java 虚拟机优化

1、我们为什么要对jvm做优化?
在本地开发环境中我们很少会遇到需要对jvm进行优化的需求,但是到了生产环境,我们可能将有下面的需求:
运行的应用“卡住了”,日志不输出,程序没有反应
服务器的CPU负载突然升高
在多线程应用下,如何分配线程的数量?
……

2、jvm的运行参数
在jvm中有很多的参数可以进行设置,这样可以让jvm在各种环境中都能够高效的运行。绝大部分的参数保持默认
即可。
2.1、三种参数类型
jvm的参数类型分为三类,分别是:
标准参数
-help
-version
-X参数 (非标准参数)
-Xint
-Xcomp
-XX参数(使用率较高)
-XX:newSize
-XX:+UseSerialGC
2.2、标准参数
jvm的标准参数,一般都是很稳定的,在未来的JVM版本中不会改变,可以使用java -help检索出所有的标准参数。
[root@node01 ~]# java -help
用法: java [-options] class [args...]
(执行类)
或 java [-options] -jar jarfile [args...]
(执行 jar 文件)
其中选项包括:
-d32 使用 32 位数据模型 (如果可用)
-d64 使用 64 位数据模型 (如果可用)
-server 选择 "server" VM
默认 VM 是 server,
因为您是在服务器类计算机上运行。
-cp <目录和 zip/jar 文件的类搜索路径>
-classpath <目录和 zip/jar 文件的类搜索路径>
用 : 分隔的目录, JAR 档案
和 ZIP 档案列表, 用于搜索类文件。
-D<名称>=<值>
设置系统属性
-verbose:[class|gc|jni]
启用详细输出
-version 输出产品版本并退出
-version:<值>
警告: 此功能已过时, 将在
未来发行版中删除。
需要指定的版本才能运行
-showversion 输出产品版本并继续
-jre-restrict-search | -no-jre-restrict-search
警告: 此功能已过时, 将在
未来发行版中删除。
在版本搜索中包括/排除用户专用 JRE

-? -help 输出此帮助消息
-X 输出非标准选项的帮助


-ea[:<packagename>...|:<classname>]
-enableassertions[:<packagename>...|:<classname>]
按指定的粒度启用断言
-da[:<packagename>...|:<classname>]
-disableassertions[:<packagename>...|:<classname>]
禁用具有指定粒度的断言
-esa | -enablesystemassertions
启用系统断言
-dsa | -disablesystemassertions
禁用系统断言
-agentlib:<libname>[=<选项>]
加载本机代理库 <libname>, 例如 -agentlib:hprof
另请参阅 -agentlib:jdwp=help 和 -agentlib:hprof=help
-agentpath:<pathname>[=<选项>]
按完整路径名加载本机代理库
-javaagent:<jarpath>[=<选项>]
加载 Java 编程语言代理, 请参阅 java.lang.instrument
-splash:<imagepath>
使用指定的图像显示启动屏幕

2.2.2、-server与-client参数
可以通过-server或-client设置jvm的运行参数。
它们的区别是Server VM的初始堆空间会大一些,默认使用的是并行垃圾回收器,启动慢运行快。
Client VM相对来讲会保守一些,初始堆空间会小一些,使用串行的垃圾回收器,它的目标是为了让JVM的启
动速度更快,但运行速度会比Serverm模式慢些。
JVM在启动的时候会根据硬件和操作系统自动选择使用Server还是Client类型的JVM。
32位操作系统
如果是Windows系统,不论硬件配置如何,都默认使用Client类型的JVM。
如果是其他操作系统上,机器配置有2GB以上的内存同时有2个以上CPU的话默认使用server模式,否则
使用client模式。
64位操作系统
只有server类型,不支持client类型。
测试:
[root@node01 test]# java -client -showversion TestJVM
java version "1.8.0_141"
Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_141-b15)
Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.141-b15, mixed mode)
itcast
[root@node01 test]# java -server -showversion TestJVM
java version "1.8.0_141"
Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_141-b15)
Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.141-b15, mixed mode)
itcast
#由于机器是64位系统,所以不支持client模式
2.3、-X参数
jvm的-X参数是非标准参数,在不同版本的jvm中,参数可能会有所不同,可以通过java -X查看非标准参数。
[root@node01 test]# java -X

-Xmixed 混合模式执行 (默认)
-Xint 仅解释模式执行
-Xbootclasspath:<用 : 分隔的目录和 zip/jar 文件>


设置搜索路径以引导类和资源
-Xbootclasspath/a:<用 : 分隔的目录和 zip/jar 文件>
附加在引导类路径末尾
-Xbootclasspath/p:<用 : 分隔的目录和 zip/jar 文件>
置于引导类路径之前
-Xdiag 显示附加诊断消息
-Xnoclassgc 禁用类垃圾收集
-Xincgc 启用增量垃圾收集
-Xloggc:<file> 将 GC 状态记录在文件中 (带时间戳)
-Xbatch 禁用后台编译

-Xms<size> 设置初始 Java 堆大小
-Xmx<size> 设置最大 Java 堆大小
-Xss<size> 设置 Java 线程堆栈大小
-Xprof 输出 cpu 配置文件数据
-Xfuture 启用最严格的检查, 预期将来的默认值
-Xrs 减少 Java/VM 对操作系统信号的使用 (请参阅文档)


 

-Xcheck:jni 对 JNI 函数执行其他检查
-Xshare:off 不尝试使用共享类数据
-Xshare:auto 在可能的情况下使用共享类数据 (默认)
-Xshare:on 要求使用共享类数据, 否则将失败。
-XshowSettings 显示所有设置并继续


-XshowSettings:all
显示所有设置并继续
-XshowSettings:vm 显示所有与 vm 相关的设置并继续
-XshowSettings:properties
显示所有属性设置并继续
-XshowSettings:locale
显示所有与区域设置相关的设置并继续
-X 选项是非标准选项, 如有更改, 恕不另行通知。
2.3.1、-Xint、-Xcomp、-Xmixed
在解释模式(interpreted mode)下,-Xint标记会强制JVM执行所有的字节码,当然这会降低运行速度,通常低
10倍或更多。
-Xcomp参数与它(-Xint)正好相反,JVM在第一次使用时会把所有的字节码编译成本地代码,从而带来最大
程度的优化。
然而,很多应用在使用-Xcomp也会有一些性能损失,当然这比使用-Xint损失的少,原因是-xcomp没有
让JVM启用JIT编译器的全部功能。JIT编译器可以对是否需要编译做判断,如果所有代码都进行编译的
话,对于一些只执行一次的代码就没有意义了。
-Xmixed是混合模式,将解释模式与编译模式进行混合使用,由jvm自己决定,这是jvm默认的模式,也是推
荐使用的模式。
示例:强制设置运行模式
#强制设置为解释模式
[root@node01 test]# java -showversion -Xint TestJVM
java version "1.8.0_141"
Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_141-b15)
Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.141-b15, interpreted mode)
itcast
#强制设置为编译模式
[root@node01 test]# java -showversion -Xcomp TestJVM
java version "1.8.0_141"
Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_141-b15)
Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.141-b15, compiled mode)
itcast
#注意:编译模式下,第一次执行会比解释模式下执行慢一些,注意观察。
#默认的混合模式
[root@node01 test]# java -showversion TestJVM
java version "1.8.0_141"
Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_141-b15)
Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.141-b15, mixed mode)
itcast
2.4、-XX参数
-XX参数也是非标准参数,主要用于jvm的调优和debug操作。
-XX参数的使用有2种方式,一种是boolean类型,一种是非boolean类型:
boolean类型
格式:-XX:[+-]<name> 表示启用或禁用<name>属性
如:-XX:+DisableExplicitGC 表示禁用手动调用gc操作,也就是说调用System.gc()无效
非boolean类型
格式:-XX:<name>=<value> 表示<name>属性的值为<value>
如:-XX:NewRatio=1 表示新生代和老年代的比值
用法:
[root@node01 test]# java -showversion -XX:+DisableExplicitGC TestJVM
java version "1.8.0_141"
Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_141-b15)
Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.141-b15, mixed mode)
itcast
2.5、-Xms与-Xmx参数
-Xms与-Xmx分别是设置jvm的堆内存的初始大小和最大大小。
-Xmx2048m:等价于-XX:MaxHeapSize,设置JVM最大堆内存为2048M。
-Xms512m:等价于-XX:InitialHeapSize,设置JVM初始堆内存为512M。
适当的调整jvm的内存大小,可以充分利用服务器资源,让程序跑的更快。
示例:
[root@node01 test]# java -Xms512m -Xmx2048m TestJVM
itcast
2.6、查看jvm的运行参数
有些时候我们需要查看jvm的运行参数,这个需求可能会存在2种情况:
第一,运行java命令时打印出运行参数;
第二,查看正在运行的java进程的参数;
2.6.1、运行java命令时打印参数
运行java命令时打印参数,需要添加-XX:+PrintFlagsFinal参数即可。
[root@node01 test]# java -XX:+PrintFlagsFinal -version
[Global flags]

uintx AdaptiveSizeDecrementScaleFactor = 4
{product}
uintx
AdaptiveSizeMajorGCDecayTimeScale = 10
{product}
uintx
AdaptiveSizePausePolicy = 0
{product}
uintx
AdaptiveSizePolicyCollectionCostMargin = 50
{product}
uintx
AdaptiveSizePolicyInitializingSteps = 20
{product}
uintx
AdaptiveSizePolicyOutputInterval = 0
{product}
uintx
AdaptiveSizePolicyWeight = 10
{product}
uintx
AdaptiveSizeThroughPutPolicy = 0
{product}
uintx
AdaptiveTimeWeight = 25
{product}
bool
AdjustConcurrency = false
{product}
bool
AggressiveOpts = false
{product}
intx
AliasLevel = 3
{C2 product}
bool AlignVector = true
{C2 product}
intx AllocateInstancePrefetchLines = 1
{product}
intx
AllocatePrefetchDistance = 256
{product}
intx
AllocatePrefetchInstr = 0


{product}
…………………………略…………………………………………
bool UseXmmI2D = false
{ARCH product}
bool UseXmmI2F = false
{ARCH product}
bool UseXmmLoadAndClearUpper = true
{ARCH product}
bool UseXmmRegToRegMoveAll = true
{ARCH product}
bool VMThreadHintNoPreempt = false
{product}
intx VMThreadPriority = -1
{product}
intx VMThreadStackSize = 1024
{pd product}
intx ValueMapInitialSize = 11
{C1 product}
intx ValueMapMaxLoopSize = 8
{C1 product}
intx ValueSearchLimit = 1000
{C2 product}

bool VerifyMergedCPBytecodes = true
{product}
bool
VerifySharedSpaces = false
{product}
intx
WorkAroundNPTLTimedWaitHang = 1
{product}
uintx
YoungGenerationSizeIncrement = 20
{product}
uintx
YoungGenerationSizeSupplement = 80
{product}
uintx
YoungGenerationSizeSupplementDecay = 8
{product}
uintx
YoungPLABSize = 4096
{product}
bool
ZeroTLAB = false
{product}
intx
hashCode = 5
{product}
java version "1.8.0_141"
Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_141-b15)
Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.141-b15, mixed mode)


由上述的信息可以看出,参数有boolean类型和数字类型,值的操作符是=或:=,分别代表默认值和被修改的值。
示例:
java -XX:+PrintFlagsFinal -XX:+VerifySharedSpaces -version
intx ValueMapInitialSize = 11
{C1 product}
intx ValueMapMaxLoopSize = 8
{C1 product}
intx ValueSearchLimit = 1000
{C2 product}

bool VerifyMergedCPBytecodes = true
{product}
bool
VerifySharedSpaces := true
{product}
intx
WorkAroundNPTLTimedWaitHang = 1
{product}
uintx
YoungGenerationSizeIncrement = 20
{product}
uintx
YoungGenerationSizeSupplement = 80
{product}
uintx
YoungGenerationSizeSupplementDecay = 8
{product}


 

uintx YoungPLABSize = 4096
{product}
bool
ZeroTLAB = false
{product}
intx
hashCode = 5
{product}
java version "1.8.0_141"
Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_141-b15)
Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.141-b15, mixed mode)


#可以看到VerifySharedSpaces这个参数已经被修改了。
2.6.2、查看正在运行的jvm参数
如果想要查看正在运行的jvm就需要借助于jinfo命令查看。
首先,启动一个tomcat用于测试,来观察下运行的jvm参数。
cd /tmp/
rz 上传
tar -xvf apache-tomcat-7.0.57.tar.gz
cd apache-tomcat-7.0.57
cd bin/
./startup.sh
#http://192.168.40.133:8080/ 进行访问
访问成功:
#查看所有的参数,用法:jinfo -flags <进程id>
#通过jps 或者 jps -l 查看java进程
[root@node01 bin]# jps
6346 Jps
6219 Bootstrap
[root@node01 bin]# jps -l
6358 sun.tools.jps.Jps
6219 org.apache.catalina.startup.Bootstrap
[root@node01 bin]#
[root@node01 bin]# jinfo -flags 6219
Attaching to process ID 6219, please wait...
Debugger attached successfully.
Server compiler detected.
JVM version is 25.141-b15
Non-default VM flags: -XX:CICompilerCount=2 -XX:InitialHeapSize=31457280 -
XX:MaxHeapSize=488636416 -XX:MaxNewSize=162529280 -XX:MinHeapDeltaBytes=524288 -
XX:NewSize=10485760 -XX:OldSize=20971520 -XX:+UseCompressedClassPointers -
XX:+UseCompressedOops -XX:+UseFastUnorderedTimeStamps -XX:+UseParallelGC
Command line: -Djava.util.logging.config.file=/tmp/apache-tomcat-
7.0.57/conf/logging.properties -
Djava.util.logging.manager=org.apache.juli.ClassLoaderLogManager -
Djava.endorsed.dirs=/tmp/apache-tomcat-7.0.57/endorsed -Dcatalina.base=/tmp/apachetomcat-7.0.57 -Dcatalina.home=/tmp/apache-tomcat-7.0.57 -Djava.io.tmpdir=/tmp/apachetomcat-7.0.57/temp
#查看某一参数的值,用法:jinfo -flag <参数名> <进程id>
[root@node01 bin]# jinfo -flag MaxHeapSize 6219
-XX:MaxHeapSize=488636416

、jvm的内存模型
jvm的内存模型在1.7和1.8有较大的区别,虽然本套课程是以1.8为例进行讲解,但是我们也是需要对1.7的内存模
型有所了解,所以接下里,我们将先学习1.7再学习1.8的内存模型。
3.1、jdk1.7的堆内存模型
Young 年轻区(代)
Young区被划分为三部分,Eden区和两个大小严格相同的Survivor区,其中,Survivor区间中,某一时刻只有
其中一个是被使用的,另外一个留做垃圾收集时复制对象用,在Eden区间变满的时候, GC就会将存活的对
象移到空闲的Survivor区间中,根据JVM的策略,在经过几次垃圾收集后,任然存活于Survivor的对象将被移
动到Tenured区间。
Tenured 年老区
Tenured区主要保存生命周期长的对象,一般是一些老的对象,当一些对象在Young复制转移一定的次数以
后,对象就会被转移到Tenured区,一般如果系统中用了application级别的缓存,缓存中的对象往往会被转
移到这一区间。
Perm 永久区
Perm代主要保存class,method,filed对象,这部份的空间一般不会溢出,除非一次性加载了很多的类,不过在
涉及到热部署的应用服务器的时候,有时候会遇到java.lang.OutOfMemoryError : PermGen space 的错误,
造成这个错误的很大原因就有可能是每次都重新部署,但是重新部署后,类的class没有被卸载掉,这样就造
成了大量的class对象保存在了perm中,这种情况下,一般重新启动应用服务器可以解决问题。
Virtual区:
最大内存和初始内存的差值,就是Virtual区。
3.2、jdk1.8的堆内存模型
由上图可以看出,jdk1.8的内存模型是由2部分组成,年轻代 + 年老代。
年轻代:Eden + 2*Survivor
年老代:OldGen
在jdk1.8中变化最大的Perm区,用Metaspace(元数据空间)进行了替换。
需要特别说明的是:Metaspace所占用的内存空间不是在虚拟机内部,而是在本地内存空间中,这也是与1.7的永
久代最大的区别所在。
3.3、为什么要废弃1.7中的永久区?
官网给出了解释:http://openjdk.java.net/jeps/122
This is part of the JRockit and Hotspot convergence effort. JRockit customers do not need
to configure the permanent generation (since JRockit does not have a permanent
generation) and are accustomed to not configuring the permanent generation.
移除永久代是为融合HotSpot JVM与 JRockit VM而做出的努力,因为JRockit没有永久代,不需要配置永久代。
现实使用中,由于永久代内存经常不够用或发生内存泄露,爆出异常java.lang.OutOfMemoryError: PermGen。
基于此,将永久区废弃,而改用元空间,改为了使用本地内存空间。
3.4、通过jstat命令进行查看堆内存使用情况
jstat命令可以查看堆内存各部分的使用量,以及加载类的数量。命令的格式如下:
jstat [-命令选项] [vmid] [间隔时间/毫秒] [查询次数]
3.4.1、查看class加载统计
[root@node01 ~]# jps
7080 Jps
6219 Bootstrap

[root@node01 ~]# jstat -class 6219
Loaded Bytes Unloaded Bytes Time
3273 7122.3 0 0.0 3.98


说明:
Loaded:加载class的数量
Bytes:所占用空间大小
Unloaded:未加载数量
Bytes:未加载占用空间
Time:时间
3.4.2、查看编译统计
[root@node01 ~]# jstat -compiler 6219

Compiled Failed Invalid Time FailedType FailedMethod
2376 1 0 8.04 1 org/apache/tomcat/util/IntrospectionUtils


setProperty
说明:
Compiled:编译数量。
Failed:失败数量
Invalid:不可用数量
Time:时间
FailedType:失败类型
FailedMethod:失败的方法
3.4.3、垃圾回收统计
[root@node01 ~]# jstat -gc 6219
S0C S1C S0U S1U EC EU OC OU MC MU CCSC
CCSU YGC YGCT FGC FGCT GCT

9216.0 8704.0 0.0 6127.3 62976.0 3560.4 33792.0
2560.0 2361.6 7 1.078 1 0.244 1.323


20434.9 23808.0 23196.1
#也可以指定打印的间隔和次数,每1秒中打印一次,共打印5次
[root@node01 ~]# jstat -gc 6219 1000 5
S0C S1C S0U S1U EC EU OC OU MC MU CCSC
CCSU YGC YGCT FGC FGCT GCT

9216.0 8704.0 0.0 6127.3 62976.0 3917.3 33792.0
2560.0 2361.6 7 1.078 1 0.244 1.323
9216.0 8704.0 0.0 6127.3 62976.0 3917.3 33792.0
2560.0 2361.6 7 1.078 1 0.244 1.323
9216.0 8704.0 0.0 6127.3 62976.0 3917.3 33792.0
2560.0 2361.6 7 1.078 1 0.244 1.323
9216.0 8704.0 0.0 6127.3 62976.0 3917.3 33792.0
2560.0 2361.6 7 1.078 1 0.244 1.323
9216.0 8704.0 0.0 6127.3 62976.0 3917.3 33792.0
2560.0 2361.6 7 1.078 1 0.244 1.323


20434.9 23808.0 23196.1
20434.9 23808.0 23196.1
20434.9 23808.0 23196.1
20434.9 23808.0 23196.1
20434.9 23808.0 23196.1
说明:
S0C:第一个Survivor区的大小(KB)
S1C:第二个Survivor区的大小(KB)
S0U:第一个Survivor区的使用大小(KB)
S1U:第二个Survivor区的使用大小(KB)
EC:Eden区的大小(KB)
EU:Eden区的使用大小(KB)
OC:Old区大小(KB)
OU:Old使用大小(KB)
MC:方法区大小(KB)
MU:方法区使用大小(KB)
CCSC:压缩类空间大小(KB)
CCSU:压缩类空间使用大小(KB)
YGC:年轻代垃圾回收次数
YGCT:年轻代垃圾回收消耗时间
FGC:老年代垃圾回收次数
FGCT:老年代垃圾回收消耗时间
GCT:垃圾回收消耗总时间
4、jmap的使用以及内存溢出分析
前面通过jstat可以对jvm堆的内存进行统计分析,而jmap可以获取到更加详细的内容,如:内存使用情况的汇总、
对内存溢出的定位与分析。
4.1、查看内存使用情况
[root@node01 ~]# jmap -heap 6219
Attaching to process ID 6219, please wait...
Debugger attached successfully.
Server compiler detected.
JVM version is 25.141-b15
using thread-local object allocation.
Parallel GC with 2 thread(s)
Heap Configuration: #堆内存配置信息
MinHeapFreeRatio = 0
MaxHeapFreeRatio = 100
MaxHeapSize = 488636416 (466.0MB)
NewSize = 10485760 (10.0MB)
MaxNewSize = 162529280 (155.0MB)
OldSize = 20971520 (20.0MB)
NewRatio = 2
SurvivorRatio = 8

MetaspaceSize = 21807104 (20.796875MB)
CompressedClassSpaceSize = 1073741824 (1024.0MB)
MaxMetaspaceSize = 17592186044415 MB
G1HeapRegionSize = 0 (0.0MB)
Heap Usage: # 堆内存的使用情况
PS Young Generation #年轻代
Eden Space:
capacity = 123731968 (118.0MB)
used = 1384736 (1.320587158203125MB)
free = 122347232 (116.67941284179688MB)
1.1191416594941737% used
From Space:
capacity = 9437184 (9.0MB)
used = 0 (0.0MB)
free = 9437184 (9.0MB)
0.0% used
To Space:
capacity
= 9437184 (9.0MB)
used = 0 (0.0MB)
free = 9437184 (9.0MB)
0.0% used


PS Old Generation #年老代
capacity = 28311552 (27.0MB)
used = 13698672 (13.064071655273438MB)
free = 14612880 (13.935928344726562MB)
48.38545057508681% used
13648 interned Strings occupying 1866368 bytes.
4.2、查看内存中对象数量及大小
#查看所有对象,包括活跃以及非活跃的
jmap -histo <pid> | more
#查看活跃对象
jmap -histo:live <pid> | more
[root@node01 ~]# jmap -histo:live 6219 | more
num #instances #bytes class name
----------------------------------------------
1: 37437 7914608 [C
2: 34916 837984 java.lang.String
3: 884 654848 [B
4: 17188 550016 java.util.HashMap$Node
5: 3674 424968 java.lang.Class
6: 6322 395512 [Ljava.lang.Object;
7: 3738 328944 java.lang.reflect.Method
8: 1028 208048 [Ljava.util.HashMap$Node;

9: 2247 144264 [I
10: 4305 137760 java.util.concurrent.ConcurrentHashMap$Node
11: 1270 109080 [Ljava.lang.String;
12: 64 84128 [Ljava.util.concurrent.ConcurrentHashMap$Node;
13: 1714 82272 java.util.HashMap
14: 3285 70072 [Ljava.lang.Class;
15: 2888 69312 java.util.ArrayList
16: 3983 63728 java.lang.Object
17: 1271 61008 org.apache.tomcat.util.digester.CallMethodRule
18: 1518 60720 java.util.LinkedHashMap$Entry
19: 1671 53472 com.sun.org.apache.xerces.internal.xni.QName
20: 88 50880 [Ljava.util.


 

发布了51 篇原创文章 · 获赞 121 · 访问量 3万+

猜你喜欢

转载自blog.csdn.net/huzecom/article/details/102732948
今日推荐