1. 概述
本文将介绍如何使用 纯 JDK 提供的核心 API 来监控 Java 应用的关键运行指标，主要包括：
- ✅ 磁盘空间使用情况
- ✅ JVM 内存使用
- ✅ 线程与 CPU 时间消耗
我们不会引入任何第三方库，所有示例均基于 JDK 自带的 java.io.File 和 java.lang.management.ManagementFactory 类实现。
最后还会简单提一下如何用 Java Profiler 做更全面的监控，避免自己重复造轮子。
2. File 类简介
File 类是对文件或目录路径的抽象，不仅能操作文件，还能获取文件系统信息，并保证跨平台路径兼容性（比如 Windows 用 \，Linux 用 /）。
本文中，我们将用它来获取系统磁盘的总空间、可用空间等信息，适用于 Windows 和 Linux 环境。
3. ManagementFactory 简介
ManagementFactory 是 JDK 提供的一个工厂类，用于获取 JVM 的各种 管理 Bean（MXBean），这些 Bean 暴露了 JVM 内部的运行时数据。
我们重点关注以下两个：
3.1 MemoryMXBean
代表 JVM 内存系统的管理接口。JVM 启动后会自动创建一个实例，通过 ManagementFactory.getMemoryMXBean() 可获取。
可用于监控堆内存的使用、初始大小、最大限制等。
3.2 ThreadMXBean
代表 JVM 线程系统的管理接口，通过 ManagementFactory.getThreadMXBean() 获取。
它可以获取当前所有线程的 ThreadInfo 对象，进而分析线程状态、CPU 占用时间等，对排查死锁、线程阻塞等问题非常有用。
4. 监控磁盘使用情况
使用 File 类可以轻松获取指定磁盘分区的空间信息。下面以 Windows 的 C 盘为例：
File cDrive = new File("C:");
System.out.println(String.format("Total space: %.2f GB",
(double)cDrive.getTotalSpace() / 1073741824));
System.out.println(String.format("Free space: %.2f GB",
(double)cDrive.getFreeSpace() / 1073741824));
System.out.println(String.format("Usable space: %.2f GB",
(double)cDrive.getUsableSpace() / 1073741824));
✅ 输出示例：
Total space: 476.94 GB
Free space: 210.32 GB
Usable space: 210.32 GB
⚠️ 注意：
getTotalSpace()：磁盘总容量getFreeSpace()：未被占用的空间getUsableSpace()：当前用户可使用的空间（可能受权限或保留空间影响）
在 Linux 上只需换成根目录 / 即可：
File root = new File("/");
System.out.println(String.format("Total space: %.2f GB",
(double)root.getTotalSpace() / 1073741824));
System.out.println(String.format("Free space: %.2f GB",
(double)root.getFreeSpace() / 1073741824));
System.out.println(String.format("Usable space: %.2f GB",
(double)root.getUsableSpace() / 1073741824));
📌 小贴士：返回值单位是字节，我们除以 1073741824（即 1024³）转为 GB，提升可读性。
5. 监控 JVM 内存使用
通过 MemoryMXBean 可以实时获取 JVM 堆内存的使用情况：
MemoryMXBean memoryMXBean = ManagementFactory.getMemoryMXBean();
System.out.println(String.format("Initial memory: %.2f GB",
(double)memoryMXBean.getHeapMemoryUsage().getInit() / 1073741824));
System.out.println(String.format("Used heap memory: %.2f GB",
(double)memoryMXBean.getHeapMemoryUsage().getUsed() / 1073741824));
System.out.println(String.format("Max heap memory: %.2f GB",
(double)memoryMXBean.getHeapMemoryUsage().getMax() / 1073741824));
System.out.println(String.format("Committed memory: %.2f GB",
(double)memoryMXBean.getHeapMemoryUsage().getCommitted() / 1073741824));
✅ 输出示例：
Initial memory: 0.25 GB
Used heap memory: 0.08 GB
Max heap memory: 4.00 GB
Committed memory: 0.50 GB
📌 各字段含义：
| 字段 | 说明 |
|---|---|
init |
JVM 启动时申请的初始堆内存 |
used |
当前已使用的堆内存 |
max |
堆内存最大值，超过会抛 OutOfMemoryError |
committed |
JVM 向操作系统保证可用的内存（已提交） |
⚠️ 注意：max 受 -Xmx 参数限制，若未设置，默认为系统内存的 1/4 左右。
6. 监控线程与 CPU 使用
ThreadMXBean 能获取所有线程的运行时信息，包括状态、CPU 时间等，适合做性能分析或排查线程泄漏。
ThreadMXBean threadMXBean = ManagementFactory.getThreadMXBean();
for (Long threadID : threadMXBean.getAllThreadIds()) {
ThreadInfo info = threadMXBean.getThreadInfo(threadID);
System.out.println("Thread name: " + info.getThreadName());
System.out.println("Thread State: " + info.getThreadState());
System.out.println(String.format("CPU time: %s ns",
threadMXBean.getThreadCpuTime(threadID)));
}
✅ 输出示例：
Thread name: main
Thread State: RUNNABLE
CPU time: 123456789 ns
📌 关键点：
getAllThreadIds()：获取当前所有线程 IDgetThreadInfo(threadId)：获取线程详细信息getThreadCpuTime(threadId)：返回线程使用的 CPU 时间（纳秒），仅当 CPU 时间监控开启时有效（默认开启）
💡 实际应用中，可定期采样 CPU 时间差值，计算线程的 CPU 占用率。
7. 使用 Profiler 监控指标（推荐方式）
上面的方法虽然简单，但属于“手动打点”，适合轻量级监控或嵌入到日志中。
但如果你需要更全面、实时的分析，强烈建议使用 Java Profiler，它们能无侵入地监控：
- ✅ 内存分配与 GC 行为
- ✅ 线程阻塞、死锁检测
- ✅ 方法调用耗时（CPU Profiling）
- ✅ 类加载、JVM 参数等
常见工具：
- VisualVM：JDK 自带（Java 6 起），免费、轻量，支持本地/远程监控
- JConsole：同样 JDK 自带，功能较基础
- JProfiler、YourKit：商业工具，功能强大，适合生产问题排查
- Async-Profiler：开源高性能采样器，支持火焰图生成
📌 开发阶段建议在 IDE 中安装 VisualVM 插件，简单粗暴地看内存和线程状态，比写代码查 ManagementFactory 快多了。
8. 总结
本文介绍了如何使用 JDK 原生 API 监控 Java 应用的关键指标：
- ✅
File类：快速获取磁盘空间（跨平台） - ✅
MemoryMXBean：查看 JVM 堆内存使用 - ✅
ThreadMXBean：分析线程状态与 CPU 时间 - ✅ Profiler：生产环境推荐方案，无需编码即可全面监控
💡 踩坑提醒：
getUsableSpace()在某些文件系统上可能和getFreeSpace()不一致（如保留空间）getThreadCpuTime()返回null？检查是否启用了 CPU 时间监控max内存可能小于物理内存，受-Xmx限制
对于线上服务，建议结合 Micrometer + Prometheus 做长期指标采集，而本文方法更适合临时排查或嵌入健康检查接口。