深入JVM内核（二）常用的JVM配置参数

date: 2018-10-14 13:02:33

前言

目的：监控GC执行和JVM基本内存状态。

Trace跟踪参数

-verbose:gc or -XX:+PrintGC

打印GC的简要信息
在虚拟机发生内存回收时在输出设备显示信息

实例：

/**
 * @author ZenoYang
 * with VM args: -verbose:gc -XX:+PrintGC
 */
public class TraceTest {
    public static void main(String[] args) {
        Object obj = new byte[1024*1024]; // 申请1M的空间
        obj = null; // 把引用obj置为null好让GC回收刚刚申请的内存空间
        System.gc();    // 调用GC
    }
}

输出为：

[GC (System.gc())  4355K->880K(125952K), 0.0018415 secs]
[Full GC (System.gc())  880K->770K(125952K), 0.0083402 secs]

日志分析：
GC也叫Minor GC（年轻代GC），专门回收年轻代区域的内存。Full GC也叫Major GC（老年代GC），专门回收老年代区域的内存。4355K->880K表示GC回收了(4355-880)k的内存，两个125952K表示整个年轻代和年老代区域各占有125952K的内存，0.0018415 secs代表回收所花费的时间。

-XX:+PrintGCDetails

用于打印GC详细信息

还是刚才的例子（-XX:+PrintGCDetails），输出为：

[GC (System.gc()) [PSYoungGen: 4355K->856K(38400K)] 4355K->864K(125952K), 0.0468308 secs] [Times: user=0.02 sys=0.00, real=0.05 secs] 
[Full GC (System.gc()) [PSYoungGen: 856K->0K(38400K)] [ParOldGen: 8K->781K(87552K)] 864K->781K(125952K), [Metaspace: 3336K->3336K(1056768K)], 0.0223777 secs] [Times: user=0.03 sys=0.00, real=0.02 secs] 
Heap
 PSYoungGen      total 38400K, used 333K [0x00000000d5e00000, 0x00000000d8880000, 0x0000000100000000)
  eden space 33280K, 1% used [0x00000000d5e00000,0x00000000d5e534a8,0x00000000d7e80000)
  from space 5120K, 0% used [0x00000000d7e80000,0x00000000d7e80000,0x00000000d8380000)
  to   space 5120K, 0% used [0x00000000d8380000,0x00000000d8380000,0x00000000d8880000)
 ParOldGen       total 87552K, used 781K [0x0000000081a00000, 0x0000000086f80000, 0x00000000d5e00000)
  object space 87552K, 0% used [0x0000000081a00000,0x0000000081ac3500,0x0000000086f80000)
 Metaspace       used 3342K, capacity 4496K, committed 4864K, reserved 1056768K
  class space    used 361K, capacity 388K, committed 512K, reserved 1048576K

日志分析：
eden表示新生代，form和to表示两个幸存代(Survivor)区域，PSPermGen表示持久代区域。
[0x00000000d5e00000, 0x00000000d8880000, 0x0000000100000000)分别代表低边界（起始的内存地址）、当前边界（当前占用到哪个位置）、最高边界（该区域最大能申请到的位置）
其它内容：emmm TODO

-XX:+PrintHeapAtGC

每次一次GC后，都打印堆信息

还是刚才的例子（-XX:+PrintHeapAtGC），输出为：

{Heap before GC invocations=1 (full 0):
 PSYoungGen      total 38400K, used 4355K [0x00000000d5e00000, 0x00000000d8880000, 0x0000000100000000)
  eden space 33280K, 13% used [0x00000000d5e00000,0x00000000d6240dc0,0x00000000d7e80000)
  from space 5120K, 0% used [0x00000000d8380000,0x00000000d8380000,0x00000000d8880000)
  to   space 5120K, 0% used [0x00000000d7e80000,0x00000000d7e80000,0x00000000d8380000)
 ParOldGen       total 87552K, used 0K [0x0000000081a00000, 0x0000000086f80000, 0x00000000d5e00000)
  object space 87552K, 0% used [0x0000000081a00000,0x0000000081a00000,0x0000000086f80000)
 Metaspace       used 3153K, capacity 4496K, committed 4864K, reserved 1056768K
  class space    used 342K, capacity 388K, committed 512K, reserved 1048576K
Heap after GC invocations=1 (full 0):
 PSYoungGen      total 38400K, used 840K [0x00000000d5e00000, 0x00000000d8880000, 0x0000000100000000)
  eden space 33280K, 0% used [0x00000000d5e00000,0x00000000d5e00000,0x00000000d7e80000)
  from space 5120K, 16% used [0x00000000d7e80000,0x00000000d7f52020,0x00000000d8380000)
  to   space 5120K, 0% used [0x00000000d8380000,0x00000000d8380000,0x00000000d8880000)
 ParOldGen       total 87552K, used 8K [0x0000000081a00000, 0x0000000086f80000, 0x00000000d5e00000)
  object space 87552K, 0% used [0x0000000081a00000,0x0000000081a02000,0x0000000086f80000)
 Metaspace       used 3153K, capacity 4496K, committed 4864K, reserved 1056768K
  class space    used 342K, capacity 388K, committed 512K, reserved 1048576K
}
{Heap before GC invocations=2 (full 1):
 PSYoungGen      total 38400K, used 840K [0x00000000d5e00000, 0x00000000d8880000, 0x0000000100000000)
  eden space 33280K, 0% used [0x00000000d5e00000,0x00000000d5e00000,0x00000000d7e80000)
  from space 5120K, 16% used [0x00000000d7e80000,0x00000000d7f52020,0x00000000d8380000)
  to   space 5120K, 0% used [0x00000000d8380000,0x00000000d8380000,0x00000000d8880000)
 ParOldGen       total 87552K, used 8K [0x0000000081a00000, 0x0000000086f80000, 0x00000000d5e00000)
  object space 87552K, 0% used [0x0000000081a00000,0x0000000081a02000,0x0000000086f80000)
 Metaspace       used 3153K, capacity 4496K, committed 4864K, reserved 1056768K
  class space    used 342K, capacity 388K, committed 512K, reserved 1048576K
Heap after GC invocations=2 (full 1):
 PSYoungGen      total 38400K, used 0K [0x00000000d5e00000, 0x00000000d8880000, 0x0000000100000000)
  eden space 33280K, 0% used [0x00000000d5e00000,0x00000000d5e00000,0x00000000d7e80000)
  from space 5120K, 0% used [0x00000000d7e80000,0x00000000d7e80000,0x00000000d8380000)
  to   space 5120K, 0% used [0x00000000d8380000,0x00000000d8380000,0x00000000d8880000)
 ParOldGen       total 87552K, used 744K [0x0000000081a00000, 0x0000000086f80000, 0x00000000d5e00000)
  object space 87552K, 0% used [0x0000000081a00000,0x0000000081aba178,0x0000000086f80000)
 Metaspace       used 3153K, capacity 4496K, committed 4864K, reserved 1056768K
  class space    used 342K, capacity 388K, committed 512K, reserved 1048576K
}

日志分析：TODO

-XX:+TraceClassLoading

监控类的加载过程

还是刚才的例子（-XX:+TraceClassLoading），输出为：

[Opened D:Program FilesJavajdk1.8.0_51jrelib
t.jar]
[Loaded java.lang.Object from D:Program FilesJavajdk1.8.0_51jrelib
t.jar]
[Loaded java.io.Serializable from D:Program FilesJavajdk1.8.0_51jrelib
t.jar]
[Loaded java.lang.Comparable from D:Program FilesJavajdk1.8.0_51jrelib
t.jar]
[Loaded java.lang.CharSequence from D:Program FilesJavajdk1.8.0_51jrelib
t.jar]
[Loaded java.lang.String from D:Program FilesJavajdk1.8.0_51jrelib
t.jar]
[Loaded java.lang.reflect.AnnotatedElement from D:Program FilesJavajdk1.8.0_51jrelib
t.jar]
...(还有很多)

-XX:+PrintClassHistogram

打印类的信息

程序运行过程中，在控制台下按下Ctrl+Break时打印信息（不是上面的例子打印出来的信息）：

 num     #instances         #bytes  class name
----------------------------------------------
   1:        890617      470266000  [B
   2:        890643       21375432  java.util.HashMap$Node
   3:        890608       14249728  java.lang.Long
   4:            13        8389712  [Ljava.util.HashMap$Node;
   5:          2062         371680  [C
   6:           463          41904  java.lang.Class

分别显示：序号、实例数量、总大小、类型

-Xloggc:log/gc.log

指定GC log的位置，以文件输出
重定向GC log，帮助开发人员分析问题

还是刚才的例子（-Xloggc:log/gc.log -XX:+PrintGCDetails），log为文件夹，需要提前创建好，gc.log为产生的日志文件

堆的分配参数

-Xmx –Xms

指定最大堆和最小堆

实例，设置最大堆为20M，最小堆为5M：

/**
 * with VM args: -Xmx20m -Xms5m
 */
public class HeapTest {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.print("Xmx=");
        System.out.println(Runtime.getRuntime().maxMemory()/1024.0/1024+"M");

        System.out.print("free mem=");
        System.out.println(Runtime.getRuntime().freeMemory()/1024.0/1024+"M");

        System.out.print("total mem=");
        System.out.println(Runtime.getRuntime().totalMemory()/1024.0/1024+"M");
    }
}

输出为：

Xmx=18.0M
free mem=4.041107177734375M
total mem=5.5M

若分配1M空间给数组，在main方法最前面添加下面代码：

byte[] b=new byte[1*1024*1024];
System.out.println("分配了1M空间给数组");

输出为：

分配了1M空间给数组
Xmx=18.0M
free mem=3.017578125M
total mem=5.5M

这时候会发现剩余内存少了1M

若分配4M空间给数组：

byte[] b = new byte[4*1024*1024];
System.out.println("分配了4M空间给数组");

输出为：

分配了4M空间给数组
Xmx=18.0M
free mem=4.4584503173828125M
total mem=10.0M

这时候会发现，总内存变大了。这里做了堆的扩容。

若分配4M空间，再使用GC回收：

byte[] b = new byte[4*1024*1024];
System.out.println("分配了4M空间给数组");
System.gc();

输出为：

分配了4M空间给数组
Xmx=18.0M
free mem=6.177040100097656M
total mem=11.0M

会发现，剩余内存有增加了。

-Xmn

设置新生代大小（新生代包括一个eden区和两个Survivor幸存区）

实例：

VM args: -Xmx20m -Xms20m –Xmn7m  -XX:+PrintGCDetails 

-XX:NewRatio

新生代（eden+2*s）和老年代（不包含永久区）的比值
4 表示 新生代:老年代=1:4，即年轻代占堆的1/5

-XX:SurvivorRatio

设置两个Survivor区和eden的比
8表示 两个Survivor :eden=2:8，即一个Survivor占年轻代的1/10

实例：

VM args: -Xmx20m -Xms20m -XX:NewRatio=1 -XX:SurvivorRatio=3 -XX:+PrintGCDetails

-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError和-XX:+HeapDumpPath

-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError: OOM时导出堆到文件
-XX:+HeapDumpPath: 导出OOM的路径

实例：

/**
 * with VM args: -Xmx20m -Xms5m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:HeapDumpPath=e:/a.dump
 */
public class HeapTest {
    public static void main(String[] args) {
        Vector v = new Vector();
        for(int i = 0; i < 25; i++) {
            v.add(new byte[1024*1024]);
        }
    }
}

输出：

java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
Dumping heap to e:/a.dump ...
Heap dump file created [16423219 bytes in 0.101 secs]
Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
	at HeapTest.main(HeapTest.java:10)

此时在E盘下产生了dump文件

-XX:OnOutOfMemoryError

在OOM时，执行一个脚本

实例：

VM args: -XX:OnOutOfMemoryError=D:/tools/jdk1.7_40/bin/printstack.bat %p

printstack.bat:
D:/tools/jdk1.7_40/bin/jstack -F %1 > D:/a.txt

当程序OOM时，在D:/a.txt中将会生成线程的dump
通过这个参数，可以在OOM时，发送邮件，或者重启程序等

堆分配的总结

• 根据实际情况调整新生代和幸存代的大小
• 官方推荐新生代占堆的3/8
• 幸存代占新生代的1/10
• 在OOM时，记得Dump出堆，确保可以排查现场问题

永久区参数分配

-XX:PermSize -XX:MaxPermSize

设置永久区的初始空间和最大空间
他们表示，一个系统可以容纳多少个类型

使用CGLIB等库的时候，可能会产生大量的类，这些类，有可能撑爆永久区导致OOM

for(int i = 0; i < 100000; i++) {
    CglibBean bean = new CglibBean("geym.jvm.ch3.perm.bean"+i,new HashMap());
}

所以，如果堆空间没有用完也抛出了OOM，有可能是永久区导致的

栈的大小分配

-Xss

通常只有几百K
决定了函数调用的深度
每个线程都有独立的栈空间
局部变量、参数 分配在栈上

实例：

public class TestStackDeep {
    private static int count = 0;
    public static void recursion(long a, long b, long c) {
        long e = 1, f = 2, g = 3, h = 4, i = 5, k = 6, q = 7, x = 8, y = 9, z = 10;
        count++;
        recursion(a, b, c);
    }
    public static void main(String args[]){
        try{
            recursion(0L,0L,0L);
        }catch(Throwable e){
            System.out.println("deep of calling = "+count);
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

当VM参数为-Xss128K时：

java.lang.StackOverflowError
deep of calling = 425
...

当VM参数为-Xss256K时：

deep of calling = 2051
java.lang.StackOverflowError
...

---

参考：

• 了解java虚拟机—JVM相关参数设置（2）