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  • JVM参数调优

    JVM参数调优

    前言

    你说你做过JVM调优和参数配置,请问如何盘点查看JVM系统默认值

    使用jps和jinfo进行查看

    -Xms:初始堆空间
    -Xmx:堆最大值
    -Xss:栈空间
    

    -Xms 和 -Xmx最好调整一致,防止JVM频繁进行收集和回收

    JVM参数类型

    • 标配参数(从JDK1.0 - Java12都在,很稳定)
      • -version
      • -help
      • java -showversion
    • X参数(了解)
      • -Xint:解释执行
      • -Xcomp:第一次使用就编译成本地代码
      • -Xmixed:混合模式
    • XX参数(重点)
      • Boolean类型
        • 公式:-XX:+ 或者-某个属性 + 表示开启,-表示关闭
        • Case:-XX:-PrintGCDetails:表示关闭了GC详情输出
      • key-value类型
        • 公式:-XX:属性key=属性value
        • 不满意初始值,可以通过下列命令调整
        • case:如何:-XX:MetaspaceSize=21807104:查看Java元空间的值

    查看运行的Java程序,JVM参数是否开启,具体值为多少?

    首先我们运行一个HelloGC的java程序

    
    public class HelloGC {
    
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
            System.out.println("hello GC");
            Thread.sleep(Integer.MAX_VALUE);
        }
    
    }
    

    然后使用下列命令查看它的默认参数

    jps:查看java的后台进程
    jinfo:查看正在运行的java程序
    

    具体使用:

    jps -l得到进程号
    
    25824 com.xcc.jvm.HelloGC
    11380 org.jetbrains.jps.cmdline.Launcher
    21412 sun.tools.jps.Jps
    26052
    10712 org.jetbrains.jps.cmdline.Launcher
    15976 org.jetbrains.jps.cmdline.Launcher
    24892 org.jetbrains.kotlin.daemon.KotlinCompileDaemon
    

    查看到HelloGC的进程号为:25824

    我们使用jinfo -flag 然后查看是否开启PrintGCDetails这个参数

    jinfo -flag PrintGCDetails 25824 
    

    得到的内容为

    -XX:-PrintGCDetails
    

    上面提到了,-号表示关闭,即没有开启PrintGCDetails这个参数

    下面我们需要在启动HelloGC的时候,增加 PrintGCDetails这个参数,需要在运行程序的时候配置JVM参数

    然后在VM Options中加入下面的代码,现在+号表示开启

    -XX:+PrintGCDetails
    

    然后在使用jinfo查看我们的配置

    jps -l
    jinfo -flag PrintGCDetails 13540
    

    得到的结果为

    -XX:+PrintGCDetails
    

    我们看到原来的-号变成了+号,说明我们通过 VM Options配置的JVM参数已经生效了

    使用下列命令,会把jvm的全部默认参数输出

    jinfo -flags ***
    

    题外话(坑题)

    两个经典参数:-Xms 和 -Xmx,这两个参数 如何解释

    这两个参数,还是属于XX参数,因为取了别名

    • -Xms 等价于 -XX:InitialHeapSize :初始化堆内存(默认只会用最大物理内存的64分1)
    • -Xmx 等价于 -XX:MaxHeapSize :最大堆内存(默认只会用最大物理内存的4分1)

    查看JVM默认参数

    • -XX:+PrintFlagsInitial

      • 主要是查看初始默认值
      • 公式
        • java -XX:+PrintFlagsInitial -version
        • java -XX:+PrintFlagsInitial(重要参数)

    • -XX:+PrintFlagsFinal:表示修改以后,最终的值

    ​ 会将JVM的各个结果都进行打印

    ​ 如果有 := 表示修改过的, = 表示没有修改过的

    工作中常用的JVM基本配置参数

    查看堆内存

    查看JVM的初始化堆内存 -Xms 和最大堆内存 Xmx

    
    public class HelloGC {
    
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
            // 返回Java虚拟机中内存的总量
            long totalMemory = Runtime.getRuntime().totalMemory();
    
            // 返回Java虚拟机中试图使用的最大内存量
            long maxMemory = Runtime.getRuntime().maxMemory();
    
            System.out.println("TOTAL_MEMORY(-Xms) = " + totalMemory + "(字节)、" + (totalMemory / (double)1024 / 1024) + "MB");
            System.out.println("MAX_MEMORY(-Xmx) = " + maxMemory + "(字节)、" + (maxMemory / (double)1024 / 1024) + "MB");
    
        }
    }
    

    运行结果为:

    TOTAL_MEMORY(-Xms) = 257425408(字节)、245.5MB
    MAX_MEMORY(-Xmx) = 3790077952(字节)、3614.5MB
    

    -Xms 初始堆内存为:物理内存的1/64 -Xmx 最大堆内存为:系统物理内存的 1/4

    打印JVM默认参数

    使用 -XX:+PrintCommandLineFlags 打印出JVM的默认的简单初始化参数

    比如我的机器输出为:

    -XX:InitialHeapSize=266376000 -XX:MaxHeapSize=4262016000 -XX:+PrintCommandLineFlags -XX:+UseCompressedClassPointers -XX:+UseCompressedOops -XX:-UseLargePagesIndividualAllocation -XX:+UseParallelGC 
    

    生活常用调优参数

    • -Xms:初始化堆内存,默认为物理内存的1/64,等价于 -XX:initialHeapSize
    • -Xmx:最大堆内存,默认为物理内存的1/4,等价于-XX:MaxHeapSize
    • -Xss:设计单个线程栈的大小,一般默认为512K~1024K,等价于 -XX:ThreadStackSize
      • 使用 jinfo -flag ThreadStackSize 会发现 -XX:ThreadStackSize = 0
      • 这个值的大小是取决于平台的
      • Linux/x64:1024KB
      • OS X:1024KB
      • Oracle Solaris:1024KB
      • Windows:取决于虚拟内存的大小
    • -Xmn:设置年轻代大小
    • -XX:MetaspaceSize:设置元空间大小
      • 元空间的本质和永久代类似,都是对JVM规范中方法区的实现,不过元空间与永久代之间最大的区别在于:元空间并不在虚拟机中,而是使用本地内存,因此,默认情况下,元空间的大小仅受本地内存限制。
      • -Xms10m -Xmx10m -XX:MetaspaceSize=1024m -XX:+PrintFlagsFinal
      • 但是默认的元空间大小:只有20多M
      • 为了防止在频繁的实例化对象的时候,让元空间出现OOM,因此可以把元空间设置的大一些
    • -XX:PrintGCDetails:输出详细GC收集日志信息
      • GC
      • Full GC

    GC日志收集流程图

    我们使用一段代码,制造出垃圾回收的过程

    首先我们设置一下程序的启动配置: 设置初始堆内存为10M,最大堆内存为10M

    -Xms10m -Xmx10m -XX:+PrintGCDetails
    

    然后用下列代码,创建一个 非常大空间的byte类型数组

    byte [] byteArray = new byte[50 * 1024 * 1024];
    

    运行后,发现会出现下列错误,这就是OOM:java内存溢出,也就是堆空间不足

    Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
    	at com.xcc.jvm.HelloGC.main(HelloGC.java:8)
    

    同时还打印出了GC垃圾回收时候的详情

    [GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 1972K->504K(2560K)] 1972K->740K(9728K), 0.0156109 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.03 secs] 
    [GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 504K->480K(2560K)] 740K->772K(9728K), 0.0007815 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] 
    [Full GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 480K->0K(2560K)] [ParOldGen: 292K->648K(7168K)] 772K->648K(9728K), [Metaspace: 3467K->3467K(1056768K)], 0.0080505 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.01 secs] 
    [GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 0K->0K(2560K)] 648K->648K(9728K), 0.0003035 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] 
    [Full GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 0K->0K(2560K)] [ParOldGen: 648K->630K(7168K)] 648K->630K(9728K), [Metaspace: 3467K->3467K(1056768K)], 0.0058502 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.01 secs] 
    Heap
     PSYoungGen      total 2560K, used 80K [0x00000000ffd00000, 0x0000000100000000, 0x0000000100000000)
      eden space 2048K, 3% used [0x00000000ffd00000,0x00000000ffd143d8,0x00000000fff00000)
      from space 512K, 0% used [0x00000000fff00000,0x00000000fff00000,0x00000000fff80000)
      to   space 512K, 0% used [0x00000000fff80000,0x00000000fff80000,0x0000000100000000)
     ParOldGen       total 7168K, used 630K [0x00000000ff600000, 0x00000000ffd00000, 0x00000000ffd00000)
      object space 7168K, 8% used [0x00000000ff600000,0x00000000ff69dbd0,0x00000000ffd00000)
     Metaspace       used 3510K, capacity 4500K, committed 4864K, reserved 1056768K
      class space    used 389K, capacity 392K, committed 512K, reserved 1048576K
    

    问题发生的原因:

    因为们通过 -Xms10m 和 -Xmx10m 只给Java堆栈设置了10M的空间,但是创建了50M的对象,因此就会出现空间不足,而导致出错

    同时在垃圾收集的时候,我们看到有两个对象:GC 和 Full GC

    GC垃圾收集

    GC在新生区

    [GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 1972K->504K(2560K)] 1972K->740K(9728K), 0.0156109 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.03 secs]
    

    GC (Allocation Failure):表示分配失败,那么就需要触发年轻代空间中的内容被回收

    [PSYoungGen: 1972K->504K(2560K)] 1972K->740K(9728K), 0.0156109 secs]
    

    参数对应的图为:

    Full GC垃圾回收

    Full GC大部分发生在养老区

    [Full GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 0K->0K(2560K)] [ParOldGen: 648K->630K(7168K)] 648K->630K(9728K), [Metaspace: 3467K->3467K(1056768K)], 0.0058502 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.01 secs] 
    

    规律:

    [名称: GC前内存占用 -> GC后内存占用 (该区内存总大小)]
    

    当我们出现了老年代都扛不住的时候,就会出现OOM异常

    -XX:SurvivorRatio

    调节新生代中 eden 和 S0、S1的空间比例,默认为 -XX:SuriviorRatio=8,Eden:S0:S1 = 8:1:1

    加入设置成 -XX:SurvivorRatio=4,则为 Eden:S0:S1 = 4:1:1

    SurvivorRatio值就是设置eden区的比例占多少,S0和S1相同

    Java堆从GC的角度还可以细分为:新生代(Eden区,From Survivor区合To Survivor区)和老年代

    • eden、SurvivorFrom复制到SurvivorTo,年龄 + 1

    首先,当Eden区满的时候会触发第一次GC,把还活着的对象拷贝到SurvivorFrom去,当Eden区再次触发GC的时候会扫描Eden区合From区域,对这两个区域进行垃圾回收,经过这次回收后还存活的对象,则直接复制到To区域(如果对象的年龄已经到达老年的标准,则赋值到老年代区),通知把这些对象的年龄 + 1

    • 清空eden、SurvivorFrom

    然后,清空eden,SurvivorFrom中的对象,也即复制之后有交换,谁空谁是to

    • SurvivorTo和SurvivorFrom互换

    最后,SurvivorTo和SurvivorFrom互换,原SurvivorTo成为下一次GC时的SurvivorFrom区,部分对象会在From和To区域中复制来复制去,如此交换15次(由JVM参数MaxTenuringThreshold决定,这个参数默认为15),最终如果还是存活,就存入老年代

    -XX:NewRatio(了解)

    配置年轻代new 和老年代old 在堆结构的占比

    默认: -XX:NewRatio=2 新生代占1,老年代2,年轻代占整个堆的1/3

    -XX:NewRatio=4:新生代占1,老年代占4,年轻代占整个堆的1/5,NewRadio值就是设置老年代的占比,剩下的1个新生代

    新生代特别小,会造成频繁的进行GC收集

    -XX:MaxTenuringThreshold

    设置垃圾最大年龄,SurvivorTo和SurvivorFrom互换,原SurvivorTo成为下一次GC时的SurvivorFrom区,部分对象会在From和To区域中复制来复制去,如此交换15次(由JVM参数MaxTenuringThreshold决定,这个参数默认为15),最终如果还是存活,就存入老年代

    这里就是调整这个次数的,默认是15,并且设置的值 在 0~15之间

    查看默认进入老年代年龄:jinfo -flag MaxTenuringThreshold 17344

    -XX:MaxTenuringThreshold=0:设置垃圾最大年龄。如果设置为0的话,则年轻对象不经过Survivor区,直接进入老年代。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的值,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念

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