Monitoraggio e Profiling con VisualVM

Introduzione all’analisi delle performance di applicazioni

• Due approcci
  • Approccio top-down: ci si focalizza sulle parti top-level di un’applicazione e si scende ai livelli inferiori per identificare problemi ed opportunità di ottimizzazione
  • Approccio bottom-up: ci si concentra ai livelli più bassi (ad es. sulle inefficienze a livello di CPU) e si risale verso le applicazioni
• Monitoraggio delle performance: osservazione e raccolta dati non invasivi di un’applicazione in esecuzione
• Profiling delle performance: osservazione e raccolta dati potenzialmente invasivi di un’applicazione in esecuzione
  • Method profiling: fornisce indicazioni sul tempo d’esecuzione di metodi
  • Memory profiling: fornisce informazioni sull’utilizzo di memoria delle applicazioni Java (allocazione di oggetti etc.)
• Monitoraggio e profiling fanno parte del cosiddetto performance testing
  • E’ un tema molto articolato
    • Hunt, Charlie, and Binu John. Java performance. Prentice Hall Press, 2011.
    • Oaks, Scott. Java Performance: The Definitive Guide: Getting the Most Out of Your Code. " O’Reilly Media, Inc.", 2014.
  • La valutazione delle performance si può effettuare in modo automatico attraverso programmi/test noti come benchmark (o micro-benchmark se si concentrano su piccoli porzioni di un programma)

Monitoraggio/Profiling di applicazioni Java

• Quando si sviluppa un’applicazione complessa, soprattutto se basata su meccanismi di concorrenza, è opportuno analizzarne il comportamento e monitorarne le performance.

  • Spesso il monitoraggio delle performance è essenziale per identificare eventuali problematiche o capire l’origine di problemi che possono essere sorti.

• Tra gli strumenti che possono essere utilizzati per monitorare l’esecuzione di applicazioni che sono eseguite sulla JVM:

  • JConsole, lo storico (e scarno) tool per il profiling di applicazioni Java.
    • incluso nel JDK
  • JVisualVM, il più recente ed evoluto tool utilizzabile per monitorare l’evoluzione e le performance di applicazioni in esecuzione sulla JVM.

VisualVM

• Si tratta di un profiler per applicazioni Java che consente di misurarne ed analizzarne le performance.
• Interagisce con la JVM (via Java Management eXtensions (JMX)) per fornire informazioni circa le performance e il consumo di risorse di applicazioni in esecuzione.
• Precedentemente incluso nel JDK… ora distribuito come tool standalone
  • scaricabile da https://visualvm.github.io/
• Consente di monitorare:
  • la percentuale di CPU utilizzata da singoli metodi, thread, ..
  • per quanto tempo un thread si trova nello stato di running oppure in stato di blocco o di idle.
  • …
• Richiamabile attraverso il comando jvisualvm o visualvm (dipendentemente dalla distribuzione Java).
• Fornisce vari plugin per analisi specifiche (ad es. Visual GC, Tracer-Swing Probes, o Startup Profiler)

VisualVM - Overview

• La vista Applications elenca le applicazioni locali/remote monitorabili ed eventuali snapshot (fotografie dello stato di applicazioni)
  • Le applicazioni locali sono automaticamente identificate

• Per monitorare un’applicazione, si clicchi due volte sulla entry corrispondente in Applications
  • Overview: PID, host, main class, argomenti, JVM, versione di Java…
  • Dati salvati: thread dump, heap dump, snapshot
  • Altri tab discussi nelle slide seguenti

VisualVM - Monitor

• Il tab Monitor riporta dati riguardo:
  • CPU
  • Memoria (heap e metaspace)
  • Classi: numero classi caricate
  • Thread (live e daemon)
• E consente di effettuare le seguenti azioni:
  • Attivazione di un ciclo di GC
  • Heap dump: una fotografia dello heap dell’applicazione

VisualVM - Threads Status

• Il tab Threads riporta il dettaglio dei thread dell’applicazione
• E consente di effettuare un thread dump, riportante una fotografia dei thread attivi, il loro stato, stacktrace, etc.
  • l’analisi di un thread dump può aiutare a diagnosticare situazioni di deadlock o di
  • un esempio alla slide successiva

VisualVM - Thread Dump Example

Altre funzionalità

Sampler

• Consente di monitorare l’applicazione prendendo dei campioni di dati (thread dump) a intervalli regolari
• Sampling dell’utilizzo della CPU o della memoria

Profiler

• Consente di effeatture il profiling dell’applicazione, “instrumentando” classi e metodi
  • E’ un monitoraggio potenzialmente invasivo, ma consente di ottenere dati più precisi rispetto al sampling
• CPU profiling fornisce tempo totale d’esecuzione e numero di invocazioni per ogni metodo
  • si realizza facendo sì che ogni thread emetta un evento con timestamp all’ingresso/uscita di ogni metodo

Monitoraggio e Profiling con VisualVM