型调优场景与工具组合

场景推荐工具分析重点
CPU 占用高top → jstack找出热点线程，分析栈帧
内存泄漏jmap → MATDominator Tree、GC Roots
频繁 Full GCjstat + GC 日志老年代增长速率、Metaspace 泄漏
响应慢/卡顿JFR + JMCSafepoint 时间、GC Pause、锁竞争
OOM Crash-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError + MAT分析崩溃前堆状态

七、最佳实践建议

  1. 生产环境务必开启 GC 日志，便于事后分析。
  2. 避免频繁 Full GC：合理设置堆大小（-Xms = -Xmx），选择合适 GC（如 G1）。
  3. 谨慎使用 jmap/jstack：避免在高负载时触发 STW。
  4. 优先使用 JFR/JMC：低开销、高信息密度，适合生产。
  5. 定期做压力测试 + 性能基线：对比调优前后效果。

八、附：常用 JVM 调优参数速查

# 堆设置
-Xms4g -Xmx4g

# 新生代
-XX:NewRatio=2
-XX:SurvivorRatio=8

# GC 算法
-XX:+UseG1GC
-XX:+UseZGC          # JDK 11+（需 Linux）
-XX:+UseShenandoahGC # 需额外安装

# GC 日志（JDK 8）
-XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCDateStamps -Xloggc:gc.log

# OOM 自动 dump
-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:HeapDumpPath=/data/dumps

# JFR（JDK 11+）
-XX:+FlightRecorder

如需针对具体问题（如“G1 调优”、“Metaspace 泄漏排查”）深入探讨，可继续提问！