相對于靜態(tài)代碼分析，Profiling 是通過收集程序運行時的信息來研究程序行為的動態(tài)分析方法。其目的在于定位程序需要被優(yōu)化的部分，從而提高程序的運行速度或是內(nèi)存使用效率。收集程序運行時信息的方法主要有以下三種：

• 事件方法：對于 Java，可以采用 JVMTI（JVM Tools Interface）API 來捕捉諸如方法調(diào)用、類載入、類卸載、進(jìn)入/離開線程等事件，然后基于這些事件進(jìn)行程序行為的分析。
• 統(tǒng)計抽樣方法（sampling）: 該方法每隔一段時間調(diào)用系統(tǒng)中斷，然后收集當(dāng)前的調(diào)用棧（call stack）信息，記錄調(diào)用棧中出現(xiàn)的函數(shù)及這些函數(shù)的調(diào)用結(jié)構(gòu)，基于這些信息得到函數(shù)的調(diào)用關(guān)系圖及每個函數(shù)的 CPU 使用信息。由于調(diào)用棧的信息是每隔一段時間來獲取的，因此不是非常精確的，但由于該方法對目標(biāo)程序的干涉比較少，目標(biāo)程序的運行速度幾乎不受影響。
• 植入附加指令方法（BCI）: 該方法在目標(biāo)程序中插入指令代碼，這些指令代碼將記錄 profiling 所需的信息，包括運行時間、計數(shù)器的值等，從而給出一個較為精確的內(nèi)存使用情況、函數(shù)調(diào)用關(guān)系及函數(shù)的 CPU 使用信息。該方法對程序執(zhí)行速度會有一定的影響，因此給出的程序執(zhí)行時間有可能不準(zhǔn)確。但是該方法在統(tǒng)計程序的運行軌跡方面有一定的優(yōu)勢。

　　目前市面上的 Java Profiler 工具采用的信息收集方法通常是以上三種方法的任意組合。

Profiler 工具功能簡介

　　雖然市場上的 Java Profiler 工具有不少，但是基本功能大多相似，本節(jié)首先對這些基本功能進(jìn)行介紹。

• 遙測（Telemetry）：遙測是一種用來查看應(yīng)用程序運行行為的最簡單的方法。通常會有多個視圖（View）分別實時地顯示 CPU 使用情況、內(nèi)存使用情況、線程狀態(tài)以及其他一些有用的信息，以便用戶能很快地發(fā)現(xiàn)問題的關(guān)鍵所在。CPU Telemetry視圖一般用于顯示整個應(yīng)用程序的 CPU 使用情況，有些工具還能顯示應(yīng)用程序中每個線程的 CPU 使用情況。

　　    Memory Telemetry視圖一般用于顯示堆內(nèi)存和非堆內(nèi)存的分配和使用情況。

          Garbage Collection Telemetry視圖顯示了 JVM 中垃圾收集器的詳細(xì)信息。

          Threads Telemetry視圖一般用于顯示當(dāng)前運行線程的個數(shù)、守護(hù)進(jìn)程的個數(shù)等信息。

          Classes Telemetry視圖一般用于顯示已經(jīng)載入和還沒有載入的類的數(shù)量。

• 快照（snapshot）：應(yīng)用程序啟動后，profiler 工具開始收集各種執(zhí)行數(shù)據(jù)，其中一些數(shù)據(jù)直接顯示在遙測視圖中，而另外大部分?jǐn)?shù)據(jù)被保存在內(nèi)部，直到用戶要求獲取快照，基于這些保存的數(shù)據(jù)的統(tǒng)計信息才被顯示出來。快照包含了應(yīng)用程序在一段時間內(nèi)的執(zhí)行信息，通常有兩種類型的快照：CPU 快照和內(nèi)存快照。

          CPU 快照主要包含了應(yīng)用程序中函數(shù)的調(diào)用關(guān)系及運行時間，這些信息通常可以在 CPU 快照視圖中進(jìn)行查看。

          內(nèi)存快照則主要包含了內(nèi)存的分配和使用情況、載入的所有類、存在的對象信息及對象間的引用關(guān)系。這些信息通常可以在內(nèi)存快照視圖中進(jìn)行查看。

• CPU Profiling：CPU Profiling 的主要目的是統(tǒng)計函數(shù)的調(diào)用情況及執(zhí)行時間，或者更簡單的情況就是統(tǒng)計應(yīng)用程序的 CPU 使用情況。通常有兩種方式來顯示 CPU Profiling 結(jié)果：CPU 遙測和 CPU 快照。
• 內(nèi)存 Profiling：內(nèi)存 Profiling 的主要目的是通過統(tǒng)計內(nèi)存使用情況檢測可能存在的內(nèi)存泄露問題及確定優(yōu)化內(nèi)存使用的方向。通常有兩種方式來顯示內(nèi)存 Profiling 結(jié)果：內(nèi)存遙測和內(nèi)存快照
• 線程 Profiling：線程 Profiling 主要用于在多線程應(yīng)用程序中確定內(nèi)存的問題所在。一般包括三個方面的信息：

          某個線程的狀態(tài)變化情況

          死鎖情況

          某個線程在線程生命期內(nèi)狀態(tài)的分布情況

• Profiling 的啟動設(shè)置：類似于 eclipse 中 Run 和 Debug 的啟動設(shè)置，進(jìn)行 Profiling 之前也需要進(jìn)行啟動設(shè)置，包括：profiling 的模式(CPU profiling 或內(nèi)存 profiling)，信息獲取類型（遙測,抽樣統(tǒng)計或者 BCI )等等。
• Profiler Preference 設(shè)置：主要用于 Profiler 過濾器（選擇需要關(guān)注的包、類）、取樣間隔時間的設(shè)置等。

Java Profiler 工具介紹

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