定位問題的時候，知識、經驗是關鍵基礎，資料是依據，工具是運用知識處理資料的手段。
在實際的故障排查、效能監控中，常常是作業系統的工具和Java虛擬機器的工具結合使用。
1、作業系統工具
1.1、top：顯示系統整體資源使用情況
top命令是Linux下常用的效能分析工具，能夠實時顯示系統中各個程式的資源佔用情況。
在Linux使用top命令的部分輸出如下：
top命令的輸出可以分為兩個部分：前半部分是系統統計資訊，後半部分是程式資訊。
在統計資訊中：
- 第1行是任務佇列資訊，從左到右依次表示：系統當前時間、系統執行時間、當前登入使用者，最後的load average表示系統的平均負載。
- 第2行是程式統計資訊，分別有正在執行的程式數、睡眠程式數、停止的程式數、殭屍程式數。
- 第3行是CPU統計資訊，us表示使用者空間CPU佔用率，sy表示核心空間CPU佔用率、ni表示使用者程式空間改變過優先順序的程式cpu的佔用率、id表示空閒cpu佔用率、wa表示等待輸入輸出的CPU時間百分比、hi表示硬體中斷請求、si表示軟體中斷請求。
在程式資訊區中，顯示了系統各個程式的資源使用情況。主要欄位的含義：
- PID：程式id
- USER：程式所有者的使用者名稱
- PR：優先順序
- NI：nice值，負值表示高優先順序，正值表示低優先順序
- TIME+：程式使用的CPU時間總計，單位1/100秒
- COMMAND：命令名/命令列
1.2、vmstat：監控記憶體和CPU
vmstat也是一款功能比較齊全的效能監測工具。它可以統計CPU、記憶體使用情況、swap使用情況能資訊。
一般vmstat工具的使用是通過兩個數字引數來完成的，第一個引數是取樣的時間間隔數，單位是秒，第二個引數是取樣的次數，如:
以下命令表示每秒取樣一次，共三次。
輸出的各個列的含義：
| 分類 | 說明 |
|---|---|
| Procs | r: 執行佇列中程式數量 b: 等待IO的程式數量 |
| Memory（記憶體） | swpd: 使用虛擬記憶體大小 free: 可用記憶體大小 buff: 用作緩衝的記憶體大小 cache: 用作快取的記憶體大小 |
| Swap： | si: 每秒從交換區寫到記憶體的大小 so: 每秒寫入交換區的記憶體大小 IO：（現在的Linux版本塊的大小為1024bytes） bi: 每秒讀取的塊數 bo: 每秒寫入的塊數 |
| 系統 | in: 每秒中斷數，包括時鐘中斷 cs: 每秒上下文切換數 |
| CPU（以百分比表示） | us: 使用者程式執行時間(user time) sy: 系統程式執行時間(system time) id: 空閒時間(包括IO等待時間),中央處理器的空閒時間 ，以百分比表示。 wa: 等待IO時間 |
1.3、iostat：監控IO使用
iostat可以提供磁碟IO的監控資料：
avg-cpu: %user %nice %system %iowait %steal %idle
1.44 0.00 0.39 0.00 0.00 98.17
Device: tps kB_read/s kB_wrtn/s kB_read kB_wrtn
sda 0.37 0.47 30.30 3561197 229837730
dm-0 0.44 0.33 29.97 2518272 227313194
dm-1 0.12 0.13 0.33 1013276 2520308
dm-2 0.00 0.00 0.00 502 2068
以上命令顯示了CPU的使用概況和磁碟I/O的資訊。
輸出結果各個列的含義：
iostat結果皮膚 avg-cpu 描述的是系統cpu使用情況：
- %user：CPU處在使用者模式下的時間百分比。
- %nice：CPU處在帶NICE值的使用者模式下的時間百分比。
- %system：CPU處在系統模式下的時間百分比。
- %iowait：CPU等待輸入輸出完成時間的百分比。
- %steal：管理程式維護另一個虛擬處理器時，虛擬CPU的無意識等待時間百分比。
- %idle：CPU空閒時間百分比。
1.4、netstat：監控網路使用
在web程式中，可能執行需要網路，可以使用netstat命令監控網路流量。
netstat -a
Active Internet connections (servers and established)
Proto Recv-Q Send-Q Local Address Foreign Address State
tcp 0 0 localhost:30037 *:* LISTEN
udp 0 0 *:bootpc *:*
Active UNIX domain sockets (servers and established)
Proto RefCnt Flags Type State I-Node Path
unix 2 [ ACC ] STREAM LISTENING 6135 /tmp/.X11-unix/X0
unix 2 [ ACC ] STREAM LISTENING 5140 /var/run/acpid.socket
...
以上命令表示列出所有埠資訊。
2、JDK效能監控工具
除了我們比較熟悉的java.exe、javac.exe這兩個命令列工具，在jdk的bin目錄下，還有一些其它的工具。。除了編譯和執行Java程式外，打包、部署、簽名、除錯、監控、運維等各種場景都可能會用到它們。
2.1、jps：虛擬機器程式檢視
jps類似Linux下的ps，它會列出Java程式的程式。
jps命令格式：
jps [ options ] [ hostid ]
jps命令示例：
jps的常用選項見表：
| 選項列表 | 描述 |
|---|---|
| -q | 只輸出程式 ID，忽略主類資訊 |
| -l | 輸出主類全名，或者執行 JAR 包則輸出路徑 |
| -m | 輸出虛擬機器程式啟動時傳遞給主類 main()函式的引數 |
| -v | 輸出虛擬機器程式啟動時的 JVM 引數 |
2.2、jstat：虛擬機器執行時資訊檢視
jsta是一個強大的工具。它可以顯示本地或者遠端虛擬機器程式中的類載入、記憶體、垃圾收集、即時編譯等執行時資料。
jstat命令格式為：
jstat [ option vmid [interval[s|ms] [count]] ]
選項option代表使用者希望查詢的虛擬機器資訊，主要分為三類：類載入、垃圾收集、執行期編譯狀況。
如下，輸出Java程式5728的ClassLoader相關資訊，每秒統計一次資訊，一共輸出兩次。
下例展示了與GC相關的堆資訊的輸出：
jstat工具主要選項：
| 選項列表 | 描述 |
|---|---|
| -class | 監視類載入、解除安裝數量、總空間以及類裝載所耗費時長 |
| -gc | 監視 Java 堆情況，包括 Eden 區、2 個 Survivor 區、老年代、永久代或者 jdk1.8 元空間等，容量、已用空間、垃圾收集時間合計等資訊 |
| -gccapacity | 監視內容與-gc 基本一致，但輸出主要關注 Java 堆各個區域使用到的最大、最小空間 |
| -gcutil | 監視內容與-gc 基本相同，但輸出主要關注已使用空間佔總空間的百分比 |
| -gccause | 與 -gcutil 功能一樣，但是會額外輸出導致上一次垃圾收集產生的原因 |
| -gcnew | 監視新生代垃圾收集情況 |
| -gcnewcapacity | 監視內容與 -gcnew 基本相同，輸出主要關注使用到的最大、最小空間 |
| -gcold | 監視老年代垃圾收集情況 |
| -gcoldcapacity | 監視內容與 -gcold 基本相同，輸出主要關注使用到的最大、最小空間 |
| -compiler | 輸出即時編譯器編譯過的方法、耗時等資訊 |
| -printcompilation | 輸出已經被即時編譯的方法 |
2.3、jinfo：虛擬機器配置檢視
jinfo的作用是實時檢視和調整虛擬機器各項引數。
jinfo命令格式：
jinfo [ option ] pid
下例顯示了新生愛物件晉升老年代的最大年齡。在應用程式啟動時，沒有指定，但通過jinfo，檢視該引數的當前數值。
檢視是否列印GC詳細資訊：
2.4、jmap：記憶體映像（匯出）
jmap命令用於生成堆轉儲快照（一般稱為heapdump或dump檔案）
jmap的作用並不僅僅是為了獲取堆轉儲快照，它還可以查詢finalize執行佇列、Java堆和方法區的詳細資訊，如空間使用率、當前用的是哪種收集器等。
jmap命令格式：
jmap [ option ] vmid
如下，使用jmap生成PID為5728的Java程式的物件統計資訊， 並輸出到dump.txt中。
dump.txt的結構如下：
jmap更重要的功能是得到Java程式的當前堆快照：
如圖，將應用程式的堆快照輸出到D盤的heap.hprof檔案中，之後，可以通過多種工具分析該堆檔案。
jmap工具主要選項:
| 選項 | 描述 |
|---|---|
| -dump | 生成 Java 堆轉儲快照。 |
| -finalizerinfo | 顯示在 F-Queue 中等待 Finalizer 執行緒執行 finalize 方法的物件。Linux平臺 |
| -heap | 顯示 Java 堆詳細資訊，比如：用了哪種回收器、引數配置、分代情況。Linux 平臺 |
| -histo | 顯示堆中物件統計資訊，包括類、例項數量、合計容量 |
| -permstat | 顯示永久代記憶體狀態，jdk1.7，永久代 |
| -F | 當虛擬機器程式對 -dump 選項沒有響應式，可以強制生成快照。Linux平臺 |
2.5、jhat：堆轉儲快照分析
JDK提供jhat命令與jmap搭配使用，來分析jmap生成的堆轉儲快照。 jhat內建了一個微型的HTTP/Web伺服器，生成堆轉儲快照的分析結果後，可以在瀏覽器中檢視。
以前面生成的heap.hprof為例：
螢幕顯示“Server is ready.”的提示後，使用者在瀏覽器中輸入http://localhost:7000/可以看到分析結果
2.6、jstack：Java堆疊跟蹤
jstack命令用於生成虛擬機器當前時刻的執行緒快照（一般稱為threaddump或者 javacore檔案）。
jstack命令格式：
jstack [ option ] vmid
如下，使用stack檢視執行緒堆疊的部分結果：
jstack工具主要選項：
| 選項 | 描述 |
|---|---|
| -F | 當正常輸出的請求不被響應時，強制輸出執行緒堆疊 |
| -l | 除了堆疊外，顯示關於鎖的附加資訊 |
| -m | 如果呼叫的是本地方法的話，可以顯示 c/c++的堆疊 |
2.7、jcmd：多功能命令
在jdk1.7以後，新增了一個請打的命令列工具jcmd，它可以實現上面除了jstat外所有命令的功能。
例如，使用jcmd列出當前系統中的所有執行中的Java虛擬機器：
jmcd命令格式：
jcmd <pid | main class> <command ... | PerfCounter.print | -f file>
jmcd工具主要選項：
| 選項 | 描述 | |
|---|---|---|
| help | 列印幫助資訊，示例：jcmd help [] | |
| ManagementAgent.stop | 停止JMX Agent | |
| ManagementAgent.start_local | 開啟本地JMX Agent | |
| ManagementAgent.start | 開啟JMX Agent | |
| Thread.print | 引數-l列印java.util.concurrent鎖資訊，相當於：jstack | |
| PerfCounter.print | 相當於：jstat -J-Djstat.showUnsupported=true -snap | |
| GC.class_histogram | 相當於：jmap -histo | |
| GC.heap_dump | 相當於：jmap -dump:format=b,file=xxx.bin | |
| GC.run_finalization | 相當於：System.runFinalization() | |
| GC.run | 相當於：System.gc() | |
| VM.uptime | 引數-date列印當前時間，VM啟動到現在的時候，以秒為單位顯示 | |
| VM.flags | 引數-all輸出全部，相當於：jinfo -flags , jinfo -flag | |
| VM.system_properties | 相當於：jinfo -sysprops | |
| VM.command_line | 相當於：jinfo -sysprops | grep command |
| VM.version | 相當於：jinfo -sysprops | grep version |
參考：
【1】：周志朋編著《深入理解Java虛擬機器：JVM高階特性與最佳實踐》
【2】：《Java效能權威指南》
【3】：《實戰JAVA虛擬機器 JVM故障診斷與效能優化》
【4】:jcmd命令詳解