Java程序在CentOS上如何监控与调优

一、监控篇：掌握Java应用运行状态

1. 基础监控工具（JDK自带）

   • jstat：实时监控JVM堆内存、垃圾回收（GC）及类加载情况，是排查内存泄漏、GC异常的常用命令。例如，jstat -gcutil <pid> 1000 5 可每秒输出一次堆内存各区域（Eden、Survivor、老年代）的使用率及GC次数，共执行5次。
   • jstack：生成Java线程堆栈快照，用于分析线程死锁、阻塞或长时间等待问题。命令jstack <pid>可输出所有线程的状态，结合grep "deadlock"可快速定位死锁。
   • jmap：导出堆内存转储文件（.hprof），用于分析内存占用及泄漏。例如，jmap -dump:format=b,live,file=heap.hprof <pid>可导出当前存活对象的堆转储，配合MAT（Memory Analyzer Tool）可查看对象占用内存TopN。
   • jconsole：图形化监控工具，支持查看CPU、内存、线程、类加载等实时数据，适合快速排查简单性能问题。

2. 高级监控与分析工具

   • VisualVM：整合了jstack、jmap、jstat等功能，支持插件扩展（如Visual GC插件可直观展示GC情况），适合本地或远程监控复杂Java应用。
   • Java Flight Recorder (JFR) + Java Mission Control (JMC)：JFR是JVM内置的低开销性能数据收集工具（默认开启），可记录CPU、内存、GC、锁等事件；JMC用于分析JFR生成的记录文件，适合生产环境深度诊断。
   • 第三方工具：
     • Prometheus + Grafana：Prometheus收集JMX Exporter暴露的JVM指标（如堆内存使用率、GC时间），Grafana可视化并设置报警（如堆内存超过80%触发告警），适合大规模分布式系统。
     • Glowroot：开源APM工具，支持Java应用性能监控（如SQL执行慢、方法耗时），无需修改代码，适合中小规模应用。

3. 系统级监控

   • 使用top、htop监控系统CPU、内存使用率，vmstat 1查看系统级I/O、上下文切换情况，iostat监控磁盘I/O性能，结合Java进程指标定位系统瓶颈。

二、调优篇：提升Java应用性能

1. JVM参数调优

   • 内存管理：合理设置堆内存大小（-Xms与-Xmx设为相同值，避免堆扩容带来的性能抖动），例如-Xms4g -Xmx4g；调整年轻代（-Xmn）与老年代比例（-XX:NewRatio），若应用对象生命周期短（如Web应用），可增大年轻代比例（如-XX:NewRatio=1，年轻代占堆的1/2）。
   • 垃圾回收器选择：
     • G1GC（默认推荐）：适用于中大型应用，支持预测性暂停（-XX:MaxGCPauseMillis=200，设置最大GC停顿时间为200ms），命令-XX:+UseG1GC。
     • ZGC/Shenandoah：适用于低延迟场景（如实时交易系统），支持超大内存（TB级），命令-XX:+UseZGC（JDK 11+）。
   • 诊断与监控参数：开启GC日志（-XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCDateStamps -Xloggc:/logs/gc.log）记录GC详情；生成堆转储文件（-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:HeapDumpPath=/logs/oom.hprof）用于内存泄漏分析。

2. 代码级调优

   • 减少对象创建：避免在循环中创建临时对象（如String str = new String("abc")改为String str = "abc"），使用对象池（如数据库连接池、线程池）重用对象。
   • 高效算法与数据结构：根据场景选择合适的数据结构（如ArrayList替代LinkedList提高随机访问性能，HashMap替代TreeMap提高查询效率），使用StringBuilder替代String拼接（减少内存分配）。
   • 资源管理：使用try-with-resources语句确保文件、数据库连接等资源及时关闭，避免资源泄漏。
   • 锁优化：使用并发包中的高效数据结构（如ConcurrentHashMap替代synchronized HashMap），减少锁竞争；避免在循环中同步，降低锁粒度。

3. 系统级调优

   • 内核参数优化：调整vm.swappiness（设为10-30，减少swap使用）、net.ipv4.tcp_fin_timeout（设为30，缩短TCP连接超时时间）、net.ipv4.tcp_max_syn_backlog（设为8192，增加SYN队列长度），提升系统I/O与网络性能。
   • 文件系统优化：使用ext4或xfs文件系统（支持更大存储、日志功能），挂载时添加noatime选项（减少磁盘I/O，mount -o noatime /dev/sda1 /）。

4. 启动与缓存调优

   • 启动优化：减少启动时加载的类数量（如懒加载），使用-Xshare:on开启类数据共享（CDS），减少JVM类加载时间。
   • 缓存策略：使用Redis等缓存热点数据（如商品信息、用户会话），减少数据库访问次数，提升响应速度。