JVM项目实践

一、启动分配内存

    关于GC有一个常见的疑问是，在启动时，我们内存如何分配？用-Xmn,-Xmx,-Xms,-Xss,-XX:NewSize,-XX:MaxNewSize,-XX:MaxPermSize,-XX:PermSize,-XX:SurvivorRatio,-XX:PretenureSizeThreShold,-XX:MaxTenuringThreshold就基本可以配置内存启动时的分配情况。但是，具体配置多少？设置小了，频繁GC（甚至内存溢出），设置大了，内存浪费。结合前面对于内存区域和其他作用的学习，尽量考虑如下建议：

1. -XX:PermSize尽量比-XX:MaxPermSize小，-XX:MaxPermSize>=2*-XX:PermSize,-XX:PermSize>64M，一般对于4G内存的机器，-XX:MaxPermSize不会超过256M;
2. -Xms=-Xmx(线上Server模式），以防止抖动，大小受操作系统和内存大小限制，如果是32位系统，则一般-Xms设置为1g-2g(假设有4g内存）；在64位系统上，没有限制，不过一般为机器最大内存的一半左右；
3. -Xmn,在开发环境下，可以用-XX:NewSize和-XX:MaxNewSize来设置新生代的大小（-XX:NewSize<=-XX:MaxNewSize),在生产环境，建议只设置-Xmn,一般-Xmn的大小是-Xms的1/2左右，不要设置的过大或过小，过大导致老年代变小，频繁Full GC，过小导致Minor GC频繁。如果不设置-Xmn，可以采用-XX:NewRatio=2来设置，也是一样的效果；
4. -Xss一般是不需要改的，默认值即可。
5. -XX:survivorRatio一般设置8-10左右，推荐设置为10，即：Survivor区的大小是Eden区的1/10，一般来说，普通的Java程序应用，一次minorGC后，至少98%-99%的对象，都会消亡，所以，Survivor区设置的Eden区的1/10左右，能使Survivor区容纳下10-20次的Minor GC才满，然后再进入老年代，这个与-XX:MaxTenuringThreshold的默认值15次也相匹配的。如果XX:SurvivorRatio设置的太小，会导致本来能通过Minor回收掉的对象提前进入老年代，生产不必要的full gc；如果XX:SurvivorRatio设置太大，会导致Eden区相应的被压缩。
6. -XX:MaxTenuringThreshold默认值为15，也就是说，经过15次Survivor轮换（即15次minor GC），就进入老年代，如果设置的小的话，则年轻代对象在survivor中存活的时间减少，提前进入年老代，对于年老代比较多的应用，可以提高效率。如果将此值设置为一个较大值，则年轻代对象会在Survivor区进行多次复制，这样可以增加对象在年轻代的存活时间，增加在年轻代即被回收的概率。需要注意的是，设置-XX:MaxTenuringThreshold,并不代表着，对象一定在年轻代存活15次才被晋升到老年代，它只是一个最大值，事实上，存在一个动态计算机制，计算每次晋入老年代的阈值，取阈值和MaxTenuringThreshold中较小的一个为准。

二、监控工具和方法

    在JVM运行的过程中，为保证稳定、高校、或在出现GC问题时分析问题原因，我们需要对GC进行监控。所谓监控，其实就是分析清楚当前GC的情况。其目的是鉴别JVM是否在高效的进行垃圾回收，以及有没有必要进行调优。通过监控GC，我们可以搞清楚很多问题，如：

1. minor GC和full GC的频率；
2. 执行一次GC所消耗的时间；
3. 新生代的对象何时被转移到老生代以及花费了多少时间；
4. 每次GC中，其它线程暂停；
5. 每次GC的效果如何，是否不理想。

    监控GC的工具分为2种：命令行工具和图形工具；明见的命令行工具有：

1、jps：用于查询正在运行的JVM进程，常用的参数为：

• -q:只输出LVMID，省略主类的名称；
• -m:输出虚拟机进程启动时传给主类main()函数的参数；
• -l:输出主类的全类名，如果进程执行的是jar包，输出jar路径
• -v:输出虚拟机进程启动时JVM参数

2、jstat可以实时显示本地或远程JVM进程中类装载、内存、垃圾收集、JIT编译等数据。如果在服务启动时没有指定启动参数-verbose:gc，则可以用jstat实时查看gc情况。jstat有如下选项：

• -class:监视类装载、卸载数量、总空间及类装载所消耗的时间。
• -gc:监听java堆状态，包括Eden区、两个Survivor区、老年代、永久代等的容量，以用空间、GC时间合计等信息。
• -gccapacity:监视内容与-gc基本相同，但主要输出主要关注Java堆各个区使用到的最大和最小空间。
• -gcutil：监视内容与-gc基本相同，但输出主要关注已使用空间占总空间的百分比。
• -gccause:与-gcutil功能一样，但是会额外输出导致上一次gc产生的原因。
• -gcnew:监视新生代GC状态
• -gcnewcapacity:监视内与-gcnew基本相同，输出主要关注使用到的最大和最小空间。
• -gcold：监视老年代GC情况。
• -gcpermcapacity:输出永久代使用到的最大和最小空间。
• -compiler:输出JIT编译器编译过的方法、耗时等信息。
• -printcompilation:输出已经被JIT编译的方法。

3、jinfo：用于查询当前运行这的JVM属性和参数值。jinfo可以使用如下选项：

• -flag:显示未被显示指定的参数的系统默认值
• -sysprops:打印虚拟机进程的System.getProperties();

4、jmap:用于显示当前Java堆和永久代的详细信息。

• -dump:生成java堆转存快照；
• -heap:显示java堆详细信息
• -F:当虚拟机进程对-dump选项没有响应时，可使用这个选项强制生成dump快照。
• -finalizerinfo:显示F-Queue中等待Finalizer线程执行finalize方法的对象。
• -histo:显示堆中对象统计信息
• -permstat:以ClassLoader为统计口径显示永久代内存状态。

5、jhat：用于分析使用jmap生成dump文件，是JDK自带的工具，使用方法为：jhat -J -Xmx512m [file]

不过jhat没有mat好用，推荐使用mat(Eclipse插件：http://www.eclipse.org/mat)，mat速度更快，而且是图形界面。

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6、jstack:用于生成当前JVM的所有线程快照，线程快照是虚拟机每一条线程正在执行的方法，目的是定位线程出现长时间停顿的原因。

• -F：当正常输出的请求不被响应时，强制输出线程堆栈。
• -l:除堆栈外，显示关于锁的附加信息。
• -m:如果调用到本地方法的话，可以显示c/c++的堆栈。

7、-verbosegc:是一个比较重要的启动参数，记录每次gc的日志。与-verbosegc配合使用的一些常用参数为：

• -XX:+PrintGCDetails,打印GC信息，这是-verbosegc默认开启的选项；
• -XX:+PrintGCTimeStamps，打印每次GC的时间戳；
• -XX:+PrintHeapAtGC:每次GC时，打印堆信息；
• -XX:+PrintGCDateStamps:打印GC日期，适合于长期运行的服务器；
• -Xloggc:/home/admin/logs/gc.log制定打印信息的记录日志位置

执行verbosegc打印的gc日志，如下：

• time:执行GC的时间，需要添加-XX:+PrintGCDateStamps参数才有；
• collector:minor gc使用的收集器的名字；
• starting occupancy1: GC执行前新生代空间大小；
• ending occupancy1: GC执行后新生代空间大小；
• total occupancy1:新生代总大小
• pause time1:因为执行minor GC,java应用暂停的时间。
• starting occupancy3: GC执行前堆区域总大小；
• ending occupancy3:GC执行后堆区域总大小；
• total occupancy3:堆区总大小
• pause time3:Java应用由于执行堆空间GC而停止的时间；

8、可视化工具

    监控和分析GC也有一些可视化工具，比较常见的有JConsole和VisualVM，可以查看http://blog.csdn.net/java2000_wl/article/details/8049707

三、调优方法

    一切都是为了这一步，调优，在调优之前，我们需要记住下面的原则：

1. 多数的Java应用不需要在服务器上进行GC调优；
2. 多数导致GC问题的Java应用，都不是因为我们参数设置错误，而是代码问题；
3. 在应用上线前，优先考虑将机器的JVM参数设置到最优；
4. 减少创建对象的数量；
5. 减少使用全局变量和大对象；
6. GC优化是最后不得已才采用的手段；
7. 在实际使用中，分析GC情况优化代码比GC参数要多得多；

    GC优化的目的有两个：

1. 将转移到老年代的对象数量降低到最小；
2. 减少Full gc的执行时间；

    为了达到上面的目的，一般的，你需要做的事情有：

• 减少使用全局变量和大对象；
• 调整新生代的大小到最适合；
• 设置老年代的大小为最合适；
• 选择合适的GC收集器；

    真正熟练的使用GC调优，是建立在多次进行GC监控和调优的实战经验上的，进行监控和调优的一般步骤为：

1、监控GC的状态：使用各种JVM工具，查看当前日志，分析当前JVM参数设置，并且分析当前堆内存快照和GC日志，根据实际各区域划分和GC执行时间，觉得是否进行优化；

2、分析结果、判断是否需要优化

    如果各项参数设置合理，系统没有超时日志出现，GC频率不高，GC耗时不高，那么没有必要进行GC优化；如果GC时间超过1-3秒，或者频繁GC，则必须优化；

    注：如果满足下面的指标，则一般不需要进行GC：

• Minor GC执行时间不到50ms；
• Minor GC执行不频繁，约10秒一次；
• full GC执行时间不到1s；
• Full GC执行频率不算频繁，不低于10分钟1次；

3、调整GC类型和内存分配

    如果内存分配过大或过小，或者采用的GC收集器比较慢，则应该优化调整这些参数，并且先找1台或几台服务器进行beta，然后比较优化过得机器和没有优化的机器的性能对比，并有针对的作出最后的选择；

4、不断的分析和调整

    通过不断的实验和试错，分析并找到最合适的参数。

5、全面应用参数

    如果找到了最适合的参数，则将这些参数应用到所有服务器，并进行后续跟踪。

四、调优实例

 1、机器出现：java.lang.OutOfMemoryError:GC overhead limit exceeded.这个异常代表：GC为了释放很小的空间却消耗了太多的时间，其原因一般有两个：1、堆太小，2、有死循环或大对象；在排查中，首先排除第2个原因，因为这个应用同时在线上运行的，如果有问题，早就挂掉了。所以怀疑是这台机器中堆设置太小；使用ps -ef|grep java查看，发现：

应用的堆区设置只有768m，而机器内存有2g,机器上只跑了这一个Java应用，没有其他需要占用内存的地方。另外，这个应用比较大，需要占用的内存也比较多；基于上面的判断，只需要改变堆中各个区域的大小设置即可，于是修改为下面的情况：

    葛总运行情况发现，相关异常没有在出现；

2、一个服务系统，经常出现停顿，分析原因，发现Full GC时间太长：jstat -gcutil

S0     S1    E     O       P        YGC YGCT FGC FGCT  GCT
12.16 0.00 5.18 63.78 20.32  54   2.047 5     6.946  8.993 

    分析上面的数据，发现Young GC执行了54次，耗时2.047秒，每次Young GC耗时37ms，在正常范围，而Full GC执行了5次，耗时6.946秒，平均每次1.389s,数据显示出来的问题是：Full GC耗时较长，分析该系统的设置发现，NewRatio=9，也就是说：新生代和老年代大小之比为1：9，这就是问题的原因：

• 新生代太小，导致对象提前进入老年代，触发老年代发生Full GC；
• 老年代较大，进行Full GC时耗时较大；

     优化的方法是调整NewRatio的值，调整到4，发现Full GC没有再发生，只有Young GC在执行。这就是把对象控制在新生代就清理掉，没有进入老年代。

3、一个应用在性能测试的过程中，发现内存占用率很高，Full GC频繁，使用jmap -dump:fomat=b,file=文件名.hprof pid来dump内存，生成dump文件，并使用Eclipse下的mat差距进行分析，发现：

    从图中可以看出，这个线程存在问题，队列LinkedBlockingQueue引用的大量对象并未释放，导致整个线程占用内存高达378m，此时通知开发人员进行代码优化，将相关对象释放掉即可。

 

 转子：http://www.cnblogs.com/zhguang/p/Java-JVM-GC.html