常用Java Profiling工具的分析与比较 - 编程入门网

常用Java Profiling工具的分析与比较

在 Java 程序的开发过程中，不可避免地会遇到内存使用、性能瓶颈等问题。Java Profiler 工具能帮助开发人员快速、有效地定位这些问题，因此成为了 Java 开发过程中的一个重要工具。目前市场上的 Java Profiler 工具种类繁多，本文将对目前比较常见的几种工具进行简要介绍，并从功能、性能等角度作比较，从而帮助 Java 程序员选择合适的 Java Profiler 工具。

本文主要分为三个部分：第一部分简要介绍 Java Profiler 工具的原理；第二部分对目前常见的 Java Profiler 工具 TPTP, CodePro Profiler, You***t Java Profiler, JProfiler 进行简要介绍；第三部分对以上工具从不同的角度进行比较，帮助开发人员选择合适的工具。

相对于静态代码分析，Profiling 是通过收集程序运行时的信息来研究程序行为的动态分析方法。其目的在于定位程序需要被优化的部分，从而提高程序的运行速度或是内存使用效率。收集程序运行时信息的方法主要有以下三种：

事件方法：对于 Java，可以采用 JVMTI（JVM Tools Interface）API 来捕捉诸如方法调用、类载入、类卸载、进入 / 离开线程等事件，然后基于这些事件进行程序行为的分析。

统计抽样方法（sampling）: 该方法每隔一段时间调用系统中断，然后收集当前的调用栈（call stack）信息，记录调用栈中出现的函数及这些函数的调用结构，基于这些信息得到函数的调用关系图及每个函数的 CPU 使用信息。由于调用栈的信息是每隔一段时间来获取的，因此不是非常精确的，但由于该方法对目标程序的干涉比较少，目标程序的运行速度几乎不受影响。

植入附加指令方法（BCI）: 该方法在目标程序中插入指令代码，这些指令代码将记录 profiling 所需的信息，包括运行时间、计数器的值等，从而给出一个较为精确的内存使用情况、函数调用关系及函数的 CPU 使用信息。该方法对程序执行速度会有一定的影响，因此给出的程序执行时间有可能不准确。但是该方法在统计程序的运行轨迹方面有一定的优势。

目前市面上的 Java Profiler 工具采用的信息收集方法通常是以上三种方法的任意组合。

Profiler 工具功能简介

虽然市场上的 Java Profiler 工具有不少，但是基本功能大多相似，本节首先对这些基本功能进行介绍。

遥测（Telemetry）：遥测是一种用来查看应用程序运行行为的最简单的方法。通常会有多个视图（View）分别实时地显示 CPU 使用情况、内存使用情况、线程状态以及其他一些有用的信息，以便用户能很快地发现问题的关键所在。

CPU Telemetry 视图一般用于显示整个应用程序的 CPU 使用情况，有些工具还能显示应用程序中每个线程的 CPU 使用情况。

Memory Telemetry 视图一般用于显示堆内存和非堆内存的分配和使用情况。

Garbage Collection Telemetry 视图显示了 JVM 中垃圾收集器的详细信息。

Threads Telemetry 视图一般用于显示当前运行线程的个数、守护进程的个数等信息。

Classes Telemetry 视图一般用于显示已经载入和还没有载入的类的数量。

快照（snapshot）：应用程序启动后，profiler 工具开始收集各种执行数据，其中一些数据直接显示在遥测视图中，而另外大部分数据被保存在内部，直到用户要求获取快照，基于这些保存的数据的统计信息才被显示出来。快照包含了应用程序在一段时间内的执行信息，通常有两种类型的快照：CPU 快照和内存快照。

CPU 快照主要包含了应用程序中函数的调用关系及运行时间，这些信息通常可以在 CPU 快照视图中进行查看。

常用Java Profiling工具的分析与比较(2)

内存快照则主要包含了内存的分配和使用情况、载入的所有类、存在的对象信息及对象

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