第二章、JVM调优

一、JVM调试小程序介绍

　　安装JDK后，在安装文件夹bin中有很多的小程序，这些小程序都是安装时自带的：

 

                                                图1：bin目录下的小程序

具体有如下列表所示：

JVM小工具 

jps	打印Hotspot VM进程	VMID,JVM参数，main（）函数，主类名/jar路径
jstat	查看HotSpot VM 运行时信息	类加载、内存、GC（可分代查看）、JIT编译命令格式：jstat -gc 10340 250 20
jinfo	查看和修改虚拟机各项配置	-flag name=value
jmap	heapdump:生成VM堆转储快照、查询finallize执行队列、java堆和永久代详细信息	jmap -dump：live,format=b,file=heap.bin【VMID】
jstack	查看VM当前时刻的线程快照，当前VM内每一条线程正在执行的方法堆栈集合	Thread.getAllStackTraces() 提供了类似的工能
javap	产看javac之后产生的JVM字节代码	自动解析.class文件，避免了去理解class文件格式以及手动解析class文件内容
jcmd	一个多功能工具，可以导出堆，查看java进程，导出线程信息，执行gc，查看性能相关的数据等	几乎集合了jps，jstat，jinfo，jmap，jstack所有的功能
jconsole	基于JMX的可视化监控，管理工具	可以查看内存，线程，类，cpu信息，以及对JMX MBean进行管理
jvisualvm	JDK中最强大的运行监视和故障处理工具	可以监控内存泄漏，跟踪垃圾回收，执行时内存分析，CPU分析，线程分析等等

演示jps小程序

cmd到bin目录下:命令行介绍

jps –v  就是查看当前正在运行的虚拟机的线程的展示

jps –v 查看当前运行的虚拟机的版本

                                                                                 图2：jps小程序命令

例如启动一个虚拟机，由于tomcat是依赖虚拟机的，所以我们启动一个tomcat服务器就会自动启动虚拟机。双击命令行脚本文件startup.bat 可以运行tomcat，如果启动失败就是tomcat安装的问题。比如拷贝其他人，盘符未修改等会导致错误。

       

                            图3：tomcat 启动小程序statup.bat                                                                     

                                           图4：tomcat 启动成功 

重新运行jps –l       jps -v   显示了进程就可以看到JVM虚拟机的信息

                                                                           图5：jps显示JVM信息

演示jstat小程序

第二个jstat小程序，可以查看GC等信息，通过jps -l 可以查看到进程的pid（tomcat的是10808），在jstat 中敲入：jstat -gc 10808 1 5

gc 表示垃圾回收   10808 表示进程的PID   1 表示1秒钟   5 表示收集5次信息

                                                              图6：jstat显示gc信息

具体的参数定义如下所示

S0C ：表示S0区(年轻代的第一个区域)创建空间大小：字节

S1C ：表示S1区(年轻代的第二个区域)创建空间大小：字节

S0U ：表示S0区(年轻代的第一个区域)使用空间大小：字节

S1U ：表示S1区(年轻代的第二个区域)使用空间大小：字节

EC：  eden区创建大小：字节

EU：  eden区使用大小：字节

OC： old区创建大小：字节

OU：old使用大小：字节

YGC：年轻代次收集器:收集次数1次

YGCT：收集时间：秒

FGC：full收集器收集：次数

GCT：两个收集器一共收集花费的时间：秒

有一些还有显示PC PU 表示持久代的创建和使用的大小这里没有显示

其他的小程序使用类似，对应的命令行与参数可以百度。

二、下面主要介绍jvisualvm

jvisualvm是一个图形化界面展示当前vm里面的一些信息，cmd中运行jvisualvm.exe 后会显示

                                                   图7：jvisualvm运行 

                                                         图8：jvisualvm页面

这个软件可视化的提供了内存监控手段

                                                                       图9：jvisualvm页面

重要插件讲解：com-sun-tools-visualvm-modules-visualgc_1.nbm     Visual GC

插件跟新网址:https://visualvm.github.io/archive/uc/7u60/updates.xml.gz  : 工具->插件->设置->编辑->https://visualvm.github.io/archive/uc/7u60/updates.xml.gz->可用插件->Visual GC->安装即可安装插件，安装成功之后需要重启jvisualvm，就会多出来一个插件。

                                                                                                  图10：插件页面

 三、内存参数优化设计

参数设置可以参考

https://jingyan.baidu.com/article/0eb457e5083dd303f1a905fb.html

https://blog.csdn.net/yrwan95/article/details/82826519

 3.1 内存参数设置

1. 堆设置
   • -Xms:初始堆大小
   • -Xmx:最大堆大小
   • -Xmn:新生代大小
   • -XX:NewRatio:设置新生代和老年代的比值。如：为3，表示年轻代与老年代比值为1：3
   • -XX:SurvivorRatio:新生代中Eden区与两个Survivor区的比值。注意Survivor区有两个。如：为3，表示Eden：Survivor=3：2，一个Survivor区占整个新生代的1/5  
   • -XX:MaxTenuringThreshold:设置转入老年代的存活次数。如果是0，则直接跳过新生代进入老年代
   • -XX:PermSize、-XX:MaxPermSize:分别设置永久代最小大小与最大大小（Java8以前）
   • -XX:MetaspaceSize、-XX:MaxMetaspaceSize:分别设置元空间最小大小与最大大小（Java8以后）
2. 收集器设置
   • -XX:+UseSerialGC:设置串行收集器
   • -XX:+UseParallelGC:设置并行收集器
   • -XX:+UseParalledlOldGC:设置并行老年代收集器
   • -XX:+UseConcMarkSweepGC:设置并发收集器
3. 垃圾回收统计信息
   • -XX:+PrintGC
   • -XX:+PrintGCDetails
   • -XX:+PrintGCTimeStamps
   • -Xloggc:filename
4. 并行收集器设置
   • -XX:ParallelGCThreads=n:设置并行收集器收集时使用的CPU数。并行收集线程数。
   • -XX:MaxGCPauseMillis=n:设置并行收集最大暂停时间
   • -XX:GCTimeRatio=n:设置垃圾回收时间占程序运行时间的百分比。公式为1/(1+n)
5. 并发收集器设置
   • -XX:+CMSIncrementalMode:设置为增量模式。适用于单CPU情况。
   • -XX:ParallelGCThreads=n:设置并发收集器新生代收集方式为并行收集时，使用的CPU数。并行收集线程数。

3.2 常见参数设置

JVM中最大堆大小有三个方面的限制：相关操作系统的数据模型（32-bit还是64bit）限制；系统的可用虚拟内存限制；系统的可用物理内存限制。32位系统下，一般限制在1.5G-2G；64位操作系统对内存无限制。windows server 2003 系统，3.5G物理内存，JDK5.0下测试，最大可设置位1478m。

典型设置：

• java -Xmx3550m -Xms3550m -Xmn2g -Xss128k

Xmx3550m：设置JVM最大可用内存为3550M。

-Xms3550m：设置JVM初始化内存为3550M，此值可以设置与-Xmx相同，以避免每次垃圾回收之后JVM重新分配内存。

-Xmn2g：设置年轻代大小为2G.整个堆大小=年轻代大小+老年代大小+持久代大小。持久代一般固定为64M所以增大年轻代后，会减小老年代的大小，此值堆系统的性能影响较大，sun公司官方推荐配置为整个堆得3/8。

 -Xss128k：设置每个线程的堆栈大小。JDK5.0后每个线程堆栈大小为1M，以前每个线程堆栈大小为256k。根据应用的线程所需内存大小进行调整，在相同物理条件下，减小这个值能生成更多的线程。但是操作系统对一个进程内的线程数还是有限制的，不能无限生成。一般在3000-5000左右。

• java -Xmx3550m -Xms3550m -Xss128k -XX:newRatio=4 -XX:SurvivoRatio=4 -XX:MaxPermSize = 16m -XX:MaxTenuringThreshold=0

-XX:newRatio=4:设置年轻代（包括Eden和两个Survivor区）与老年代的比值（除去持久代）。设置为4，则年轻代与老年代的所占的额比值为1:4元，年轻代占整个堆栈的1/5。

-XX:SurvivorTatio=4:设置年轻代中Eden区与Suivivor区的大小比值。设置为4，则连个Survivor区与一个Eden区的比值为2:4,一个Survivor区占整个年轻代的1/6

--:MaxPermSize=16m:设置持久代的大小为16m

-XX:MaxTenuringThrehold=0:设置垃圾的最大年龄。如果设置为0的话。则年轻代对象不经过Survivor区，直接进入老年代。对于老年代比较多的应用，可以提高效率。如果将此值设置为一个比较大的值，则年轻代对象会在Survivor区进行多次的复制，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率。

回收器选在JVM给了三种选择，串行收集器，并行收集器，并发收集器，但是串行收集器只适用于小数据量的情况，所以这里的选择器主要针对的并行选择器和并发选择器。默认的情况下，JDK5.0以前都是使用的串行收集器，如果想使用其他收集器需要启动时间加入相应参数。JDK5.0以后，JVM会根据当前系统配置进行判断。

 3.3 吞吐量优先的并行收集器

并行收集器朱啊哟以达到一定的吞吐量为目标，适用于科学技术和后台处理等。

典型配置：

• java -Xmx3800m -Xms3800m -Xmn2g -Xss128k -XX：+UseParallerIGC

-XX:ParallerIGCThreads=20 -XX:UseParallerIGC:选择垃圾收集器为并行收集器。此配置仅对年轻代有效。即上述配置下，年轻代使用并发收集，而老年代仍然使用串行收集。-XX:ParalleIGC Threads=20：配置并行收集器的总线程数，即：同时多少个线程一起进行垃圾回收，此值最好配置与处理器数目相同。

• java -Xmx3550m -Xms3550m -Xmn2g -Xss128k  -XXuseParallelGC -XX:ParallelGCThreads=20 -XX:+UseParallelOldGC

-XX:+UseParallelOldGC:配置老年代垃圾收集器方式为并行收集。JDK6.0支持对老年代并行收集。

• java -Xmx3550m -Xms3550m -Xmn2g -Xss128k -XX:UseParallelGC -XX:MaxGCPauseMillis=100

 -XX:MaxGCPauseMillis=100:设置每次年轻代垃圾回收的最长时间，如果无法满足此时间，JVM会自动调整年轻代大小，以满足此值。

• java -Xmx3550m -Xms3550m -Xms3550m -Xmn2g -Xss128k -XX：+UseParallelGC -XX：MaxGCPauseMillis=100 -XX:UseAdaptiveSizePolicy 

-XX:UseAdaptiveSizePolicy:设置此值后垃圾收集器会自动选择年轻代和老年代的比例，以适应当前情况。

 四、调优总结

年轻代大小的选择

• 响应时间优先的应用：尽可能设大，直到接近系统的最低响应时间限制（根据实际情况选择）。在此种情况下，年轻代收集发生的频率也是最小的。同时，减少到达老年代的对象。
• 吞吐量有限的应用:尽可能设置大，可能到达Gbit的程度，因为对响应时间没有要求，垃圾收集可以并行进行，一般适合8CPU以上的应用。没有老年代大小的选择。
• 响应时间优先的应用:老年代使用并发收集器，所以其大小需要小心设置，一般要考虑并发会话率和会话持续时间等一些参数，如果堆设置小了，可以会造成内存碎片、高回收频率以及应用暂停而使用传统的标记清除方式，如果堆大了，则需要较长的收集时间。