JVM 17 的调优指南：如何进行JVM调优，12个案例

在这篇文章中，我会详细介绍JVM调优的概念、重要性和具体的JVM调优参数。此外，我将提供12个实用的代码示例，每个示例都会包含JVM调优参数和相应的Java代码。

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JVM 17的优化指南

JVM调优简介

JVM调优是调整和配置Java虚拟机（JVM）的过程，以便最大限度地提高应用程序的性能和效率。这涉及到调整内存设置、选择合适的垃圾收集器，以及配置各种性能参数。

JVM调优的重要性

提高性能：通过调整JVM参数，可以减少延迟，提高应用的响应速度和吞吐量。

优化资源使用：合理配置JVM参数可以使应用更有效地利用系统资源。

提高应用稳定性：适当的调优可以减少系统崩溃的风险，提高应用的可靠性。

JVM调优参数

堆内存设置（-Xms、-Xmx）：控制JVM堆的初始和最大大小。

垃圾收集器选择（如-XX:+UseG1GC）：选择适合应用场景的垃圾收集器。

性能监控（如-XX:+PrintGCDetails）：启用GC日志以监控垃圾收集性能。

企业级 JVM 17 的调优参数，机器配置是8核32G

JVM调优是一个复杂的过程，可能需要根据应用程序的具体需求进行调整和优化。

以下是一些通用的建议和JVM调优参数：

推荐的JVM调优参数（Java 17）

1、堆内存设置

-Xms16g：设置初始堆内存为16GB。通常，初始堆内存和最大堆内存设置为相同可以减少堆内存调整带来的性能开销。

-Xmx16g：设置最大堆内存为16GB。这是服务器总内存的一半，留出足够空间给非堆内存和操作系统使用。

2、垃圾收集器选择

-XX:+UseG1GC：使用G1垃圾收集器，它适用于具有大内存的多核服务器，能够平衡吞吐量和响应时间。

3、G1垃圾收集器的进一步优化

-XX:MaxGCPauseMillis=200：设置目标GC暂停时间为200毫秒。

-XX:ParallelGCThreads=8：设置并行垃圾收集线程数，与CPU核心数相同或稍少。

-XX:ConcGCThreads=4：设置并发GC线程数，通常为ParallelGCThreads的一半。

4、JIT编译器优化

-XX:+TieredCompilation：启用分层编译，可以优化启动时间和峰值性能。

5、监控和日志记录

-XX:+UseGCLogFileRotation：启用GC日志文件的自动旋转。

-XX:NumberOfGCLogFiles=5：设置GC日志文件数量。

-XX:GCLogFileSize=20M：设置GC日志文件的大小。

-Xlog:gc:file=gc.log:time,uptime:filecount=10,filesize=10240*：配置详细的GC日志。

6、性能调优

-XX:+UseStringDeduplication：开启字符串去重，有助于减少内存占用。

-XX:+OptimizeStringConcat：优化字符串连接操作，提高性能。

7、堆转储设置（仅在需要时启用）

-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError：在内存溢出时生成堆转储。

-XX:HeapDumpPath=/path/to/heapdump：设置堆转储的路径。

注意事项

根据应用程序的实际表现调整参数。监控应用的性能指标，如响应时间、吞吐量和内存使用情况。

在生产环境中逐步调整和应用这些参数，观察每次调整后的效果。

考虑应用程序的具体特点，例如是否是内存密集型、CPU密集型或I/O密集型，这可能影响调优策略。

实用代码示例

示例1：设置堆内存大小

JVM参数：

java -Xms256m -Xmx512m -jar YourApp.jar  

• -Xms256m：初始堆大小为256MB。
• -Xmx512m：最大堆大小为512MB。
• YourApp.jar：你的Java应用程序。

Java代码：

public class MemoryUtilization {  
public static void main(String[] args) {  
// 打印JVM的初始内存和最大内存配置  
long initialMemory = Runtime.getRuntime().totalMemory() / (1024 * 1024);  
long maxMemory = Runtime.getRuntime().maxMemory() / (1024 * 1024);  
  
System.out.println("初始内存(MB): " + initialMemory);  
System.out.println("最大内存(MB): " + maxMemory);  
}  
}  

这段代码在Java应用程序中显示了JVM的初始内存和最大内存配置。

示例2：使用G1垃圾收集器

JVM参数：

java -XX:+UseG1GC -XX:MaxGCPauseMillis=200 -jar YourApp.jar  

• -XX:+UseG1GC：使用G1垃圾收集器。
• -XX:MaxGCPauseMillis=200：设置目标GC暂停时间为200毫秒。

Java代码：

import java.util.ArrayList;  
import java.util.List;  
  
public class G1GCExample {  
public static void main(String[] args) {  
List<byte[]> list = new ArrayList<>();  
while (true) {  
list.add(new byte[1024 * 1024]); // 每次分配1MB的空间  
if (list.size() > 1000) {  
list.clear(); // 当列表大小超过1000时，清空列表释放内存  
}  
}  
}  
}  

这段代码通过频繁分配和释放内存，模拟了一个内存密集型的Java应用，以便观察G1垃圾收集器。

示例3：JVM性能监控和调试

JVM参数：

java -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCDateStamps -Xloggc:gc.log -jar YourApp.jar  

• -XX:+PrintGCDetails：打印详细的GC日志。
• -XX:+PrintGCDateStamps：在GC日志中添加时间戳。
• -Xloggc:gc.log：将GC日志输出到指定的文件。

Java代码：

public class GCLoggingExample {  
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {  
// 创建一个大对象并立即使其可回收，触发GC  
byte[] allocation1 = new byte[51200 * 1024]; // 分配约50MB的空间  
allocation1 = null; // 使分配的空间可回收  
System.gc(); // 主动请求垃圾收集  
  
Thread.sleep(1000); // 暂停1秒，以便有时间打印GC日志  
  
// 再次分配内存，触发另一次GC  
byte[] allocation2 = new byte[51200 * 1024]; // 再次分配约50MB的空间  
System.gc(); // 再次主动请求垃圾收集  
}  
}  

这段代码演示了如何通过分配和释放大量内存来触发垃圾收集，并且使用JVM参数来记录GC的详细日志。这对于分析和优化GC性能非常有用。

示例4：配置JVM以使用String重复数据消除（String Deduplication）

JVM参数：

java -XX:+UseStringDeduplication -XX:+UseG1GC -jar YourApp.jar  

• -XX:+UseStringDeduplication：启用字符串去重。
• -XX:+UseG1GC：使用G1垃圾收集器（字符串去重需要G1垃圾收集器）。

Java代码：

import java.util.HashSet;  
import java.util.Set;  
  
public class StringDeduplicationExample {  
public static void main(String[] args) {  
Set<String> stringSet = new HashSet<>();  
  
for (int i = 0; i < 10000; i++) {  
// 创建大量重复字符串  
String duplicatedString = "String" + (i % 100);  
stringSet.add(duplicatedString);  
}  
  
System.out.println("不同字符串的数量: " + stringSet.size());  
}  
}  

这个示例展示了如何在创建大量重复字符串的情况下使用字符串去重，这有助于减少JVM内存的使用。

示例5：设置堆内存的新生代与老年代的比例

JVM参数：

java -Xmx1g -XX:NewRatio=2 -jar YourApp.jar  

• -Xmx1g：设置最大堆大小为1GB。
• -XX:NewRatio=2：设置老年代与新生代的比例为2:1。

Java代码：

public class HeapGenerationRatio {  
public static void main(String[] args) {  
// 这里不需要特定的Java代码  
// 这个示例主要通过JVM参数来观察新生代和老年代的内存比例  
System.out.println("Heap generation ratio configuration is set via JVM parameters.");  
}  
}  

此示例演示了如何通过JVM参数设置新生代和老年代的内存比例，这对于优化GC性能和应用的响应时间非常重要。

示例6：启用Java飞行记录器（Java Flight Recorder）

JVM参数：

java -XX:StartFlightRecording=dumponexit=true,filename=myrecording.jfr -jar YourApp.jar  

• -XX:StartFlightRecording：配置并启动Java飞行记录器。
• dumponexit=true：在应用退出时自动转储记录。
• filename=myrecording.jfr：设置记录文件的名称。

Java代码：

public class FlightRecorderExample {  
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {  
System.out.println("Java Flight Recorder is running...");  
Thread.sleep(10000); // 模拟应用运行10秒  
}  
}  

这个示例展示了如何使用Java飞行记录器来记录和分析应用的运行情况。这是一个强大的工具，用于收集详细的性能数据和诊断信息。

示例7：开启JVM的类加载信息跟踪

JVM参数：

java -XX:+TraceClassLoading -XX:+TraceClassUnloading -jar YourApp.jar  

• -XX:+TraceClassLoading：跟踪类的加载信息。
• -XX:+TraceClassUnloading：跟踪类的卸载信息。

Java代码：

public class ClassLoadingTracing {  
public static void main(String[] args) {  
System.out.println("类加载跟踪已启动...");  
// 这里不需要特定的代码来展示类加载和卸载，因为这些信息将直接打印到控制台  
}  
}  

这个示例演示了如何开启JVM的类加载和卸载跟踪。这对于分析和优化应用程序的启动时间和内存使用非常有用。

示例8：配置JVM进行线程堆栈深度跟踪

JVM参数：

java -XX:ThreadStackSize=1024 -jar YourApp.jar  

• -XX:ThreadStackSize=1024：设置线程堆栈的大小为1024KB。

Java代码：

public class ThreadStackTracing {  
public static void main(String[] args) {  
System.out.println("线程堆栈大小设置为1024KB...");  
// 这里的代码用于演示设置的线程堆栈大小，但实际上线程堆栈的大小并不会直接影响到Java代码的行为  
}  
}  

这个示例设置了JVM线程堆栈的大小，这对于优化那些需要更大线程堆栈的应用程序非常重要，比如深度递归调用或复杂的算法实现。

示例9：设置JVM以打印GC的详细日志

JVM参数：

java -verbose:gc -XX:+PrintGCTimeStamps -XX:+PrintGCDetails -jar YourApp.jar  

• -verbose:gc：启用GC的详细输出。
• -XX:+PrintGCTimeStamps：在GC日志中添加时间戳。
• -XX:+PrintGCDetails：打印GC的详细信息。

Java代码：

public class GCDetailsLogging {  
public static void main(String[] args) {  
System.out.println("GC详细日志输出已开启...");  
// 这段代码用于模拟一些内存分配，以触发GC  
byte[] allocation1 = new byte[1024 * 1024];  
byte[] allocation2 = new byte[1024 * 1024];  
System.gc(); // 主动触发GC  
}  
}  

这个示例展示了如何开启和查看JVM的GC详细日志。这些日志对于分析和调优GC性能非常有价值。

示例10：开启JIT编译器的诊断信息

JVM参数：

java -XX:+PrintCompilation -jar YourApp.jar  

• -XX:+PrintCompilation：打印JIT编译器编译方法时的信息。

Java代码：

public class JITCompilationInfo {  
public static void main(String[] args) {  
System.out.println("JIT编译器诊断信息已启动...");  
// 这里不需要特定的代码来触发JIT编译，JVM会在运行时自动进行  
}  
}  

此示例演示了如何启用并查看JIT编译器在编译Java方法时的详细信息，这对于理解和优化应用性能非常有用。

示例11：配置JVM以记录安全管理器的检查

JVM参数：

java -Djava.security.debug=all -jar YourApp.jar  

• -Djava.security.debug=all：启用所有安全管理器的调试信息。

Java代码：

public class SecurityManagerDebugging {  
public static void main(String[] args) {  
System.out.println("安全管理器检查记录已启动...");  
// 这里的代码主要用于演示启动参数的效果，而不需要特定的Java代码来触发安全检查  
}  
}  

这个示例展示了如何开启JVM的安全管理器调试信息，有助于理解应用程序在安全方面的行为和潜在问题。

示例12：开启JVM的本地方法调用跟踪

JVM参数：

java -Xcheck:jni -jar YourApp.jar  

• -Xcheck:jni：检查本地方法接口（JNI）调用的正确性。

Java代码：

public class JNICheck {  
public static void main(String[] args) {  
System.out.println("JNI调用检查已启动...");  
// 由于JNI调用涉及到Java与本地代码的交互，这里不展示具体的Java代码示例  
}  
}  

此示例开启了对JNI调用的检查，这对于调试和确保Java应用程序中的本地方法调用的正确性非常重要。

结语

通过上述示例，我们可以看到JVM调优是一个多方面的过程，涉及不同层面的调整和配置。合理使用JVM调优参数，可以帮助我们更好地理解和优化Java应用程序的性能。希望这些示例能够帮助你在实际工作中更有效地进行JVM调优。

每个Java应用程序都是独一无二的，因此最佳的JVM调优参数组合可能因应用而异。本文建议是一个出发点，但可能需要根据应用程序的具体行为进行调整。建议在更改设置前进行充分的测试，并在生产环境中持续监控性能指标。

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