使用VisualVM分析日志

更新時間：2025年07月17日 09:51:36 作者：小凱 ?

文章強調(diào)程序員需掌握多種工具（如JMeter、ELK、Prometheus等）應對工作挑戰(zhàn),避免線上事故,重點介紹VisualVM作為Java故障排查工具,通過分析大對象和GC監(jiān)控,提升代碼質(zhì)量與問題定位效率

從互聯(lián)網(wǎng)草蜢時代，到現(xiàn)在工作了這么多年，也是見證了很多程序員因為寫B(tài)ug畢業(yè)啦，即使不是被開除，往往重大的事故也會影響未來的績效、加薪和晉升。這些事故按；照影響時長、影響用戶量、造成的資損、解決的時長等，會被定級為 P0、P1、P2、P3 不同級別的事故。

所以，到目前有越來越多的輔助工具，來幫助研發(fā)提高代碼交付質(zhì)量，以及各類系統(tǒng)異常分析工具，提高問題排查效率。類似這樣的系統(tǒng)、服務、組件，今天給大家分享一個關(guān)于 VisualVM 的使用。

一、關(guān)于 VisualVM

VisualVM 是一款可視化 Java 故障排除工具，集成了 JDK 命令行工具和輕量級性能分析功能。專為開發(fā)和生產(chǎn)環(huán)境設計。

下載：https://visualvm.github.io/download.html(opens new window)

接下來，結(jié)合 VisualVM 做一些常用的案例，方便伙伴學習。

二、案例 - 分析大對象

1. 測試工程

說明：這是一個簡單的測試工程，通過訪問接口產(chǎn)生大對象。之后在通過 JmapDumpController 接口，執(zhí)行命令，產(chǎn)生 Dump 文件。之后在使用 VisualVM 分析產(chǎn)生的 Dump 日志，定位是哪個對象導致的問題。

2. 執(zhí)行程序

首先，啟動應用程序。之后執(zhí)行 visualvm-test.sh 腳本，Windows 用戶需要在 powershell 里執(zhí)行，Mac 電腦可以直接在 IntelliJ IDEA 點擊綠色箭頭執(zhí)行。

首先，點擊啟動程序，本地運行即可。一般公司里線上的應用，也有專門下載 dump 日志的地方。
之后，執(zhí)行 ./visualvm-test.sh 這部分寫了測試程序的腳本和獲取 dump 日志的操作。

2.1 接口；創(chuàng)建對象

@RestController
@RequestMapping("/api/memory")
public class MemoryTestController {

    // 用于存儲大對象的靜態(tài)變量，模擬內(nèi)存泄漏
    private static final Map<String, Object> MEMORY_CACHE = new ConcurrentHashMap<>();
    private static final List<byte[]> BIG_OBJECTS = new ArrayList<>();

    /**
     * 大對象接口 - 創(chuàng)建大量對象占用內(nèi)存
     */
    @GetMapping("/big-object")
    public Map<String, Object> bigObjectApi() {
        // 創(chuàng)建大對象（10MB的字節(jié)數(shù)組）
        byte[] bigData = new byte[10 * 1024 * 1024]; // 10MB
        for (int i = 0; i < bigData.length; i++) {
            bigData[i] = (byte) (i % 256);
        }
        
        // 將大對象存儲到靜態(tài)集合中，模擬內(nèi)存泄漏
        BIG_OBJECTS.add(bigData);
        
        Map<String, Object> result = new HashMap<>();
        result.put("status", "success");
        result.put("message", "創(chuàng)建了一個大對象（10MB）");
        result.put("timestamp", System.currentTimeMillis());
        result.put("bigObjectsCount", BIG_OBJECTS.size());
        result.put("totalMemoryUsed", BIG_OBJECTS.size() * 10 + "MB");
        
        return result;
    }

    /**
     * 內(nèi)存泄漏接口 - 持續(xù)創(chuàng)建對象并緩存
     */
    @GetMapping("/memory-leak")
    public Map<String, Object> memoryLeakApi() {
        String key = "data_" + System.currentTimeMillis();
        
        // 創(chuàng)建大量小對象并緩存
        List<String> dataList = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            dataList.add("這是第" + i + "個數(shù)據(jù)對象，包含一些文本內(nèi)容用于占用內(nèi)存空間");
        }
        
        MEMORY_CACHE.put(key, dataList);
        
        Map<String, Object> result = new HashMap<>();
        result.put("status", "success");
        result.put("message", "創(chuàng)建了10000個小對象并緩存");
        result.put("timestamp", System.currentTimeMillis());
        result.put("cacheSize", MEMORY_CACHE.size());
        result.put("cacheKey", key);
        
        return result;
    }

    /**
     * 超大對象接口 - 創(chuàng)建超大對象
     */
    @GetMapping("/huge-object")
    public Map<String, Object> hugeObjectApi() {
        // 創(chuàng)建超大對象（100MB的字節(jié)數(shù)組）
        byte[] hugeData = new byte[100 * 1024 * 1024]; // 100MB
        
        // 填充數(shù)據(jù)
        for (int i = 0; i < hugeData.length; i++) {
            hugeData[i] = (byte) (Math.random() * 256);
        }
        
        BIG_OBJECTS.add(hugeData);
        
        Map<String, Object> result = new HashMap<>();
        result.put("status", "success");
        result.put("message", "創(chuàng)建了一個超大對象（100MB）");
        result.put("timestamp", System.currentTimeMillis());
        result.put("bigObjectsCount", BIG_OBJECTS.size());
        
        return result;
    }

}

2.2 接口；獲取日志（dump）

@RestController
@RequestMapping("/api/jmap")
public class JmapDumpController {

    // 使用相對路徑，基于項目根目錄
    private static final String DUMP_DIR = "docs/dump";

    /**
     * 獲取絕對路徑的dump目錄
     */
    private String getDumpDirectory() {
        // 獲取項目根目錄
        String userDir = System.getProperty("user.dir");
        // 如果當前目錄是xfg-dev-tech-app，則需要回到上級目錄
        if (userDir.endsWith("xfg-dev-tech-app")) {
            userDir = new File(userDir).getParent();
        }
        return userDir + File.separator + DUMP_DIR;
    }

    /**
     * 生成堆轉(zhuǎn)儲文件
     */
    @GetMapping("/dump")
    public Map<String, Object> generateHeapDump() {
        Map<String, Object> result = new HashMap<>();
        
        try {
            // 獲取dump目錄的絕對路徑
            String dumpDir = getDumpDirectory();
            
            // 確保目錄存在
            File dir = new File(dumpDir);
            if (!dir.exists()) {
                dir.mkdirs();
            }
            
            // 獲取當前進程的PID
            String pid = ManagementFactory.getRuntimeMXBean().getName().split("@")[0];
            
            // 生成文件名（包含時間戳）
            SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyyMMdd_HHmmss");
            String timestamp = sdf.format(new Date());
            String fileName = "heap_dump_" + timestamp + ".hprof";
            String filePath = dumpDir + File.separator + fileName;
            
            // 執(zhí)行jmap命令生成堆轉(zhuǎn)儲
            String command = "jmap -dump:format=b,file=" + filePath + " " + pid;
            Process process = Runtime.getRuntime().exec(command);
            int exitCode = process.waitFor();
            
            if (exitCode == 0) {
                result.put("status", "success");
                result.put("message", "堆轉(zhuǎn)儲文件生成成功");
                result.put("filePath", filePath);
                result.put("fileName", fileName);
            } else {
                result.put("status", "error");
                result.put("message", "堆轉(zhuǎn)儲文件生成失敗");
                result.put("exitCode", exitCode);
            }
            
        } catch (IOException | InterruptedException e) {
            result.put("status", "error");
            result.put("message", "生成堆轉(zhuǎn)儲文件時發(fā)生異常: " + e.getMessage());
        }
        
        result.put("timestamp", System.currentTimeMillis());
        return result;
    }

}

2.3 腳本；統(tǒng)一執(zhí)行

#!/bin/bash

# VisualVM 內(nèi)存測試自動化腳本
# 作者: xiaofuge
# 用途: 自動化測試內(nèi)存接口并生成dump文件

# 配置參數(shù)
BASE_URL="http://localhost:8091"
DUMP_DIR="../dump"
LOG_FILE="$DUMP_DIR/test_log_$(date +%Y%m%d_%H%M%S).txt"

# 顏色輸出
RED='\033[0;31m'
GREEN='\033[0;32m'
YELLOW='\033[1;33m'
BLUE='\033[0;34m'
NC='\033[0m' # No Color

# 日志函數(shù)
log() {
    echo "[$(date '+%Y-%m-%d %H:%M:%S')] $1" | tee -a "$LOG_FILE"
}

log_info() {
    echo -e "${BLUE}[INFO]${NC} $1" | tee -a "$LOG_FILE"
}

log_success() {
    echo -e "${GREEN}[SUCCESS]${NC} $1" | tee -a "$LOG_FILE"
}

log_warning() {
    echo -e "${YELLOW}[WARNING]${NC} $1" | tee -a "$LOG_FILE"
}

log_error() {
    echo -e "${RED}[ERROR]${NC} $1" | tee -a "$LOG_FILE"
}

# 檢查應用是否啟動
check_app_status() {
    log_info "檢查應用狀態(tài)..."
    response=$(curl -s -o /dev/null -w "%{http_code}" "$BASE_URL/api/memory/status")
    if [ "$response" = "200" ]; then
        log_success "應用已啟動，狀態(tài)正常"
        return 0
    else
        log_error "應用未啟動或狀態(tài)異常 (HTTP: $response)"
        return 1
    fi
}

# 等待應用啟動
wait_for_app() {
    log_info "等待應用啟動..."
    for i in {1..30}; do
        if check_app_status > /dev/null 2>&1; then
            log_success "應用啟動成功"
            return 0
        fi
        log_info "等待中... ($i/30)"
        sleep 2
    done
    log_error "應用啟動超時"
    return 1
}

# 調(diào)用API接口
call_api() {
    local endpoint=$1
    local description=$2
    local count=${3:-1}
    
    log_info "調(diào)用接口: $description"
    for ((i=1; i<=count; i++)); do
        response=$(curl -s "$BASE_URL$endpoint")
        status=$(echo "$response" | grep -o '"status":"[^"]*"' | cut -d'"' -f4)
        if [ "$status" = "success" ]; then
            log_success "[$i/$count] $description - 成功"
        else
            log_error "[$i/$count] $description - 失敗: $response"
        fi
        sleep 1
    done
}

# 顯示內(nèi)存狀態(tài)
show_memory_status() {
    log_info "獲取內(nèi)存狀態(tài)..."
    response=$(curl -s "$BASE_URL/api/memory/status")
    echo "$response" | python3 -m json.tool 2>/dev/null || echo "$response"
    echo ""
}

# 生成dump文件
generate_dump() {
    log_info "生成堆轉(zhuǎn)儲文件..."
    response=$(curl -s "$BASE_URL/api/jmap/dump")
    status=$(echo "$response" | grep -o '"status":"[^"]*"' | cut -d'"' -f4)
    if [ "$status" = "success" ]; then
        filename=$(echo "$response" | grep -o '"fileName":"[^"]*"' | cut -d'"' -f4)
        log_success "堆轉(zhuǎn)儲文件生成成功: $filename"
    else
        log_error "堆轉(zhuǎn)儲文件生成失敗: $response"
    fi
}

# 生成內(nèi)存信息文件
generate_memory_info() {
    log_info "生成內(nèi)存信息文件..."
    response=$(curl -s "$BASE_URL/api/jmap/memory-info")
    status=$(echo "$response" | grep -o '"status":"[^"]*"' | cut -d'"' -f4)
    if [ "$status" = "success" ]; then
        filename=$(echo "$response" | grep -o '"fileName":"[^"]*"' | cut -d'"' -f4)
        log_success "內(nèi)存信息文件生成成功: $filename"
    else
        log_error "內(nèi)存信息文件生成失敗: $response"
    fi
}

# 清理緩存
clear_cache() {
    log_info "清理緩存..."
    response=$(curl -s "$BASE_URL/api/memory/clear-cache")
    status=$(echo "$response" | grep -o '"status":"[^"]*"' | cut -d'"' -f4)
    if [ "$status" = "success" ]; then
        log_success "緩存清理成功"
    else
        log_error "緩存清理失敗: $response"
    fi
}

# 主測試流程
run_test() {
    log_info "開始VisualVM內(nèi)存測試"
    
    # 檢查dump目錄
    if [ ! -d "$DUMP_DIR" ]; then
        log_info "創(chuàng)建dump目錄: $DUMP_DIR"
        mkdir -p "$DUMP_DIR"
    fi
    
    # 等待應用啟動
    if ! wait_for_app; then
        log_error "應用啟動失敗，退出測試"
        exit 1
    fi
    
    # 顯示初始內(nèi)存狀態(tài)
    log_info "=== 初始內(nèi)存狀態(tài) ==="
    show_memory_status
    
    # 測試普通接口
    call_api "/api/memory/normal" "普通接口測試" 5
    
    # 顯示內(nèi)存狀態(tài)
    log_info "=== 普通接口調(diào)用后內(nèi)存狀態(tài) ==="
    show_memory_status
    
    # 測試大對象接口
    call_api "/api/memory/big-object" "大對象接口測試" 10
    
    # 顯示內(nèi)存狀態(tài)
    log_info "=== 大對象創(chuàng)建后內(nèi)存狀態(tài) ==="
    show_memory_status
    
    # 生成第一次dump
    generate_dump
    generate_memory_info
    
    # 測試內(nèi)存泄漏接口
    call_api "/api/memory/memory-leak" "內(nèi)存泄漏接口測試" 20
    
    # 顯示內(nèi)存狀態(tài)
    log_info "=== 內(nèi)存泄漏測試后內(nèi)存狀態(tài) ==="
    show_memory_status
    
    # 測試超大對象接口
    call_api "/api/memory/huge-object" "超大對象接口測試" 5
    
    # 顯示內(nèi)存狀態(tài)
    log_info "=== 超大對象創(chuàng)建后內(nèi)存狀態(tài) ==="
    show_memory_status
    
    # 生成第二次dump
    generate_dump
    generate_memory_info
    
    # 清理緩存
    clear_cache
    
    # 顯示清理后內(nèi)存狀態(tài)
    log_info "=== 緩存清理后內(nèi)存狀態(tài) ==="
    show_memory_status
    
    # 生成第三次dump
    generate_dump
    generate_memory_info
    
    log_success "VisualVM內(nèi)存測試完成"
    log_info "日志文件: $LOG_FILE"
    log_info "dump文件目錄: $DUMP_DIR"
}

# 顯示幫助信息
show_help() {
    echo "VisualVM 內(nèi)存測試腳本"
    echo ""
    echo "用法: $0 [選項]"
    echo ""
    echo "選項:"
    echo "  test          運行完整測試流程"
    echo "  check         檢查應用狀態(tài)"
    echo "  status        顯示內(nèi)存狀態(tài)"
    echo "  dump          生成堆轉(zhuǎn)儲文件"
    echo "  memory-info   生成內(nèi)存信息文件"
    echo "  clear         清理緩存"
    echo "  help          顯示幫助信息"
    echo ""
    echo "示例:"
    echo "  $0 test       # 運行完整測試"
    echo "  $0 check      # 檢查應用狀態(tài)"
    echo "  $0 dump       # 生成dump文件"
}

# 主程序
case "${1:-test}" in
    "test")
        run_test
        ;;
    "check")
        check_app_status
        ;;
    "status")
        show_memory_status
        ;;
    "dump")
        generate_dump
        ;;
    "memory-info")
        generate_memory_info
        ;;
    "clear")
        clear_cache
        ;;
    "help")
        show_help
        ;;
    *)
        log_error "未知選項: $1"
        show_help
        exit 1
        ;;
esac