me/初识JFR.md

出处

文章出处 关注大佬 我只是对大佬的文章内容做一个笔记，加深记忆和理解。

什么是JFR？

JFR是Java Flight Record（Java飞行记录）的缩写，是JVM内置的基于事件的监控记录框架。这个起名参考了黑匣子对于飞机的作用，将Java进程比喻成飞机飞行。顾名思义，JFR主要用于问题定位和持续监控。

JFR版本

JFR 0.9版本对应JDK7和8，在8u40之后，可以在运行时开启/关闭。JFR 1.0版本对应JDK9和10，在这一版本之后，增加了JFR事件接口，用户可以生产或者消费某种事件。JFR 2.0版本对应JDK11，下面的参数都是基于这一版本。

为什么用JFR？

为了在生产环境更好的定位问题。JDK提供了一个可以长期开启，对应用影响很小的持续监控手段，官方的目标是开启JFR监控（默认配置，非profile）对性能的影响在1%以内，对JVM Runtime、GC、OS以及Java库进行全方位的监控。

JFR的核心（Event）

在JFR中一切皆为Event，任意JVM行为都是一个Event，例如：

• 类加载，Class Load Event
• 开启JFR记录，Recording Reason Event
• 就算是 Event 丢失，也是一个 Data Loss Event

Event 在某些特定的时间点产生，**由名称、时间戳、Event 数据体组成。**不同的 Event 数据体不同（例如 CPU 负载，Event 前后的 Java 堆大小，获取锁的线程 ID 等）

大部分的 Event，都有 Event 是在哪个线程发生的、线程的调用栈、Event 持续时间，利用这些信息，我们可以回溯 Event 发生当时的情况。

Event类型

Event 按照采集方式可以分为三种：

• Instant Event，这种 Event 在发生时就立刻采集。例如：Throw Exception Event、Thread Start Event，这种在某一时刻发生的 Event
• Duration Event，这种 Event 在完成的时候记录。因为需要耗费一些时间，但可以设置一个时间限制，超时才记录。例如：GC Event、Thread Sleep Event
• Sample Event（Requestable Event）这种 Event 按照一定的频率采集。频率是可以配置的，例如：Thread Dump Event、Method Sampling Event

由于 JFR 会采集很多很多的数据，为了效率，最好配置自己感兴趣的事件采集。并且对于 Duration Event 设置时间限制，一般我们对于时间短的事件并不关心。

Event存储

Event 会被写入.jfr的二进制文件中，以little endian base 128的形式编码，以 Class Load Event 举个例子：

0000FC10 : 98 80 80 00 87 02 95 ae e4 b2 92 03 a2 f7 ae 9a 94 02 02 01 8d 11 00 00

• 0000FC10: 文件位置
• 98 80 80 00: Event大小
• 87 02: Event ID
• 95 ae e4 b2 92 03: 时间戳
• a2 f7 ae 9a 94 02: 持续时间
• 02: 线程 ID
• 01: 堆栈 ID
• 8d 11: 加载的类
• 00 : 定义类的 ClassLoader
• 00 : 初始化类的 ClassLoader

实际使用中，通过可视化工具JMC查看.jfr文件

如何实现的低延迟、低性能损耗？

Event 是多线程产生的，如果 Event 记录要保证全局有序，那么肯定需要多线程向一个指定队列或者缓存输出，那么不可避免的会涉及到锁争用，这样是很低效的。而 Event 本身带时间戳，所以记录时不需要排序，将每个线程内的记录，合并成一个集合后再进行排序高效得多。

1. 所有的 Event 会先存储到每个线程自己的 Thread Buffer（默认8KB，这是一个经验值）
2. Thread Buffer 满了之后刷入 Global Buffer（可配置）
3. Global Buffer 满了之后会选择丢弃或者刷入文件（可配置）

Thread Buffer 中的数据要么在内存中，要么就在磁盘里。不会两个地方都存在。

JFR记录数据丢失？

• 断电、操作系统强制重启
• kill -9 了 Java 进程
• JVM 崩溃

以上三种情况，刷入文件的 Event 不会丢，但内存里的 Global Buffer、Thread Buffer 会丢。对于JVM正常退出（含应用异常但JVM正常退出）的情况，数据不会丢。

⚠️数据在从 Thread Buffer 刷入 Global Bufeer 的时候， 去 dump JFR 的数据，可能这部分数据会被忽略而导致看不到。

⚠️从 Global Buffer 刷入磁盘不够快的时候，这时候要刷入磁盘的数据可能被丢弃。此时会记录下 Data Loss Event 包含了哪块时间的数据丢了，通过 JFR 日志也能看到这个信息。

开启JFR

有2种方式开启，通过启动参数在启动的时候开启、jcmd在运行时启用/关闭。

启动参数

在JDK11以后，启动参数简化了。

• 启动JFR记录的参数：-XX:StartFlightRecording
• 用于配置JFR的参数：-XX:FlightRecorderOptions

JDK8中的-XX:+FlightRecorder状态位不再需要了

StartFlightRecording

配置项	默认值	说明
delay	0	延迟多久后启动 JFR 记录，支持带单位，例如：delay=60s、delay=20m、delay=1h、 delay=1d
disk	true	是否写入磁盘，控制 global buffer 满了之后，是丢弃还是写入磁盘
dumponexit	false	程序退出时，是否要dump出 .jfr文件
duration	0	JFR 记录持续时间，支持单位配置，0代表一直记录
filename	-	dump的输出文件，例如：启动目录/hotspot-pid-26732-id-1-2020_03_12_10_07_22.jfr，pid是进程id，id后面的1代表第1个jfr文件
name	-	由于可以启动多个 JFR 记录，这个名称用于区分，否则只能看到一个记录 id，不好区分
maxage	0	disk=true生效，global buffer 刷入的文件保留时间，支持单位配置，0代表一直保存
maxsize	-	disk=true生效，global buffer 刷入的文件最大值，支持单位配置（MB、GB）例如：250MB，这个配置不能小于maxchunksize参数
path-to-gc-roots	false	是否记录GC根节点到活动对象的路径，一般不打开这个，性能损耗比较大，会导致FullGC。一般是在怀疑有内存泄漏、通过对象堆栈无法定位的时候动态打开。例如 ThreadLocal 没有释放这样的，可以在 dump 的时候采集 gc roots
settings	default.jfc	采集 Event 的详细配置，可选值：default.jfc、profile.jfc

FlightRecorderOptions

配置项	默认值	说明
allow_threadbuffers_to_disk	false	在 thread buffer 线程阻塞的时候，是否将 thread buffer 内容直接写入文件。一般没必要开启这个参数，只要设置的参数让 global buffer 大小合理不至于刷盘很慢就行了
globalbuffersize	-	单个 global buffer 的大小，一般通过 memorysize 设置，自动计算得出，不建议自己设置
numglobalbuffers	-	global buffer 的个数，一般通过 memorysize 设置，自动计算得出，不建议自己设置
maxchunksize	12MB	存入磁盘的每个临时文件的大小，不能小于1MB，不能比memorysize小，更不能比globalbuffersize小，会导致性能下降
memorysize	10MB	global buffer 占用的整体内存大小
old-object-queue-size	256	针对Profiling中的Old Object Sample 事件收集多少个Old Object。大佬的建议是256够用，时间跨度大的，例如 maxage 保存了一周以上的，可以翻倍
repository	-	保存到磁盘的位置，等同于 -Djava.io.tmpdir 指定的目录
retransform	true	是否通过 JVMTI 转换 JFR 相关 Event 类，如果设置为 false，则只在 Event 类加载的时候添加相应的 Java Instrumentation。一般不用改，这点内存 metaspace 还是足够的
samplethreads	true	是否开启线程采集的状态位配置，只有为 true，且在 Event 配置中开启了线程相关的采集，才会采集这些事件，后面会展开说
stackdepth	64	采集事件堆栈深度，有些 Event 会采集堆栈，这个堆栈采集的深度，统一由这个配置指定。这个值不能设置过大，堆栈深度过大会影响性能。比如你用的是 default.jfc 配置的采集，堆栈深度64基本上就是不影响性能的极限了。可以自定义采集某些事件，增加堆栈深度。
threadbuffersize	8KB	Thread Buffer 大小，增加会带来更多内存开销，减小会增加刷入 global buffer 的次数，8KB 是一个经验值

配置项的联系和区别