Getting excellent tune JVM

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jdk1.8, hotspot virtual machine

The official document link parameters

JDK8 official document connection parameters

JDK7 official document connection parameters

1, parameter settings

All configuration parameters author default is case-sensitive, when using certain check whether there are symbols, spelling, capitalization errors

1.1 classification parameters

• Standard parameters (-): All of the JVM must implement the function of these parameters, but also upward compatible;

• Non-standard parameters (-X): default jvm realize the function of these parameters, but does not guarantee that all jvm implementations meet without guarantee upward compatibility;

• Non-Stable parameters (-XX): jvm implement each of these parameters will vary, the future may be canceled at any time, it requires careful use (however, these parameters are often very useful);

1.2 standard parameters

In the standard console input parameters for support of java

1.2.1 -client

Set jvm to use client mode, start fast, but runtime performance and memory management efficiency is not high, typically used for client applications or PC application development and debugging.

1.2.2 -server

Jvm set the server mode, start slow, high performance runtime and memory management efficiency, suitable for production environments. This mode is enabled by default in the jdk environment with 64-bit capability.

1.2.3 -verbose

• -verbose: class -related information output load jvm class, when jvm reported that class or can not find this type of conflict can be diagnosed.

• -verbose: gc output of the relevant circumstances of each GC, there will be described in more detail.

• -verbose: jni output of the relevant circumstances native method call, usually used to diagnose jni call error message.

1.2.4 -D <name> = <value>

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~