Java学习篇之JVM 调优
- [一、JVM 是什么?](#一、JVM 是什么?)
- [二、JVM 官方参数建议](#二、JVM 官方参数建议)
- 三、JVM调优的场景
- 四、如何监控JVM
- 五、JVM调优的流程步骤
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- [1. 明确优化目标](#1. 明确优化目标)
- [2. 监控和分析](#2. 监控和分析)
- [3. 确定调优参数](#3. 确定调优参数)
- [4. 实施调优策略](#4. 实施调优策略)
- [5. 持续观察和调整](#5. 持续观察和调整)
- [6. 定期评估和优化](#6. 定期评估和优化)
一、JVM 是什么?
JVM,全称Java Virtual Machine(Java虚拟机),是一个能够运行Java字节码的抽象计算机。
JVM是Java跨平台特性的核心。Java源代码在编译成字节码后,可以在任何支持Java的平台上运行,只要该平台安装了相应的JVM。这是因为JVM将Java字节码转换成特定平台上的机器码来执行,从而实现了"一次编写,到处运行"的跨平台特性。
二、JVM 官方参数建议
JVM 经过这么多年的发展和验证,整体是非常健壮的。个人认为99%的情况下,基本用不到 JVM 调优。
通常来说,我们的 JVM 参数配置大多还是会遵循 JVM 官方的建议,例如:
1. 堆内存设置
参数 | 描述 | 官方建议/说明 |
---|---|---|
-Xms | 设置JVM的初始堆大小 | 可以设置为物理内存的1/64(但小于1GB);对于高并发应用,建议与-Xmx相同 |
-Xmx | 设置JVM的最大堆大小 | 可以设置为物理内存的1/4(但小于1GB) |
-Xmn | 设置年轻代的初始和最大大小 | 可以配置为整个堆的3/8;或使用-XX:NewSize/-XX:MaxNewSize分别设置 |
2. 年轻代与老年代比例
参数 | 描述 | 官方建议/说明 |
---|---|---|
-XX:NewRatio | 设置年轻代与老年代的比例 | 默认值为2(即老年代是年轻代的2倍) |
-XX:SurvivorRatio | 设置Eden区与一个Survivor区的大小比例 | 默认值为8,表示Eden区与Survivor区的比例为8:1 |
3. 线程堆栈设置
参数 | 描述 | 官方建议/说明 |
---|---|---|
-Xss | 设置每个线程的堆栈大小 | JDK5.0后默认1MB;小型应用可能128KB足够,大型应用建议256KB |
4. 非堆内存设置
参数 | 描述 | 官方建议/说明 |
---|---|---|
-XX:PermSize | 设置持久代的初始大小(JDK8已弃用) | JDK8前用于控制方法区内存大小 |
-XX:MaxPermSize | 设置持久代的最大大小(JDK8已弃用) | JDK8前用于控制方法区内存大小 |
-XX:MetaspaceSize | 设置元空间的初始大小(JDK8及以后) | 替代了PermSize,用于存放类的元数据 |
-XX:MaxMetaspaceSize | 设置元空间的最大大小(JDK8及以后) | 替代了MaxPermSize |
5. 垃圾收集器设置
参数 | 描述 | 官方建议/说明 |
---|---|---|
-XX:+UseSerialGC | 使用串行垃圾收集器 | 默认GC方式,适用于小型应用和单处理器环境 |
-XX:+UseParNewGC | 在年轻代中使用并行线程进行垃圾收集 | 可以与CMS GC一起使用 |
-XX:+UseParallelGC | 在年轻代中使用并行垃圾收集器 | 适用于多处理器系统 |
-XX:+UseParallelOldGC | 在老年代中使用并行垃圾收集器 | 与-XX:+UseParallelGC一起使用 |
-XX:+UseConcMarkSweepGC | 使用CMS垃圾收集器 | 在GC运行时对应用程序影响较小 |
6. 辅助信息设置
参数 | 描述 | 官方建议/说明 |
---|---|---|
-XX:+PrintGCDetails | 打印垃圾收集的详细情况 | 用于调试和性能分析 |
-Xloggc:filename | 将GC日志信息记录到指定文件 | 便于分析和监控JVM的垃圾回收行为 |
7. 其他重要参数
参数 | 描述 | 官方建议/说明 |
---|---|---|
-XX:MinHeapFreeRatio | 设置GC事件后允许的最小可用堆空间百分比 | 控制JVM何时扩展堆大小 |
-XX:MaxHeapFreeRatio | 设置GC事件后允许的最大可用堆空间百分比 | 控制JVM何时收缩堆大小 |
-XX:MaxDirectMemorySize | 设置Direct ByteBuffer分配的堆外内存的最大大小 | 当达到此大小时,将触发Full GC |
请注意,这些建议是基于Oracle JDK的通用指南,并且可能会随着JVM版本的更新而有所变化。
在实际应用中,可能还需要根据具体的应用场景、硬件环境和性能需求进行进一步的调整和优化。
同时,也需要注意参数的兼容性和稳定性问题。
三、JVM调优的场景
主要就是出现以下情况时,就需要注意对JVM进行调优了
- 当应用程序运行缓慢或出现卡顿,或是偶尔响应慢
- 应用程序频繁出现内存溢出(OutOfMemoryError)或内存泄漏等问题,
四、如何监控JVM
JVM监控工具分为JDK自带工具和第三方工具两大类。
- JDK自带工具(常用的):jconsole、visualvm
- 第三方工具(常用的):JProfiler、YourKit
JDK自带工具常用命令:
- jstack pid: 打印堆栈相关执行信息,可以用于死锁发现。
- jinfo pid: 打印进程的启动详细参数、JVM正在使用的参数。
- jstat -gc pid: 打印各个分代的内存使用情况。可以每个一段时间打印一次。
- jvisualvm: windows图形化界面 ,不常用。上线之前内测可以使用。
- jmap: 如果内存特别大,jmap会导致线程的停止,所以线上不能使用 。
线上时不能dump下来文件,因为文件可能很大(堆内存占了多少文件就有多大),dump时java程序会暂停,线上不能dump。
jmap -histo pid | head -n 20 :查找有多少对象产生,及对象占用的内存,对象的名称。可用于内存泄露导致的OOM。
五、JVM调优的流程步骤
JVM调优流程步骤可以归纳为以下几点:
1. 明确优化目标
在开始调优之前,首先需要明确优化的目标。这包括响应时间、吞吐量、内存使用率等指标。明确目标后,可以更有针对性地进行调优。
2. 监控和分析
- 使用监控工具:利用Java VisualVM、JConsole、JProfiler等监控工具,分析CPU使用率、内存使用情况和垃圾回收频率等指标。
JDK自带工具常用命令:
- jstack pid: 打印堆栈相关执行信息,可以用于死锁发现。
- jinfo pid: 打印进程的启动详细参数、JVM正在使用的参数。
- jstat -gc pid: 打印各个分代的内存使用情况。可以每个一段时间打印一次。
- jvisualvm: windows图形化界面 ,不常用。上线之前内测可以使用。
- jmap: 如果内存特别大,jmap会导致线程的停止,所以线上不能使用 。
线上时不能dump下来文件,因为文件可能很大(堆内存占了多少文件就有多大),dump时java程序会暂停,线上不能dump。
jmap -histo pid | head -n 20 :查找有多少对象产生,及对象占用的内存,对象的名称。可用于内存泄露导致的OOM。
- 分析GC日志:通过GC日志,了解垃圾回收的频率、停顿时间以及内存使用情况,帮助定位性能瓶颈。
例如:
bash-Xloggc:/path/to/gc.log -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCDateStamps
这些选项将GC日志记录到指定的文件(/path/to/gc.log),并打印详细的GC信息和时间戳。
然后,我们可以分析GC日志以了解垃圾回收的频率、停顿时间和内存使用情况。例如,我们可以查>找Full GC的发生频率和每次Full GC的停顿时间。
3. 确定调优参数
根据监控和分析的结果,确定需要调整的JVM参数。常见的JVM参数包括:
- 堆内存设置:通过-Xms和-Xmx设置初始和最大堆内存大小。
例如:
bash-Xms512m -Xmx512m
这将初始堆内存设置为512m,最大堆内存设置为512m。两者最好一致
- 垃圾收集器选择:选择合适的垃圾收集器,如G1、CMS等,以优化内存管理。
例如:
选择G1垃圾收集器:以优化内存管理和减少停顿时间。
bash-XX:+UseG1GC
调整G1垃圾收集器的参数:以进一步优化性能。
bash-XX:MaxGCPauseMillis=200 -XX:InitiatingHeapOccupancyPercent=35
这将G1垃圾收集器的目标停顿时间设置为200毫秒,并将触发并发GC的堆占用百分比设置为35%。
- 线程栈大小:通过-Xss设置每个线程的堆栈大小,以减少线程上下文切换的开销。
4. 实施调优策略
- 调整JVM参数:根据确定的调优参数,调整JVM的启动参数。
例如:如果我们在Linux系统上使用java命令启动应用程序,我们可以这样设置:
bashjava -Xms512m -Xmx512m -Xloggc:/path/to/gc.log -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCDateStamps -XX:+UseG1GC -XX:MaxGCPauseMillis=200 -XX:InitiatingHeapOccupancyPercent=35 -jar myapp.jar
- 优化代码:减少不必要的对象创建、使用高效的数据结构、避免过度的同步等,都可以显著提升应用的性能。
5. 持续观察和调整
- 持续监控:在调整参数和优化代码后,使用监控工具持续观察应用的性能变化。
- 对比性能指标:通过对比调优前后的性能指标,确认是否达到了预期的优化目标。
- 重新评估和调整:如果没有达到目标,可能需要重新评估调优策略,进行进一步的调整。
6. 定期评估和优化
性能调优是一个持续的过程。随着应用的演变和用户负载的变化,可能需要定期重新评估和调整JVM参数。定期的性能测试和监控可以帮助及时发现潜在问题,确保系统的稳定性和高效性。
参考文章
【3】JVM调优实例记录