簡介

當一個軟體系統完成基本功能上線執行後，如前期設計不佳，後面很容易出現記憶體和效能問題。解決這些問題有多種途徑，其中最為常用的方式：藉助監控工具，直接找到問題點（或某個範圍），然後仔細研究程式碼，找出根因並整改。本文僅對效能類問題做深入探討

當程式出現效能問題後，最直接的表現是：系統請求響應變慢、CPU持續居高不下，常見可能導致效能問題的操作：

1）頻繁的I/O操作（比如：網路，本地檔案讀寫）；
2）頻繁的申請較大記憶體，導致系統頻繁Full GC；
3）由於程式自身bug，導致系統進入死迴圈或其它耗時邏輯中；
4）不當的鎖保護（力度過大），導致響應執行緒等待；
5）其它...

有些效能問題，只有系統上到一定的壓力下，才表現出來。為避免，就要求我們在日常的編碼中要勤思考

Java效能問題分析工具概述

• HPROF

Java自帶的分析工具,通過實現Java Virtual Machine Tool Interface（JVM TI），監控虛擬機器類載入、方法呼叫等事件，對其做資料收集，從而統計出效能資料。

• VisualVM

JDK自帶的分析工具,JDK_1.6.23之後的版本才帶著個工具，監控一段時間後，收集快照，可以找到耗時點 

• jProfiler

一款商業工具，需要付費，但其功能非常強大，不僅可以分析效能問題，還可以分析諸如：記憶體洩露、執行緒同步等問題，該工具使用比較廣

• YourKit

類似jProfiler，需要付費，其功能沒有jProfiler強大，但執行速度更流暢些,具體沒使用過

監控方式

• 1)日誌：

通過System.currentTimeMillis()，在待檢測邏輯前後分別獲取系統時間戳，做差值計算後，輸出至控制檯或檔案；
其最大缺點是要該程式碼，對業務邏輯浸入大；

• 2)事件：

採用 JVMTI（JVM Tools Interface）API 來捕捉諸如方法呼叫、類載入、類解除安裝、進入/離開執行緒等事件，然後基於這些事件進行程式行為的分析，JVMTI需要使用C/C++編寫實現程式碼

• 3)抽樣（sampling）：

每隔一段時間中斷系統，收集當前的呼叫棧資訊，基於這些資訊得到函式的呼叫關係圖及每個函式的 CPU 使用資訊;
缺點是：分析不是非常精確的，但幾乎不影響目標程式的執行速度。

• 4)位元組碼注入 (BCI)

在執行期，動態在目標程式中新增profiler邏輯片段，實時收集方法、記憶體等資訊;
缺點是：影響程式執行速度，但其統計的耗時百分比是比較準確的

PerfMonitorTool詳細介紹

本工具是基於方式4)位元組碼注入 (BCI)+javaagent技術實現,如下圖所示：

• Java agent:

主要作用是向JVM虛擬機器中註冊一個代理，從而可以監控類載入

• ASM:

是一種動態修改Java位元組碼技術，純Java實現，通過其提供的方法，可以在載入類過程中，完成對待監控類方法對應位元組碼的修改
[延伸]：bTrace也可以實現，其功能更強大

• 前期準備

1)安裝Bytecode Outline外掛:
  在Eclipse中："Help->EclipseMarketplace...”，查詢“Bytecode Outline”,點選安裝;
  完成安裝後，我們就可以開啟該檢視，從而可以檢視java到ASM位元組碼之間的對映關係:
  2)使用agent的類注意點：
  需要在其jar包對應MANIFEST.MF檔案中新增如下屬性項：Premain-Class: com.ucweb.profile.Main,其中Main類中有如下簽名方法
  public static void premain(String args, Instrumentation inst)
  agent包依賴ASM庫，在其jar包對應MANIFEST.MF檔案中新增如下屬性項：
  Class-Path: asm-all-3.3.1.jar
  最終對應的MANIFEST.MF檔案內容大致如下：

• 原始碼路徑：

• 部署執行，請參考：

參考資料