JVM调优入门

JVM调优入门

0、序

jdk1.8，hotspot虚拟机

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1、参数设置

所有配置参数笔者默认为大小写敏感，在使用时一定校验是否有符号、拼写、大小写错误

1.1 参数分类

• 标准参数（-）：所有的JVM实现都必须实现这些参数的功能，而且向上兼容；

• 非标准参数（-X）：默认jvm实现这些参数的功能，但是并不保证所有jvm实现都满足，且不保证向上兼容；

• 非Stable参数（-XX）：此类参数各个jvm实现会有所不同，将来可能会随时取消，需要慎重使用（但是，这些参数往往是非常有用的）；

1.2 标准参数

在控制台输入java 获取支持的标准参数

1.2.1 -client

设置jvm使用client模式，启动速度快，但运行时性能和内存管理效率不高，通常用于客户端应用程序或者PC应用开发和调试。

1.2.2 -server

设置jvm使server模式，启动速度比较慢，运行时性能和内存管理效率很高，适用于生产环境。在具有64位能力的jdk环境下将默认启用该模式。

1.2.3 -verbose

• -verbose:class 输出jvm载入类的相关信息，当jvm报告说找不到类或者类冲突时可此进 行诊断。

• -verbose:gc 输出每次GC的相关情况，后面会有更详细的介绍。

• -verbose:jni 输出native方法调用的相关情况，一般用于诊断jni调用错误信息。

1.2.4 -D<名称>=<值>

设置系统属性运行在此jvm之上的应用程序可用System.getProperty("property")得到value的值。如果value中有空格，则需要用双引号将该值括起来。 如：-Dname="space string" 该参数通常用于设置系统级全局变量值，如配置文件路径，以便该属性在程序中任何地方都可访问。

1.2.5 -X

在控制台输入，输出非标准的参数列表及其描述。

java -X

1.3 非标准参数

非标准参数，是在标准参数的基础上进行扩展的参数，不同类型JVM上参数也有所不同。图仅作示例，全部非标准参数内容请自行查阅。

 

 

 

1.3.1 -Xmx

JVM最大允许分配的堆内存；默认为物理内存的1/4或者1G，最小为2M；可以指定单位，比如k、m，若不指定，则默认为字节。

-Xmx1024m //  == -Xmx1g，最大堆内存为1g

1.3.2 -Xms

JVM初始分配的堆内存，默认为物理内存的1/64，最小为1M；单位与-Xms一致，一般和Xmx配置成一样以避免每次gc后JVM重新分配内存；

1.3.3 -Xmn

年轻代内存大小（Eden+S0+S1）

1.3.4 -Xss

设置每个线程的栈大小，一般为512k/1M；

1.3.5 -Xloggc:file

与-verbose:gc功能类似，只是将每次GC事件的相关情况记录到一个文件中，文件的位置最好在本地，以避免网络的潜在问题。若与verbose命令同时出现，以-Xloggc为准。

-Xloggc:$CATALINA_BASE/logs/gc.log

1.4 非Stable参数

以-XX作为前缀的非Stable参数列表在JVM中可能是不健壮的，后续可能会在没有通知的情况下就直接取消了，但这些参数中的确有很多是对我们很有用的。

使用如下命令可以将支持的非Stable参数导出至文本：

java -XX:+PrintFlagsFinal > -XXCommandText.txt

在Hotspot中主要的参数可以大致分为3类：

• 性能参数（ Performance Options）：用于JVM的性能调优和内存分配控制，如初始化内存大小的设置；

• 行为参数（Behavioral Options）：用于改变JVM的基础行为，如GC的方式和算法的选择；

• 调试参数（Debugging Options）：用于监控、打印、输出等jvm参数，用于显示jvm更加详细的信息；

使用方法有4种：

• -XX: + <option> 启用选项

• -XX: - <option> 不启用选项

• -XX:<option>=<number> 给选项设置一个数字类型值，可跟单位

  如：-XX:NewSize=512M

• -XX:<option>=<string> 给选项设置一个字符串值

  如：-XX:HeapDumpPath=./dump.core

1.4.1 性能参数

• -XX:NewRatio=4:设置年轻代与年老代的比值为4，则年轻代与年老代所占比值为1：4，年轻代占整个堆栈的1/5，常用值为[2]（默认值）、3、4

• -XX:SurvivorRatio=4：设置年轻代中Eden区与Survivor区的比值为4，则S0+S1：Eden 的比值为1+1 : 4，一个Survivor区占整个年轻代的1/6，常用值4、[8]

• -XX:MetaspaceSize=256m、-XX:MaxMetaspaceSize=256M ：设置元空间默认大小、最大值（jdk1.7方法区、持久代 -XX:MaxPermSize=16M）

• -XX:MaxTenuringThreshold= 0：设置分代年龄，默认为15，如果设置为0的话，则年轻代对象不经过Survivor区，直接进入年老代。

• -XX:ParallelGCThreads=8：并发垃圾收集时开启线程数量

• -XX:ConcGCThreads=0：并行垃圾收集时开启的线程数量

1.4.2 行为参数

• -XX:-DisableExplicitGC：禁止调用System.gc()；但jvm的gc仍然有效

• -XX:+ScavengeBeforeFullGC：Minor GC优先于Full GC执行

• -XX:+UseConcMarkSweepGC ：ParNewGC + CMS GC

  若出现Concurrent Mode Failure则使用 SerialOld GC替换CMS

• -XX:+CMSParallelRemarkEnabled：搭配CMS使用，降低标记停顿

• -XX:+UseSerialGC：Client模式下默认组合

  SerialGC + SerialOld GC 组合

• -XX:+UseParNewGC：ParNewGC + SerialOld GC 组合

• -XX:+UseParallelGC：Server模式下默认组合

  Parallel Scavenge GC + SerialOld GC 组合

• -XX:+UseParallelOldGC：Parallel Scavenge GC + ParallelOldGC 组合

• -XX:LargePageSizeInBytes=128M：内存页的大小

参考文献：《深入理解JAVA虚拟机》

1.4.3 调试参数

以下命令须配合-verbose:gc一起使用

• -XX:+PrintGCDetails：打印GC详情

• -XX:+PrintGCTimeStamps：打印发生fullgc的时间戳

• -XX:-HeapDumpOnOutOfMemoryError：当首次遭遇OOM时导出此时堆中相关信息

• -XX:+PrintGCApplicationStoppedTime：打印GC时SWT的时间

• -XX:PrintHeapAtGC: 打印GC前后详细的堆栈信息

2、收集器套餐推荐

• 一般来说，Java桌面应用，建议采用-client模式套餐即Serial+Serial Old收集器组合：-XX:+UseSerialGC

• 在开发/测试环境，可以采用-server下默认参数即

  Parallel Scavenge + Serial Old收集器组合：-XX:+UseParallelGC

• 在线上运算优先的环境，建议采用Parallel Scavenge+Serial Old收集器组合：-XX:+UseParallelGC

• 在线上服务响应优先的环境，建议采用ParNew+CMS+Serial Old收集器组合：-XX:+UseConcMarkSweepGC

3、内存分配

• 堆大小设置Xms 和 Xmx设置为老年代存活对象所占内存的3-4倍，即FullGC之后的老年代内存占用的3-4倍

• 永久代 PermSize和MaxPermSize元空间Metaspacesize及MaxMetaspacesize设置为老年代存活对象的1.2-1.5倍。

• 年轻代Xmn的设置为老年代存活对象的1-1.5倍。

• 老年代的内存大小设置为老年代存活对象的2-3倍。

如：当系统稳定运行一段时间后，老年代所占内存为64M则有如下性能参数设置：

-Xms256M
-Xmx256M
-Xmn86M
-XX:MetaspaceSize=96M 
-XX:MaxMetaspaceSize=96M 
//年轻代：老年代 = 1:2

4、监控工具

4.1 命令行工具

4.1.1 jps命令

jps命令用于查询正在运行的JVM进程，命令格式为：

jps [option] [hostid]

常用的参数为：

• -q：只输出VM ID，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

4.1.2 jstat命令

jstat（Java Virtual Machine statistics monitoring tool）JDK自带的一个轻量级工具， 利用JVM内建的指令对Java应用程序的资源和性能进行实时的命令行的监控，包括了对Heap size和垃圾回收状况的监控。

jstat有如下选项：

• -class:监视类装载、卸载数量、总空间及类装载所耗费的时间

• -gc:监听Java堆状况，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，但输出主要关注java堆各个区域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状况

• -gcnewcapacity:监视内同与-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

• -gcoldcapacity:监视内同与-gcold基本相同，输出主要关注使用到的最大和最小空间

• -gcpermcapacity:输出永久代使用到最大和最小空间

• -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

示例：

监控GC情况，被监控VMID为12636，每1000ms收集一次GC状态，共收集5次

 

• S0C：S0区容量（S1区相同，略）

• S0U：S0区已使用

• EC：E区容量

• EU：E区已使用

• OC：老年代容量

• OU：老年代已使用

• MC：MetaSpace容量

• MU：MetaSpace区已使用

• CCSC：当前压缩类空间大小

• CCSU：当前压缩类空间已使用大小

• YGC：Young GC（Minor GC）次数

• YGCT：Young GC总耗时

• FGC：Full GC次数

• FGCT：Full GC总耗时

• GCT：GC总耗时

4.2 图形化工具

4.2.1 JVisualVM

VisualVM是一个集成多个JDK命令行工具的可视化工具，它具备了插件扩展功能的特性，通过插件的扩展，可用于显示虚拟机进程及进程的配置和环境信息(jps，jinfo)，监视应用程序的CPU、GC、堆、方法区及线程的信息(jstat、jstack)等。

JVisualVM插件下载链接

• 使用方法：控制台键入 jvisualvm打开工具

• 插件安装：下载对应jdk版本的visual gc插件，点工具-插件-已下载-打开安装。

• 启用监控：右键点击本地VM进程-打开-Visual GC 观察JVM内存运行情况

5、调优论述

5.1 目的

• 将转移到老年代的对象数量降低到最小；

• 减少full GC的执行时间 — 减少业务阻塞；

5.2 原则

• 多数的Java应用不需要在服务器上进行GC优化；

• 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；

• 在应用上线之前，先考虑将机器的JVM参数设置到最优（最适合）；

• 减少创建对象的数量；

• 减少使用全局变量和大对象；

• GC优化是到最后不得已才采用的手段；

• 在实际使用中，分析GC情况优化代码比优化GC参数要多得多；

5.3 调优方法

• 方法1：稳定运行系统一段时间，使用监控工具查看当前JVM内存性能及gc情况，按照老年代占用内存比例，调整各内存性能参数。适合并发低、业务稳定应用。

• 方法2：分析估算单业务线完整生命周期占用的内存（主要是新生代）情况，并结合当前服务器可以稳定处理的峰值并发量，合理分配新生代内存容量及配比。适合业务处理时间短，高并发的应用。

• 方法3：选择适合的垃圾收集器套餐，系统默认参数足够应对绝大多数应用场景。

5.4 示例

仅供参考，先测后用

-Xmx300m                //最大堆大小       　　　　　　
-Xms300m                //最小堆大小
-Xmn100m                //新生代大小                　  　　　
-XX:SurvivorRatio=8     //Eden：Survivor
-XX:+UseConcMarkSweepGC //使用ParNew+CMS+Serial Old收集器组合
-XX:MaxTenuringThreshold=15 //分代年龄，15岁以后进入老年代
-XX:ParallelGCThreads=8 //CMS并行线程数
-XX:ConcGCThreads=8     //ParNew并发线程数
-XX:+DisableExplicitGC  //禁用System.gc()
-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError //导出堆OOM的异常信息
-XX:HeapDumpPath=d:/a.dump      //导出路径    　　  
-XX:+PrintGCDetails             //打印GC详情 　　　　   
-XX:+PrintGCTimeStamps          //打印时间戳
-XX:+PrintHeapAtGC              //打印GC前后堆的情况
-XX:+TraceClassLoading          //显示类加载信息    

Surprise

当你在一家中小型公司，可能根本用不上JVM调优的相关内容，但这并不影响面试的时候被问，这就很无奈~多掌握一些总没什么错，99.9%的bug都是代码写的有问题，切勿让JVM背锅—至向上的自己...JVM入门，完结撒花~