一、JDK自带工具

1.1 jps：查看Java进程

# 列出所有Java进程
jps -l

# 输出示例：
# 12345 com.example.MyApplication
# 67890 org.apache.catalina.startup.Bootstrap

# 参数说明：
# -l：显示完整类名
# -v：显示JVM参数
# -m：显示main方法参数

1.2 jstack：线程堆栈分析

# 1. 导出线程堆栈
jstack <pid> > threads.txt

# 2. 检测死锁
jstack <pid> | grep -A 20 "Found one Java-level deadlock"

# 3. 查看线程数
jstack <pid> | grep "java.lang.Thread.State" | wc -l

# 4. 查看BLOCKED线程
jstack <pid> | grep "java.lang.Thread.State: BLOCKED" -A 5

实战案例：

# 场景1：CPU 100%排查
# 1. 找到Java进程
jps -l

# 2. 找到CPU占用高的线程
top -Hp <pid>  # Linux
# 输出：线程ID 12345占用CPU 90%

# 3. 转换线程ID为16进制
printf "%x\n" 12345
# 输出：0x3039

# 4. 查找对应线程堆栈
jstack <pid> | grep -A 50 "0x3039"

# 场景2：死锁排查
jstack <pid> | grep -A 50 "Found one Java-level deadlock"

1.3 jconsole：可视化监控

# 启动jconsole
jconsole

# 或连接远程JVM
jconsole <hostname>:<port>

核心功能：

  1. 概览：CPU、内存、线程数、类加载
  2. 线程：
    • 实时线程数
    • 检测死锁按钮
    • 线程详情（状态、堆栈）
  3. VM摘要：JVM参数、系统属性

死锁检测：

  • 切换到"线程"选项卡
  • 点击"检测死锁"按钮
  • 如果有死锁，会显示详细信息

1.4 JVisualVM：强大的分析工具

# 启动jvisualvm
jvisualvm

核心功能：

  1. 监视：CPU、内存、类、线程实时图表
  2. 线程：
    • 线程时间线（运行、等待、睡眠）
    • 线程dump
    • 死锁检测
  3. 采样器：CPU/内存采样
  4. 插件：支持BTrace、VisualGC等

实战技巧：

# 1. 线程dump分析
# - 右键进程 → 线程Dump
# - 查看所有线程状态

# 2. CPU采样
# - 采样器 → CPU → 启动
# - 运行一段时间后停止
# - 查看热点方法

# 3. 远程监控
# JVM参数：
-Dcom.sun.management.jmxremote
-Dcom.sun.management.jmxremote.port=9999
-Dcom.sun.management.jmxremote.authenticate=false
-Dcom.sun.management.jmxremote.ssl=false

二、Arthas：阿里开源诊断工具

2.1 安装与启动

# 下载arthas-boot.jar
curl -O https://arthas.aliyun.com/arthas-boot.jar

# 启动Arthas
java -jar arthas-boot.jar

# 选择要attach的Java进程
[INFO] arthas-boot version: 3.7.0
[INFO] Found existing java process, please choose one and input the serial number.
* [1]: 12345 com.example.MyApplication
  [2]: 67890 org.apache.catalina.startup.Bootstrap
1

2.2 核心命令

1. dashboard：实时看板

# 显示系统实时数据
dashboard

# 输出示例：
# ID   NAME                   GROUP       PRIORITY STATE  %CPU  TIME   INTERRUPTED
# 17   pool-1-thread-1        main        5        WAITI  0.0   0:0.10 false
# 18   pool-1-thread-2        main        5        RUNNA  57.0  0:5.06 false

# 按Ctrl+C退出

2. thread：查看线程

# 查看所有线程
thread

# 查看最忙的3个线程
thread -n 3

# 查看线程详情
thread <thread-id>

# 查看BLOCKED线程
thread -b

# 查看死锁
thread -b

# 输出示例：
# "Thread-1" Id=11 BLOCKED on java.lang.Object@1234 owned by "Thread-2" Id=12
# "Thread-2" Id=12 BLOCKED on java.lang.Object@5678 owned by "Thread-1" Id=11

3. jad：反编译

# 反编译类
jad com.example.MyClass

# 查看特定方法
jad com.example.MyClass myMethod

4. watch：监控方法

# 监控方法入参和返回值
watch com.example.MyClass myMethod "{params,returnObj}" -x 2

# 监控方法执行时间
watch com.example.MyClass myMethod "{params,returnObj,throwExp}" -x 2 -b -s -f

# -b：方法调用前
# -s：方法调用后
# -f：方法抛异常后
# -x 2：展开深度2

5. trace：方法调用链

# 追踪方法调用链
trace com.example.MyClass myMethod

# 输出示例：
# `---[10.05ms] com.example.MyClass:myMethod()
#     +---[5.02ms] com.example.Service:query()
#     +---[4.98ms] com.example.Repository:select()

6. monitor：方法调用统计

# 统计方法调用次数、成功率、平均耗时
monitor -c 5 com.example.MyClass myMethod

# 输出示例：
# Timestamp   Class                Method    Total  Success  Fail  Avg RT(ms)
# 2025-01-21  com.example.MyClass  myMethod  100    95       5     15.5

7. stack：方法调用栈

# 查看方法被谁调用
stack com.example.MyClass myMethod

三、第三方工具

3.1 MAT（Memory Analyzer Tool）

# 用途：分析堆dump，排查内存泄漏

# 1. 生成堆dump
jmap -dump:format=b,file=heap.hprof <pid>

# 2. 使用MAT打开heap.hprof

# 3. 分析
# - Leak Suspects：疑似泄漏
# - Dominator Tree：支配树
# - Top Consumers：内存占用Top

实战案例：

# 场景：线程泄漏排查
# 1. 生成堆dump
jmap -dump:format=b,file=heap.hprof 12345

# 2. MAT打开，搜索"Thread"
# 3. 查看Thread对象数量
# 4. 分析线程引用链，找到泄漏点

3.2 async-profiler

# 用途：低开销的CPU/内存分析

# 1. 下载
wget https://github.com/async-profiler/async-profiler/releases/download/v2.9/async-profiler-2.9-linux-x64.tar.gz
tar -xzf async-profiler-2.9-linux-x64.tar.gz

# 2. 采样CPU（60秒）
./profiler.sh -d 60 -f /tmp/profile.html <pid>

# 3. 查看火焰图
# 浏览器打开 /tmp/profile.html

火焰图解读：

  • 横轴：方法占用CPU时间比例
  • 纵轴：调用栈深度
  • 颜色：不同类型方法（Java、JVM、Native）

四、实战案例

4.1 案例1：CPU 100%排查

# 1. 找到Java进程
jps -l
# 输出：12345 com.example.MyApp

# 2. 找到CPU占用高的线程
top -Hp 12345
# 输出：线程ID 12350占用CPU 90%

# 3. 转换线程ID为16进制
printf "%x\n" 12350
# 输出：0x303e

# 4. jstack查找线程堆栈
jstack 12345 | grep -A 50 "0x303e"

# 5. 或使用Arthas
java -jar arthas-boot.jar
thread -n 3  # 查看最忙的3个线程

问题定位：

  • 死循环
  • 正则表达式回溯
  • 大量字符串拼接

4.2 案例2：线程池任务堆积

# 1. 使用Arthas连接
java -jar arthas-boot.jar

# 2. 查看线程池状态
dashboard

# 3. 找到线程池相关线程
thread | grep "pool-"

# 4. 监控线程池方法
watch java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor execute "{params}" -x 2

# 5. 追踪任务执行
trace com.example.MyTask run

问题定位：

  • 任务执行慢
  • 线程数不足
  • 队列容量小

4.3 案例3：死锁排查

# 方式1：jstack
jstack <pid> | grep -A 50 "Found one Java-level deadlock"

# 方式2：jconsole
# 线程 → 检测死锁

# 方式3：Arthas
java -jar arthas-boot.jar
thread -b  # 查找阻塞线程

五、工具对比与选择

工具优点缺点适用场景
jstack快速、无依赖命令行，需要分析快速排查死锁
jconsole图形化、简单功能有限实时监控
JVisualVM功能强大性能开销大详细分析
Arthas在线诊断、功能丰富需要安装生产环境排查
MAT内存分析专业需要堆dump内存泄漏排查
async-profiler低开销、火焰图需要编译性能分析

选择建议：

  • 快速排查：jstack + Arthas
  • 实时监控：jconsole + dashboard
  • 详细分析：JVisualVM + MAT
  • 性能分析：async-profiler

六、核心排查流程

6.1 CPU 100%排查

  1. top -Hp <pid> → 找到CPU高的线程ID
  2. printf "%x\n" <thread-id> → 转换为16进制
  3. jstack <pid> | grep "0x<hex-id>" → 查看堆栈
  4. 定位代码 → 修复问题

6.2 死锁排查

  1. jstack <pid> → 查找"Found one Java-level deadlock"
  2. 分析等待链 → Thread-1 等 Thread-2，Thread-2 等 Thread-1
  3. 定位加锁代码 → 修复锁顺序

6.3 线程泄漏排查

  1. jstack <pid> → 查看线程数
  2. thread | wc -l → 统计线程数
  3. jmap -dump → 生成堆dump
  4. MAT分析 → 查找Thread对象
  5. 定位泄漏点 → 修复问题

总结

掌握并发问题排查工具是解决线上问题的关键：

核心工具：

  • ✅ jstack：快速查看线程堆栈
  • ✅ jconsole：实时监控和死锁检测
  • ✅ Arthas：生产环境在线诊断
  • ✅ MAT：内存泄漏分析

实战技巧：

  1. CPU 100%：top -Hp → printf → jstack
  2. 死锁：jstack → 查找"Found one Java-level deadlock"
  3. 线程泄漏：jstack → jmap → MAT
  4. 性能分析：Arthas trace → async-profiler

工具选择：

  • 快速排查：Arthas
  • 实时监控：jconsole
  • 详细分析：JVisualVM
  • 内存分析：MAT

下一篇预告：我们将深入JMH性能测试，学习如何科学地进行并发性能测试！