1. 简介
Java Flight Recorder(JFR)是一款性能分析和诊断工具，用于监控JVM及其上运行的程序，它是一款方便的分析工具，开发人员可以使用它来监控其应用程序的状态和性能。
本教程将重点介绍Java 21中为JFR引入的新view命令。
2. Java Flight Recorder(JFR)
Java Flight Recorder(JFR)是Java 7中作为一项实验性功能引入的低开销应用程序分析框架，它使我们能够分析和了解有关程序的重要指标，例如垃圾回收模式、IO操作、内存分配等。
2.1 什么是Java Flight Recorder？
JFR收集有关Java应用程序运行时JVM中的事件的信息，我们使用诊断工具分析结果。
JFR监视应用程序并将分析结果记录在文件中，我们可以通过两种方式指示JFR监视应用程序：
- 使用命令行启动应用程序并启用JFR。
- 在已运行的Java应用程序上使用jcmd等诊断工具。
记录通常生成为.jfr文件，然后可以通过Java Mission Control(JMC)等可视化工具或使用新的view命令进行分析，我们将在后面的部分中看到。
2.2 从命令行录制
为了演示JFR，让我们编写一个小程序，将对象插入到ArrayList中，直到引发OutOfMemoryError：
void insertToList(List<Object> list) {
try {
while (true) {
list.add(new Object());
}
} catch (OutOfMemoryError e) {
System.out.println("Out of Memory. Exiting");
}
}
让我们使用标准javac编译器编译该程序：
javac -d out -sourcepath JFRExample.java
生成.class文件后，我们启动JFR，我们向java命令传递一些附加参数，即-XX:+FlightRecorder选项，以及一些附加参数来设置记录持续时间和存储记录的输出文件路径：
java -XX:StartFlightRecording=duration=200s,filename=flight.jfr -cp ./out/ cn.tuyucheng.taketoday.jfrview.JFRExample
我们的程序现在在启用JFR的情况下运行，以捕获事件和其他系统属性，并且JFR将结果写入flight.jfr文件中。
2.3 使用jcmd工具进行录制
jcmd诊断工具提供了另一种方法来记录和分析应用程序和JVM的性能，我们可以使用此工具将诊断事件注册到正在运行的虚拟机。
要使用jcmd工具，我们需要我们的应用程序正在运行，并且我们必须知道pid：
jcmd <pid|MainClass> <command> [parameters]
jcmd工具可以识别的几个命令是：
- JFR.start：开始新的JFR录制
- JFR.check：检查正在运行的JFR记录
- JFR.stop：停止特定的JFR记录
- JFR.dump：将JFR记录的内容复制到文件
每个命令都需要额外的参数。
现在让我们使用jcmd工具创建一个记录，我们需要启动应用程序并找到正在运行的进程的pid，获取到pid后，我们就可以开始记录：
jcmd 128263 JFR.start filename=recording.jfr
当我们捕获到相关事件后，我们可以停止录制：
jcmd 128263 JFR.stop filename=recording.jfr
3. 查看JFR录制文件
要查看和理解jfr文件的结果，我们可以使用Java Mission Control(JMC)工具，JMC工具具有多种功能来分析和监视Java应用程序，其中包括一个读取JFR文件并显示结果可视化表示的诊断工具：
4. jfr命令
jfr命令解析并将Java Flight Recorder文件(.jfr)打印到标准输出，虽然我们之前使用Mission Control工具进行可视化表示，但jfr命令为我们提供了一种在控制台中过滤、汇总和生成JFR文件的人性化输出的方法。
4.1 使用jfr命令
jfr命令位于$JAVA_HOME的bin路径下，我们来看看它的语法：
$JAVA_HOME/bin/jfr [command] <path>
在以下部分中，我们将直接访问jfr。
4.2 jfr命令
jfr之前有5个命令，分别是print、summary、metadata、assemble和disassemble，view命令是新引入的第6个jfr命令。
print命令用于打印JFR记录的内容，它需要几个参数，包括输出格式(json/xml等)、一系列可能包括类别、事件和堆栈深度的过滤器：
jfr print [--xml|--json] [--categories <filters>] [--events <filters>] [--stack-depth <depth>] <file>
顾名思义，summary命令会生成记录摘要，其中包括发生的事件、磁盘空间使用情况等：
jfr summary <file>
metadata命令生成有关事件的详细信息，例如事件的名称和类别：
jfr metadata <file>
最后，assemble和disassemble命令用于将块文件组装成记录文件，反之亦然：
jfr assemble <repository> <file>
jfr disassemble [--max-chunks <chunks>] [--output <directory>] <file>
4.3 jfr命令示例
现在我们将查看一个示例jfr命令并生成我们的JFR文件的摘要：
$JAVA_HOME/bin/jfr summary recording.jfr
Version: 2.1
Chunks: 1
Start: 2023-12-25 17:07:08 (UTC)
Duration: 1 s
Event Type Count Size (bytes)
=============================================================
jdk.NativeLibrary 512 44522
jdk.SystemProcess 511 49553
jdk.ModuleExport 506 4921
jdk.BooleanFlag 495 15060
jdk.ActiveSetting 359 10376
jdk.GCPhaseParallel 162 4033
5. JDK 21中的view命令
Java 21引入了view命令，以方便从命令行分析JFR记录。这个新的view命令消除了将记录下载转储到JMC工具中的使用，并附带了70多个预建选项。这些选项(可能会随着时间的推移而增加)涵盖了应用程序的几乎所有重要方面，包括JVM、应用程序本身以及应用程序的环境。
5.1 view选项类别
我们可以将不同的view选项大致分为三类，与JMC工具中显示的类似：
- Java虚拟机视图
- 环境视图
- 应用程序视图
5.2 JVM视图
Java虚拟机视图可以深入了解JVM属性，例如堆空间、垃圾回收、本机内存和其他与编译器相关的指标，一些常见的JVM视图包括：
- class-modifications
- gc-concurrent-phases
- compiler-configuration
- gc-configuration
- native-memory-committed
- gc-cpu-time
- compiler-statistics
- gc-pause-phases
- heap-configuration
5.3 环境视图
环境视图显示有关运行JVM的主机系统的信息，例如CPU信息、网络利用率、系统属性、进程和信息，一些常见的环境视图包括：
- cpu-information
- cpu-load
- jvm-flags
- container-configuration
- network-utilization
- system-processes
- system-properties
5.4 应用程序视图
应用程序视图可深入了解我们的应用程序代码，例如有关其线程使用情况、对象统计信息和内存利用率的信息，一些常见的应用程序视图包括：
- exception-count
- object-statistics
- allocation-by-thread
- memory-leaks-by-class
- thread-cpu-load
- thread-count
- thread-allocation
5.5 view的命令结构
view命令需要视图名称和记录文件的路径以及相关参数，可以使用jfr命令和jcmd命令激活它：
jfr view [view] <recording file>
jcmd <pid> JFR.view [view name]
然后，输出将显示在命令行或任何标准输出中。此外，这些命令还提供输出格式、时间范围和自定义视图的自定义功能。
6. JFR view命令用法
在本节中，我们将使用view命令和上一节中提到的一些视图来分析我们之前生成的JFR记录文件。
6.1 使用jfr命令
让我们使用jfr命令在我们的JFR记录上应用gc-configuration JVM视图并捕获输出：
jfr view gc-configuration flight.jfr
GC Configuration
----------------
Young GC: G1New
Old GC: G1Old
Parallel GC Threads: 4
Concurrent GC Threads: 1
Dynamic GC Threads: true
Concurrent Explicit GC: false
Disable Explicit GC: false
Pause Target: N/A
GC Time Ratio: 12
正如其名称所示，该视图会生成有关正在使用的GC类型以及其他垃圾回收相关数据的信息。
6.2 使用jcmd工具
我们也可以将view命令与jcmd工具一起使用：
jcmd <pid> JFR.view [view name]
jcmd工具需要正在运行的pid来诊断，我们将请求环境视图system-processes：
jcmd 37417 JFR.view cell-height=3 truncate=beginning width=80 system-processes
System Processes
First Observed Last Observed PID Command Line
-------------- ------------- ---- -------------------------------------------------------------------------------------
23:21:26 23:21:26 453 /Applications/Flycut.app/Contents/MacOS/Flycut
23:21:26 23:21:26 780 /Applications/Grammarly Desktop.app/Contents/Library/LaunchAgents/Grammarly Deskto...
23:21:26 23:21:26 455 /Applications/Grammarly Desktop.app/Contents/MacOS/Grammarly Desktop
23:21:26 23:21:26 431 /Applications/JetBrains Toolbox.app/Contents/MacOS/jetbrains-toolbox
23:21:26 23:21:26 624 /Applications/Safari.app/Contents/MacOS/Safari
6.3 格式化view命令输出
我们可以尝试一下view命令的输出，并根据需要进行调整。view命令目前提供了几个选项来格式化输出，包括修改列数和行数，以及其他选项，如详细标志和输出截断：
--width [number-of-columns]
--cell-height [number of rows]
--verbose [the query that makes up the view]
--truncate [--beginning|--end] [truncate content from beginning or end]
举个例子，让我们格式化上面生成的system-processes视图的输出，使得每行有两行，并使响应详细：
jfr view --cell-height 2 --width 100 --truncate beginning --verbose system-processes flight.jfr
System Processes
First Observed Last Observed PID Command Line
(startTime) (startTime) (pid) (commandLine)
-------------- ------------- ----- ----------------------------------------------------------------
23:33:47 23:33:47 453 /Applications/Flycut.app/Contents/MacOS/Flycut
23:33:47 23:33:47 780 ...ions/Grammarly Desktop.app/Contents/Library/LaunchAgents/Gram
marly Desktop Helper.app/Contents/MacOS/Grammarly Desktop Helper
23:33:47 23:33:47 455 /Applications/Grammarly Desktop.app/Contents/MacOS/Grammarly Des
ktop
23:33:47 23:33:47 431 /Applications/JetBrains Toolbox.app/Contents/MacOS/jetbrains-too
lbox
23:33:47 23:33:47 624 /Applications/Safari.app/Contents/MacOS/Safari
COLUMN 'First Observed', 'Last Observed', 'PID', 'Command Line' SELECT FIRST(startTime),
LAST(startTime), FIRST(pid), FIRST(commandLine) FROM SystemProcess GROUP BY pid
Execution: query-validation=10.6 ms, aggregation=241 ms, formatting=121 ms
我们可以看到，verbose命令生成了更多关于系统进程的信息，包括一些元信息，例如查询的解释和执行统计信息，以查看执行花费了多长时间。
6.4 与JCM的结果比较
JFR view命令旨在使分析JFR记录的过程更加简单，并且不依赖于任何其他工具。JMC可视化输出和基于控制台的view命令输出非常相似，我们可以将system-processes视图的结果与可视化JMC工具的结果进行比较：
7. 总结
在本文中，我们研究了新添加的JFR view命令，该命令有助于使用一组预定义的视图直接在命令行中显示JFR的结果，我们介绍了目前可用的不同类别的视图以及为JFR生成视图的方式。
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