【JVM】JVM调优配置案例(高性能模板)

上一篇介绍了JVM调优可配置参数及配置时机和原则，为了帮助理解，这篇文章将提供一个JVM配置案例，适用于需要高性能和高稳定性的应用程序，如大型企业级应用、高流量的Web服务、大数据处理和分析任务等。当然，在实际部署之前，建议在与生产环境相似的测试环境中对这些配置进行验证和调优，以确保能够满足性能要求和稳定性需求。

1.性能优化目标

高吞吐量：通过优化内存分配和垃圾回收策略，提高应用程序处理请求的能力。
低延迟：减少垃圾回收过程中的停顿时间，确保应用程序具有快速的响应能力。
稳定性：通过监控和调整JVM参数，确保应用程序在长时间运行后仍能保持稳定。
资源高效利用：合理分配和使用服务器资源，如CPU和内存，以避免资源浪费和竞争。

2.服务器配置要求

多核处理器：至少8个CPU核心，以支持并行垃圾回收和JIT编译的线程。
大量内存：至少32GB的RAM，以支持较大的堆内存设置，特别是对于内存密集型应用程序。
高速存储：SSD硬盘，以提供快速的读写性能，特别是在进行垃圾回收和数据缓存时。
网络带宽：高速网络连接，对于高并发的Web服务或分布式系统尤为重要。
操作系统：64位操作系统，以支持大内存和高性能的JVM运行时。

3.配置信息

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#基础内存设置
#设置JVM启动时的初始堆内存为4GB，这有助于避免JVM在启动后不久就因为内存需求增长而进行垃圾回收，从而提高启动性能。
-Xms4g
#设置JVM可以使用的最大堆内存为32GB，确保应用程序有足够的内存来执行，同时也防止了JVM消耗过多的系统资源。 
-Xmx32g

#新生代和老年代的内存划分
#设置新生代与老年代的堆内存比例为1:2，这通常适用于对象生命周期较短的应用程序，有助于优化垃圾回收过程。
-XX:NewRatio=2
#设置老年代的内存是新生代的两倍，这有助于为长期存活的对象提供足够的空间，减少Full GC的发生频率。  
-XX:OldRatio=2
#为永久代设置最大256MB的内存限制，这是针对JDK 8及之前版本的参数，用于限制永久代的大小，防止因类和方法信息过多而导致的内存溢出。  
-XX:MaxPermSize=256m
#为元数据区设置最大512MB的内存限制，这是JDK 8及之后版本的参数，用于限制元数据区的大小，元数据区是永久代的替代品。
-XX:MaxMetaspaceSize=512m

#垃圾回收器设置
#启用G1垃圾回收器，它旨在为大堆内存提供低延迟和高吞吐量的垃圾回收，适合大型应用和服务器环境。
-XX:+UseG1GC 
#设置G1 GC的区域大小为16MB，这影响GC的并行度和内存布局，适当的大小可以提高GC效率。 
-XX:G1HeapRegionSize=16m
#设置G1 GC的目标最大停顿时间为100毫秒，G1 GC会尽力在这个时间内完成GC，以减少应用的停顿时间。  
-XX:MaxGCPauseMillis=100 
#设置并行垃圾回收线程数为8，根据机器的CPU核心数来设置，以充分利用硬件资源。 
-XX:ParallelGCThreads=8  

#JIT编译器优化
#启用分层编译，对热点代码进行更深层次的优化，提高执行效率，同时减少编译开销。
-XX:+TieredCompilation
#设置JIT编译的阈值为10000，热点代码在执行10000次后进行编译，平衡编译时间和性能。
-XX:CompileThreshold=10000
#在支持的系统上优化NUMA架构，提高多处理器系统的性能，通过局部性原理优化内存访问。
-XX:+UseNUMA

#线程和锁优化
#设置每个线程的栈大小为256KB，适合处理大量线程，根据应用线程使用情况调整，避免栈溢出。
-XX:ThreadStackSize=256k
#启用偏向锁，减少无竞争情况下的同步开销，提高并发性能，特别是在有大量线程竞争同一锁的情况下。
-XX:+UseBiasedLocking
#启用G1 GC的MMU（内存管理单元）统计信息，有助于监控和调优G1 GC的性能。
-XX:+UseG1MMUStatistics

#性能监控和调试
#输出详细的GC日志，有助于分析和调优GC行为，是性能调优的重要工具。
-XX:+PrintGCDetails
#输出有关应用程序锁的信息，有助于识别锁竞争问题，对于解决并发问题至关重要。
-XX:+PrintConcurrentLocks
#在内存溢出时生成堆转储文件，便于事后分析内存问题，有助于诊断内存泄漏等问题。
-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
#设置堆转储文件的路径，方便分析和调试，确保在需要时能够快速定位问题。
-XX:HeapDumpPath=/path/to/heap_dump.hprof

#系统属性
#设置强随机数生成器的源，适用于加密操作，确保生成的随机数具有足够的熵。
-Djava.security.egd=file:/dev/./urandom
#在没有图形界面的环境中运行时，禁用所有与图形相关的功能，减少内存占用，提高应用启动速度。
-Djava.awt.headless=true
#优先使用IPv4网络堆栈，避免IPv6可能的兼容性问题，确保网络连接的稳定性。
-Djava.net.preferIPv4Stack=true

#其他高级选项
#输出所有JVM选项及其最终值，用于确认参数配置，有助于理解和审查JVM的运行时行为。
-XX:+PrintFlagsFinal
#输出所有JVM选项，无论它们是否被设置，用于了解可用选项，有助于配置和优化JVM。
-XX:+PrintVMOptions
#使用cgroup内存限制作为JVM堆内存限制，适用于容器化环境，有助于限制应用的内存使用，避免资源竞争。
-XX:+UseCGroupMemoryLimitForHeap
#在快速抛出异常时省略堆栈跟踪，减少性能开销，适用于对性能要求极高的场景。
-XX:+OmitStackTraceInFastThrow

1.配置说明

内存设置 ：-Xms 和 -Xmx 分别设置JVM的初始堆和最大堆内存。这里假设服务器有至少32GB的可用内存。
新生代和老年代 ：-XX:NewRatio 和 -XX:OldRatio 控制新生代和老年代的内存比例。-XX:MaxPermSize 和 -XX:MaxMetaspaceSize 分别设置永久代和元数据区的大小。
垃圾回收器 ：使用G1 GC (-XX:+UseG1GC) 并设置目标最大GC停顿时间 (-XX:MaxGCPauseMillis) 来优化响应时间。
JIT编译器 ：启用分层编译 (-XX:+TieredCompilation) 并设置编译阈值 (-XX:CompileThreshold)。
线程和锁 ：设置线程栈大小 (-XX:ThreadStackSize) 并启用偏向锁 (-XX:+UseBiasedLocking)。
性能监控和调试 ：输出详细的GC日志 (-XX:+PrintGCDetails) 和应用程序锁信息 (-XX:+PrintConcurrentLocks)。
系统属性：设置系统属性以优化安全性和网络性能。
其他高级选项 ：输出JVM选项和VM选项 (-XX:+PrintFlagsFinal 和 -XX:+PrintVMOptions)，以及使用cgroup内存限制 (-XX:+UseCGroupMemoryLimitForHeap)。

2.配置原则

适用性：根据应用程序的实际需求和服务器的硬件资源来调整内存设置。
监控与测试：在生产环境中应用这些配置之前，应在测试环境中进行充分的监控和性能测试。
逐步调整：一次只更改一个参数，并观察其对性能的影响。
避免过度优化：不要过度依赖JVM参数优化性能，代码质量和算法效率更重要。
文档化：记录所有重要的配置更改和它们的目的。
版本兼容性：确保使用的参数与Java版本兼容。