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JVM调优

2021-05-20 18:25:51   0  举报

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AI智能生成

jvm调优笔记

JVM

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大纲/内容

基础及分析

为什么要JVM调优？

保证服务的稳定

复杂和高并发下的服务，必须保证每次gc不会出现性能下降， 各种性能指标不会出现波动，gc回收规律而且干净，找到合 适的jvm设置

JVM调优目标：使用较小的内存占用来获得较高的吞吐量或者较低的延迟。

调优指标

内存占用：程序正常运行需要的内存大小。

延迟：由于垃圾收集而引起的程序停顿时间。

吞吐量：用户程序运行时间占用户程序和垃圾收集占用总时间的比值。

调优阶段

上线前：根据需求（支撑多少QPS）进行JVM规划和预估调优（几台机器，多大内存，堆内存划分）

上线初期：根据日志优化JVM运行环境（解决慢、卡顿问题）

上线后期：解决JVM运行过程中出现的各种问题（OOM,逃逸分析，频繁full gc）

JVM运行参数

标准参数，-开头

通过 java -help 命令查看

常用命令

-version 输出版本

-showversion 输出产品版本并继续

-D<name>=<value> 设定参数 例如 java -Dstr=123 TestJVM

-server  JVM类型 

服务器上JVM默认启动server JVM。初始堆空间大，使用的是并行垃圾回收器，启动慢运行快。

-client  JVM类型

初始堆空间小，使用串行的垃圾回收器，启动快，运行相对慢

非标准参数（java -X）

-X开头

通过java -X 命令查看

常用命令

运行模式

-Xint 解释模式

-Xcomp 编译模式

-Xmixed 混合模式（前两者混合使用，jvm默认使用）

-Xms100m -Xmx100M：最小堆和最大堆

-Xmn2G：年轻代（新生代）

整个堆大小=年轻代大小 + 年老代大小（持久代不算入）. 持久代一般固定大小为64m,所以增大年轻代后,将会减小 年老代大小.此值对系统性能影响较大,Sun官方推荐配置 为整个堆的3/8

-Xss1m：线程堆栈（栈空间）大小

-XX开头

通过java -XX:+PrintFlagsFinal -version | more 命令查看

常用参数

-XX:+PrintGC

-XX:+PrintGCDetails

-XX:+PrintHeapAtGC

打印GC前后的详细堆栈信息

-XX:NewRatio=4

置年轻代(包括Eden和两个Survivor区)与年老代的比值(除去持久代).设置为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

-XX:SurvivorRatio=4

设置年轻代中Eden区与Survivor区的大小比值.设置为4,则两个Survivor区与一个Eden区的比值为2:4,一个Survivor区占整个年轻代的1/6

-XX:MaxPermSize=16m

设置持久代大小为16m

-XX:MaxTenuringThreshold=0

设置垃圾最大年龄.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. 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,这样可以增加对象再年轻代的存活时间,增加在年轻代 即被回收的概论.

-XX:+DisableExplicitGC

禁用手动调用gc

-XX:+UseParallelGC

并行收集器

并行收集参数

-XX:ParallelGCThreads=n:设置并行收集器收集时使用的CPU数.并行收集线程数.

-XX:MaxGCPauseMillis=n:设置并行收集最大暂停时间

-XX:GCTimeRatio=n:设置垃圾回收时间占程序运行时间的百分比.公式为1/(1+n)

查看java进程及运行参数

jps -lv 查看进程

jinfo -flags [pid] 查看进程运行参数

JVM内存模型（堆内存）

原图地址：

参考资料1：

参考资料2：

堆 Eden区:From区:To区域的比例是8:1:1

jdk1.8的内存模型=年轻代(Eden + 2*Survivor) + 年老代(OldGen)

1.7与1.8最大区别：元数据区取代了永久代; 元空间与永久代最大区别：元数据空间并不在虚拟机中，而是使用本地内存

JVM分析工具

jstat 命令查看堆内存

jstat -class pid 类加载统计

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

jstat -compiler pid JIT编译统计

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

jstat -gc pid 垃圾回收统计

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

jmap 命令（内存汇总、内存溢出定位分析）

jmap -heap 6219

#查看内存使用情况 Heap Configuration: #堆内存配置信息 Heap Usage: # 堆内存的使用情况

jmap -histo <pid> | more

#查看内存中对象数量及大小 #对象说明 B byte C char D double F float I int J long Z boolean [ 数组，如[I表示int[] [L+类名其他对象

jmap -dump:format=b,file=dumpFileName <pid>

#将内存使用情况dump到文件中 #示例 jmap -dump:format=b,file=/tmp/dump.dat 6219

jhat -port <port> <file>

#通过jhat对dump文件进行分析 #示例 步骤1：  jhat -port 9999 /tmp/dump.dat 步骤2：打开浏览器进行访问：http://192.168.40.133:9999/

jmap + MAT工具定位分析

介绍：MAT(Memory Analyzer Tool)，基础Eclipse快速、多功能的内存分析工具

MAT网盘下载：

操作：解压->启动MemoryAnalyzer.exe ->导入dump文件

jstack 查看线程执行情况

jstack <pid>

错误截图

线程生命周期（五个阶段）：新建、就绪、运行、阻塞、销毁

VisualJVM工具

作用

启动文件位置：jdk/bin/jvisualvm.exe

远程监控tomcat配置

#在tomcat的bin目录下，修改catalina.sh，添加如下的参数 JAVA_OPTS="-Dcom.sun.management.jmxremote -Dcom.sun.management.jmxremote.port=9999 - Dcom.sun.management.jmxremote.authenticate=false - Dcom.sun.management.jmxremote.ssl=false" #这几个参数的意思是： #-Dcom.sun.management.jmxremote ：允许使用JMX远程管理 #-Dcom.sun.management.jmxremote.port=9999 ：JMX远程连接端口 #-Dcom.sun.management.jmxremote.authenticate=false ：不进行身份认证，任何用户都可以连接 #-Dcom.sun.management.jmxremote.ssl=false ：不使用ssl

垃圾回收

垃圾收集算法

引用计数法

介绍

在对象中添加一个引用计数器，每当一个地方引用它是，计数器值就+1； 当引用失效是，计数器就-1；任何时刻计数器为0的对象就是可回收的

优点

实时性较高，无需等到内存不够的时候，才开始回收，运行时根据对象的计数器是否为0，就可以直接回收。 在垃圾回收过程中，应用无需挂起。如果申请内存时，内存不足，则立刻报outofmember 错误。 区域性，更新对象的计数器时，只是影响到该对象，不会扫描全部对象。

缺点

每次对象被引用时，都需要去更新计数器，有一点时间开销。 浪费CPU资源，即使内存够用，仍然在运行时进行计数器的统计。 无法解决循环引用问题。（最大的缺点）

标记清除法

介绍

此算法执行分两个阶段： 阶段1从引用根节点开始标记所有被引用的对象； 阶段2遍历整个堆，把未标记的对象清除。

优点

解决引用计数法循环引用的问题

缺点

a. 会产生碎片； b. 标记、清除需遍历2次，效率低 c. GC时，停止应用程序线程，不合适交互性要求高的应用

标记压缩法

介绍

基于标记清除法之上优化，解决了碎片化问题。标记阶段相同， 清除阶段是将存活对象压缩在内存一端，然后清理边界外垃圾。

优点

解决内存碎片化

缺点

相对标记清除法多了一步压缩移动的步骤，性能会有一定影响

复制算法

介绍

此算法把内存空间划分为两个相等的区域，from和to域，每次只使用from域，to域则空闲。 当from域内存不够，执行GC操作，遍历当前from域，把存活对象复制到to域，然后将from域 内存空间清空,并交换两个内存域的角色

优点

在垃圾对象多的情况下，效率较高。清理后，内存无碎片

缺点

分配的2块内存空间，在同一个时刻，只能使用一半，内存使用率较低

新生代中的可用内存：复制算法用来担保的内存为9：1 可用内存中Eden：S1区为8：1 即新生代中Eden:S1:S2 = 8：1：1

分代算法

介绍

根据回收对象的特点进行选择上述算法

新生代

复制算法

一个Eden区、两个Survival区（From Survival、To Survival） (8:1:1)

大多说情况下对象在Eden区中分配，当Eden区没有足够的空间时，发起一次Minor GC

内存分配 回收策略

大对象直接进入老年代

为了降低大对象分配内存时造成的内存复制的开销

长期存活的对象进入老年代

对象在Survivor区中每熬过一次Minor GC，年龄就增加1岁

动态对象年龄判断

Minor GC之后，如果检测到可能长期存活的对象，则让其尽早进入老年代

老年代空间分配担保机制

Minor GC之前做风险判断，是否允许担保失败，如不允许则改为Full GC

老年代

标记清除/标记压缩

Major GC

整个Java堆

方法区/永久代/元空间

对永久代的回收主要包括废弃的常量和无用的类

永久代和元空间的区别在于永久代位于JVM的方法区中，元空间并不在虚拟机内存中，而是本地内存

Full GC

垃圾收集器

分代模型

新生代

Serial

简单高效，单线程，收集时暂停其他所有线程（触发STW）

ParNew

Serial的多线程版本，是首选新生代收集器，可配合CMS

Parallel Scavenge

以吞吐量为优先的多线程收集器，不支持CMS

老年代

Serial Old

Serial的老年代版本，可以作为CMS的后备预案

Parallel Old

Parallel Scavenge的老年代版本，多线程，吞吐量优先

CMS

并发收集、低停顿

适用于当今互联网网站或基于浏览器的B/S系统的服务器上，这类应用通常 都较关注服务的响应速度，尽量缩短系统的停顿时间，给用户更好的交互体验

流程

初始标记：标记GC Roots能直接关联到的对象，速度很快，STW

并发标记：从GC Roots的直接关联对象开始遍历整个对象图，耗时长

重新标记：修正并发标记期间可能造成的改动，相比初始标记STW略长

并发清除：清除标记阶段已经死亡的对象，此阶段和用户线程并发工作

缺点

对CPU敏感，并发阶段虽然不会导致用户线程停顿，但却由于占用资源导致应用程序变慢，降低总吞吐量

由于CMS在清理时与用户线程并发，运行期间还伴随有新垃圾产生，有可能触发担保机制而产生较大停顿

基于标记清除算法，造成大量的空间碎片，导致没有足够的连续空间存放大对象，不得不提前触发Full GC

组合使用

Parallel Scavenge + Parallel Old （JDK1.8默认）

分区模型

G1垃圾收集器(后期还需补充)

#启动参数 -XX:+UseG1GC -XX:MaxGCPauseMillis=100 -XX:+PrintGCDetails -Xmx256m

G1中提供了三种模式垃圾回收模式，在不同的条件下被触发。

Young GC

触发条件： Eden空间耗尽时会被触发。 回收区域：对Eden区进行GC。

Remembered Set（已记忆集合）

作用是跟踪指向某个堆内的对象引用。

Mixed GC

触发条件： 由参数 -XX:InitiatingHeapOccupancyPercent=n 决定。 默认：45%。 该参数的意思是：当老年代大小占整个堆大小百分比达到该阀值时触发。 回收区域：年轻代+部分老年代。

GC步骤

1. 全局并发标记（global concurrent marking）

2. 拷贝存活对象（evacuation）

Full GC

回收区域：针对全量堆内存

G1优化建议

年轻代大小

避免使用 -Xmn 选项或 -XX:NewRatio 等其他相关选项显式设置年轻代大小。

固定年轻代的大小会覆盖暂停时间目标。

暂停时间目标不要太过严苛

G1 GC 的吞吐量目标是 90% 的应用程序时间和 10%的垃圾回收时间

其他收集器

Epsilon

PGC、C4、OpenJ9

查看JVM使用的垃圾收集器

jmap -heap <PID>

java -XX:+PrintFlagsFinal -version | grep :

java -XX:+PrintCommandLineFlags -version

垃圾收集日志

日志级别从低到高

Trace、Debug、Info、Warning、Error、Off ；默认为Info

命令

查看GC基本信息

-XX:printGC

-Xlog:gc  JDK1.9之后使用

查看GC详细信息

-XX:+PrintGCDetails

-Xlog:gc*  JDK1.9之后使用

查看GC前后堆和方法区可用容量变化

-XX:+PrintHeapAtGC

-Xlog:gc+heap=debug

查看GC过程中用户线程并发时间及停顿的时间

-XX:+PrintGCApplicationConcurrentTime

-XX:+PrintGCApplicationStoppedTime

-Xlog:safepoint

查看熬过收集器后剩余对象的年龄分布信息

-XX:+PrintTenuring-Distribution

-Xlog:gc_age=trace

#示例： -XX:+UseG1GC -XX:MaxGCPauseMillis=100 -Xmx256m -XX:+PrintGCDetails - XX:+PrintGCTimeStamps -XX:+PrintGCDateStamps -XX:+PrintHeapAtGC - Xloggc:F://test//gc.log

GC Easy 可视化工具

其它优化

Tomcat8的优化

看懂Java底层字节码

编码的优化建议