jmap命令的实现原理解析

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当服务发生GC问题时，一般会使用jmap工具进行分析，jmap工具很强大，所以有必要了解它的方方面面。

jmap可以做什么？

1、jmap -histo[:live] <pid>

通过histo选项，打印当前java堆中各个对象的数量、大小。
如果添加了live，只会打印活跃的对象。

2、jmap -dump:[live,]format=b,file=<filename> <pid>

通过-dump选项，把java堆中的对象dump到本地文件，然后使用MAT进行分析。
如果添加了live，只会dump活跃的对象。

3、jmap -heap <pid>

通过-heap选项，打印java堆的配置情况和使用情况，还有使用的GC算法。

4、jmap -finalizerinfo <pid>

通过-finalizerinfo选项，打印那些正在等待执行finalize方法的对象。

5、jmap -permstat <pid>

通过-permstat选项，打印java堆永久代的信息，包括class loader相关的信息,和interned Strings的信息。

jmap实现原理

通过jmap和jvm之间进行通信，有两种实现方式：attach 和 SA。

attach

attach方式，简单来说就是客户端和服务端之间的通信，客户端发送请求，主要逻辑在服务端执行，jmap相当于客户端，JVM相当于服务端。

在JVM中，有一个叫"Attach Listener"的线程，专门负责监听attach的请求，并执行对应的操作。

比如现在执行"jmap -histo:live 5409"，一步一步的实现如下：
1、在Jmap.java类的main函数中，对参数进行解析。
2、解析出来参数中有“-histo:live”，则执行histo方法：

attach方法建立了jmap进程和JVM之间的socket连接，建立过程可以查看笨神的文章JVM Attach机制实现，后续基于该连接进行通信。

因为命令行中添加了[:live]选项，这里的live参数是true。

再看看heapHisto方法

executeCommand方法基于之前的socket连接向JVM发送了一条"inspectheap"命令，当然了，还有参数。

虚拟机的"Attach Listener"线程当发现有新的命令时，就拿出来处理它。

命令和具体的函数对应关系如下：

和"inspectheap"对应的是heap_inspection方法，实现如下：

live_objects_only的值取决于请求中是否有"-live"，再jmap中，取决于是否有":live"，所以不管是不是添加了":live"，都会有STW过程，时间长短而已。

在VM_GC_HeapInspection的doit方法中

_full_gc的值就是live_objects_only，如果为true，可能会执行一次full gc，清空非活跃的对象，但是可能会因为GC locker，导致跳过本次的GC。

"jmap -dump"实现的原理和"jmap -histo"类似，都是通过attach的方式实现，
attach API的实现方式是：
1、客户端连接到目标JVM，向其发出一个类似“inspectheap”命令；
2、目标JVM接收到命令，执行JVM内相关函数，将收集到的结果以文本形式返回；
3、客户端接收到返回的文本并将其显示出来；

假如执行"jmap -heap 5409"，就不会使用attach方式实现了。

在参数解析中，如果参数是"-heap|-heap:format=b|-permstat|-finalizerinfo"中的一种，或者添加了"-F"，比如"jmap -histo -F 5409"，则使用SA的方式。

SA方式，和attach方式不同的是，相关的主要逻辑都在SA中实现，从JVM中获取数据即可。

可以大概看下"jmap -heap"的实现，对应的实现类是"HeapSummary"，内部通过BugSpotAgent工具类attach到目标VM，更具体的底层细节，可以参考HotSpot Serviceability Agent 实现浅析

执行jmap -heap有些时候可能会导致进程变T，一般是有一个线程在等信号量，这时会block住其它所有线程，可以执行kill -CONT <pid>进行恢复，不过还是强烈建议别执行这个命令。