JVM性能优化 (一) 初识JVM

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JVM性能优化 (一) 初识JVM
一、我们为什么要对JVM做优化

在本地开发环境中我们很少会遇到需要对JVM进行优化的需求，但是到了生产环境，我们可能会有下面的需求：
- 运行的应用“卡住了”，日志不输出，程序没有反应
- 服务器的CPU负载突然升高
- 在多线程应用下，如何分配线程的数量？
本次使用的JDK版本为1.8

二、JVM的运行参数

在jvm中有很多的参数可以进行设置，这样可以让jvm在各种环境中都能够高效的运行，绝大部分的参数保持默认即可。

2.1 三种参数类型

jvm的参数类型分为三类，分别是：
- 标准参数
  
  -help
  
  -version
- -X参数（非标准参数）
  
  -Xint
  
  -Xcomp
- -XX参数（使用率较高）
  
  -XX:newSize
  
  -XX:+UseSerialGC
2.2 标准参数

jvm的标准参数，一般都是很稳定的，在未来的JVM版本中不会改变，可以使用 java -help 检索出所有的标准参数
[root@localhost ~]# java -help
```
用法: java [-options] class [args...]
           (执行类)
   或  java [-options] -jar jarfile [args...]
           (执行 jar 文件)
其中选项包括:
    -d32          使用 32 位数据模型 (如果可用)
    -d64          使用 64 位数据模型 (如果可用)
    -server       选择 "server" VM
                  默认 VM 是 server.

    -cp <目录和 zip/jar 文件的类搜索路径>
    -classpath <目录和 zip/jar 文件的类搜索路径>
                  用 ; 分隔的目录, JAR 档案
                  和 ZIP 档案列表, 用于搜索类文件。
    -D<名称>=<值>
                  设置系统属性
    -verbose:[class|gc|jni]
                  启用详细输出
    -version      输出产品版本并退出
    -version:<值>
                  警告: 此功能已过时, 将在
                  未来发行版中删除。
                  需要指定的版本才能运行
    -showversion  输出产品版本并继续
    -jre-restrict-search | -no-jre-restrict-search
                  警告: 此功能已过时, 将在
                  未来发行版中删除。
                  在版本搜索中包括/排除用户专用 JRE
    -? -help      输出此帮助消息
    -X            输出非标准选项的帮助
    -ea[:<packagename>...|:<classname>]
    -enableassertions[:<packagename>...|:<classname>]
                  按指定的粒度启用断言
    -da[:<packagename>...|:<classname>]
    -disableassertions[:<packagename>...|:<classname>]
                  禁用具有指定粒度的断言
    -esa | -enablesystemassertions
                  启用系统断言
    -dsa | -disablesystemassertions
                  禁用系统断言
    -agentlib:<libname>[=<选项>]
                  加载本机代理库 <libname>, 例如 -agentlib:hprof
                  另请参阅 -agentlib:jdwp=help 和 -agentlib:hprof=help
    -agentpath:<pathname>[=<选项>]
                  按完整路径名加载本机代理库
    -javaagent:<jarpath>[=<选项>]
                  加载 Java 编程语言代理, 请参阅 java.lang.instrument
    -splash:<imagepath>
```
2.2.1 实战

1：查看jvm版本
[root@localhost ~]# java -version
```
java version "1.8.0_201"
Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_201-b09)
Java HotSpot(TM) Server VM (build 25.201-b09, mixed mode)
[root@localhost ~]# 
```
2：通过-D设置系统属性参数
```
/**
 * @program: hgyq_app
        * @ClassName TestJvm
        * @description:
        * @author: lyy
        * @create: 2020-04-21 10:49
        * @Version 1.0
        **/
public class TestJvm {

    public static void main(String[] args) {
        String str = System.getProperty("str");
        if(str == null){
            System.out.println("muxiaonong");
        }else{
            System.out.println(str);
        }
    }
}
```
编译、测试：
```
# 编译
[root@localhost ~]# javac TestJvm.java 

#测试
[root@localhost ~]# java TestJvm
muxiaonong
[root@localhost ~]# java -Dstr=520 TestJvm
520
```
2.2.2 -server与-client参数

可以通过 -server 或 -client 设置jvm的运行参数
- 他们的区别是Server VM的初始堆空间会大一些，默认使用的是并行垃圾回收器，启动慢运行快
- Client VM相对来讲会保守一些，初始堆空间会小一些，使用串行的垃圾回收器，它的目标是为了让JVM的启动速度更快，但运行速度会比Serverm模式慢些
- JVM在启动的时候会根据硬件和操作系统自动选择使用Server还是Client的JVM
- 32位操作系统
  1.如果是Windows系统，不论硬件配置如何，都默认使用Client类型的JVM
  2.如果是其他操作系统上，机器配置有2GB以上的内存同时有2个以上的CPU的话默认使用server模式，否则使用client模式
- 64位操作系统
  
  只有server类型，不支持client类型
测试（本机是32位操作系统）：
```
# 参数操作系统位数
[root@localhost ~]# cat /proc/version
Linux version 2.6.32-358.el6.i686 (mockbuild@c6b8.bsys.dev.centos.org) (gcc version 4.4.7 20120313 (Red Hat 4.4.7-3) (GCC) ) #1 SMP Thu Feb 21 21:50:49 UTC 2013

#设置Jvm的运行参数
[root@localhost ~]# java -client -showversion TestJvm
[root@localhost ~]# java -server -showversion TestJvm
```
2.3 -X参数

jvm的 -X参数是非标准的参数，在不同版本的jvm中，参数可能会有所不用，可以通过 java -X参看非标准参数
```
[root@localhost ~]# java -X
    -Xmixed           混合模式执行 (默认)
    -Xint             仅解释模式执行
    -Xbootclasspath:<用 ; 分隔的目录和 zip/jar 文件>
                      设置搜索路径以引导类和资源
    -Xbootclasspath/a:<用 ; 分隔的目录和 zip/jar 文件>
                      附加在引导类路径末尾
    -Xbootclasspath/p:<用 ; 分隔的目录和 zip/jar 文件>
                      置于引导类路径之前
    -Xdiag            显示附加诊断消息
    -Xnoclassgc       禁用类垃圾收集
    -Xincgc           启用增量垃圾收集
    -Xloggc:<file>    将 GC 状态记录在文件中 (带时间戳)
    -Xbatch           禁用后台编译
    -Xms<size>        设置初始 Java 堆大小
    -Xmx<size>        设置最大 Java 堆大小
    -Xss<size>        设置 Java 线程堆栈大小
    -Xprof            输出 cpu 配置文件数据
    -Xfuture          启用最严格的检查, 预期将来的默认值
    -Xrs              减少 Java/VM 对操作系统信号的使用 (请参阅文档)
    -Xcheck:jni       对 JNI 函数执行其他检查
    -Xshare:off       不尝试使用共享类数据
    -Xshare:auto      在可能的情况下使用共享类数据 (默认)
    -Xshare:on        要求使用共享类数据, 否则将失败。
    -XshowSettings    显示所有设置并继续
    -XshowSettings:all
                      显示所有设置并继续
    -XshowSettings:vm 显示所有与 vm 相关的设置并继续
    -XshowSettings:properties
                      显示所有属性设置并继续
    -XshowSettings:locale
                      显示所有与区域设置相关的设置并继续

-X 选项是非标准选项, 如有更改, 恕不另行通知。
```
2.3.1 -Xint、-Xcomp、-Xmixed
- 在解释模式下(interpreted mode)下，-Xint标记会强制JVM执行所有的字节码，但是会降低运行速度，通常低10倍或更多
- -Xcomp参数与它（-Xint）正好相反，JVM在第一次使用时会把所有的字节码编译成本地代码，从而带来最大程度的优化
  
  很多应用在使用 -Xcomp也会有一些性能损失，不过会比使用 -Xint 损失的少，原因是 -Xcomp没有让JVM启动JIT编译器的全部功能，JIT编译器可以对是否需要编译做判断，如果所有代码进行编译的话，对于一些只执行一次的代码就没有意义了
- -Xmixed是混合模式，将解释模式与编译模式进行混合使用，由jvm自己决定，这是jvm默认的模式，也是推荐使用的模式
示例：强势设置运行模式
```
# 强制设置为解释模式
[root@localhost ~]# java -showversion -Xint TestJvm

# 强制设置为编译模式
# 注意：在编译模式下，第一次执行会比
[root@localhost ~]# java -showversion -Xcomp TestJvm

# 默认的混合模式
[root@localhost ~]# java -showversion -Xmixed TestJvm
```
2.4 -XX参数

-XX参数也是非标准参数，主要用于jvm的调优和debug操作
-XX参数的使用有2种方式，一种是boolean类型，一种是非boolean类型：
- boolean类型
  
  格式：-XX:[+-] <name> 标识启用或禁用<name>属性，+表示开启，-表示关闭
  
  如：-XX:+DisableExplicitGC 表示禁用手动调用gc操作，也就是说调用System.gc()无效
- 非boolean类型
  
  格式：-XX:<name>=<value>表示<name>属性的值为<value>
  
  如：-XX:NewRatio=1表示新生代和老年代的比值
- 是否打印GC收集细节
  
  -XX:+PrintGCDetails
  
  -XX:-PrintGCDetails
- 是否使用串行垃圾收集器
  
  -XX:+UseSerialGC
  
  -XX:-UserSerialGC
在这里配置-XX:属性值后
再启动我们的main方法

2.5 -Xms与-Xmx参数

-Xms与-Xmx分别是设置jvm的堆内存的初始大小和最大大小
-Xmx2048m：等价于-XX:MaxHeapSize，设置JVM最大堆内存为2048M
-Xms512m：等价于-XX:InitialHeapSize，设置JVM初始堆内存为512M
适当的调整jvm的内存大小，可以充分利用服务器资源，让程序跑的更快
示例：
```
[root@localhost ~]# java -Xms512m -Xmx2048m TestJvm
muxiaonong
```
2.6 查看jvm的运行参数

有些时候我们需要查看jvm的运行参数，这个需求可能会存在2种情况：
第一，运行java命令时打印出运行参数；
第二，查看正在运行的java进程的参数；

2.6.1 运行java命令时打印参数
java -XX:+PrintFlagsFinal -version

在上述的信息可以看出，参数有boolean类型和数字类型，值的操作符是 =或者 :=，分别代表默认值和被修改的值

三、JVM的内存模型

jvm的内存模型在1.7和1.8有较大的区别，虽然本文中是以1.8为例进行讲解，但是我们也会对1.7的内存模型有所了解。所以我们先来了解一下1.7在学习1.8的内存模型

3.1、jdk1.7的堆内存模型
- Young 年轻区（代）
  Young区域被划分为三部分，Eden区和两个大小严格相同的Survivor区，其中，Survivor区间中，某一时刻只有其中一个是被使用的，另外一个留做垃圾收集时复制对象用，在Eden区间变满的时候，GC就会将存活的对象移到空闲的Survivor区间中，根据JVM的策略，在经过几次垃圾收集后，任然存活于Survivor的对象被移动到Tenured区间。
- Tenured 年老区
  Tenured 区主要保存生命周期长的对象，一般是一些老的对象，当一些对象在Young复制转移一定的次数以后，对象就会被转移到Tenured区，一般如果系统中用了application级别的缓存，缓存中的对象往往会被转移到这一区间
- Perm 永久区
  Perm代主要保存 class、method、filed对象，这部分的空间一般不会溢出，除非一次性加载了很多的类，不过在设计到热部署的应用服务器的时候，有时候会遇到 java.lang.OutOfMempryError：PermGen Space的错误，造成这个错误的很大原因就有可能是每次都重新部署，但是重新部署后，类的class没有被卸载掉，这样就造成了大量的class对象保存在perm中，这种情况下，一般重新启动应用服务器可以解决问题
- Virtual区
  最大内存和初始内存的差值，就是 Virtual区
3.2、jdk1.8的堆内存模型

由上图可以看出，jdk1.8的内存模型是由2部分组成，年轻代 + 年老代
年轻代：Eden + 2*Survivor
年老代：OldGen
在jdk1.8中变化最大的Perm区，用Metaspace（元数据空间）进行了替换
需要特别说明的是：Metaspace所占用的内存空间不是在虚拟机内部，而是在本地内存空间中，这也是与1.7的永久代最大的区别所在

3.3、为什么要废弃1.7中的永久区？

关于为什么会废弃1.7中的永久区，我们在官网中可以看到说明，官网地址：http://openjdk.java.net/jeps/122

This is part of the JRockit and Hotspot convergence effort. JRockit customers do not need to configure the permanent generation (since JRockit does not have a permanent generation) and are accustomed to not configuring the permanent generation.

移除用永久代是为融合Hot Spot JVm与JRockit VM 而做出的努力，因为Jrockit没有永久代，不需要配置永久代

在我们现实使用中，由于永久代内存经常不够用或发生内存泄露，报出异常 java.lang.OutOfMempryError：PermGen ，因此将永久区废弃，而改用元空间，改为了使用本地内存空间

3.4、通过jstat命令进行查看堆内存使用情况

jstat 命令可以查看堆内存各部分的使用量，以及加载类的数量，命令的格式如下：
jstat [-命令选项] [vmid] [间隔时间/毫秒] [查询次数]

3.4.1 查看class加载统计
[root@localhost ~]# jstat -class 20736

说明：

方法描述

Loaded 加载class的数量

Bytes 所占用空间大小

Unloaded 未加载数量

Bytes 未加载占用空间

Time 时间

3.4.2 查看编译统计

[root@localhost ~]# jstat -compiler 20736

方法描述

Compiled 编译数量

Failed 失败数量

Invalid 不可用数量

Time 时间

FailedType 失败类型

FailedMethod 失败的方法

3.4.3 垃圾回收统计
[root@localhost ~]# jstat -gc 20736

S0C：第一个Survivor区的大小（KB）
S1C：第二个Survivor区的大小（KB）
S0U：第一个Survivor区的使用大小（KB）
S1U：第二个Survivor区的使用大小（KB）
EC：Eden区的大小（KB）
EU：Eden区的使用大小（KB）
OC：Old区大小（KB）
OU：Old区使用大小（KB）
MC：方法区大小（KB）
MU：方法区使用大小（KB）
CCSC：压缩类空间大小（KB）
CCSU：压缩类空间使用大小（KB）
YGC：年轻代垃圾回收次数
YGCT：年轻代垃圾回收消耗时间
FGC：老年代垃圾回收次数
FGCT：老年代垃圾回收消耗时间
GCT ：垃圾回收消耗总时间

四、总结

到这里文章就讲完了，有疑问的兄弟可以在下面讨论或留言，也祝大家在今年开开心心，健健康康，能够拥有一份好工作，大家加油，我是牧小农！
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原文地址：https://www.cnblogs.com/mingyueyy/p/13065210.html

方法	描述
Loaded	加载class的数量
Bytes	所占用空间大小
Unloaded	未加载数量
Bytes	未加载占用空间
Time	时间

方法	描述
Compiled	编译数量
Failed	失败数量
Invalid	不可用数量
Time	时间
FailedType	失败类型
FailedMethod	失败的方法

JVM性能优化 (一) 初识JVM

一、我们为什么要对JVM做优化

二、JVM的运行参数

2.1 三种参数类型

2.2 标准参数

2.2.1 实战

2.2.2 -server与-client参数

2.3 -X参数

2.3.1 -Xint、-Xcomp、-Xmixed

2.4 -XX参数

2.5 -Xms与-Xmx参数

2.6 查看jvm的运行参数

三、JVM的内存模型

3.1、jdk1.7的堆内存模型

3.2、jdk1.8的堆内存模型

3.3、为什么要废弃1.7中的永久区？

移除用永久代是为融合Hot Spot JVm与JRockit VM 而做出的努力，因为Jrockit没有永久代，不需要配置永久代

3.4、通过jstat命令进行查看 堆内存使用情况

四、总结

3.4、通过jstat命令进行查看堆内存使用情况