Jvm性能调优

目录

1.概述

2.虚拟机参数调优

3.常用性能监控工具

4.线上jvm故障处理方法

5.总结

一．概述
一般的java开发工程师来说，开发不需要做任何jvm设置，环境变量配置好，其他的什么都不用管，配置开发环境、框架，直接进行开发，开发测试完成，自动化打包，运维发布到线上直接了事，有问题了，核心工程师去解决。通常不会出什么问题，因为很多业务都是运行了很长时间了，在流量没有明显的提升时，基本上来说不用优化，开发业务功能就行了。这就导致很多朋友用的最多的功能就是ctrl+c，ctrl+v，业务代码很溜，但不知道具体是为什么，其实我们写代码是为业务服务，当然业务代码要写好，满足需求，但是一定要保证线上不出问题，一旦出问题就JJ了，慌得一批。

知其然还要知其所以然，在了解jvm的基本概念之后，还要会调优，那么调优我们能够做些什么呢，jvm本身我们改变不了什么，那个难度非常大，不是我们干的，我们能够做的就是根据业务的具体情况，配置最优的参数，线上如果出现的问题，我们知道该怎么去解决。

特别是线上爆出的一些错误，比如OutOfMemoryError，StackOverFlowError等，重启可以临时的解决问题，但是不能根本上解决问题，所以我们要从根本上解决问题，从而保证以后不再出现重复的问题，除了配置合适的参数以外，我们还要知道一些工具来排查问题。今天我们就来聊聊这方面的问题。

二、虚拟机配置参数调优
需要配置哪些参数了，参数有什么用处，什么时候配置，配置什么合适？带着这些疑问，在此一一道来

解释两个符号+表示启用，-表示禁用。

1.设置堆内存
-Xmx 最大堆内存

-Xms 最小堆内存

设置堆内存的大小，实践中这两个值设置成一样，到底设置成多大了，大了浪费内存了，服务器需要成本的，小了肯定不行，我的建议，根据我们预估的qps，在测试环境进行压测，比压测峰值大1/3就可以了，以对应业务增长的变化，当然监控要做好，如果检测到内存吃紧，随时准备增加这个值。

-Xmn设置新生代的大小，设置这个值了，还有两个参数表示相等，-XX:NewSize 表示新生代初始内存的大小，应该小于-Xms的值，-XX:MaxNewSize 表示新生代可被分配的内存的最大上限，当然这个值应该小于-Xmx的值；

-XX:SurvivorRatio 设置eden:from:to的比例 默认是8 实际默认并不一定，用parallel scanvenge 回收器设置为 UseAdaptiveSizePolicy模式会自动调整

-XX:NewRatio 新生代与老年代的比率 默认是2，老年代是新生代的2倍

如果没有特殊的情况，采用默认值就可以了，如果可以预估我们创建的存活时间，就需要调整了，比如我们使用了内存缓存，spring初始化了非常多的对象，很多的静态变量，那么老年代就要设置大一些。如果实例只在线程的可见范围，那么可以把新生代设置大一些。具体根据业务情况以及定期的采样观察得到最佳值。

2.设置非堆空间的大小
非堆空间也是持久代，方法区，jdk8以后的元数据区。

-XX:PermSize 初始永久代的大小

-XX:MaxPermSize 最大永久代的大小 注意永久代就是通常指的方法区，保存类信息，常量表等，在jdk8中已经废弃了永久代，而是用元数据去代取，默认的非常大可以用：

持久代的空间与我们的类的大小有很大的关系，类加载后放着持久代，如果不是频繁使用动态字节码技术、发射、OSGI等技术，持久代的大小基本上可以预估的，测试环境是多少，上线后基本没有差别。

-XX:MaxMetaspaceSize配置最大元数据区的大小

3.直接内存的配置
-XX:MaxDirectMemorySize 最大直接内存，默认是-Xmx，内容溢出仍然会引起系统的OOM

4.栈内存的配置
-Xss 栈的大小，表示每个线程可用的栈空间的大小，默认是1M,如果深度知道程序中执行的深度比较大，这个值需要设置大一些，通常在递归中才会深度不断加深，其他很少深度很大。

5. 打印信息
-XX:+PrintGC 打印GC信息

-XX:+PrintGCDetails 打印GC详情

-XX:+PrintHeapAtGC 全面打印堆的信息

-XX:+PrintGCTimeStamps 打印GC时额外输出时间

-XX:+PrintGCApplicationConcurrentTime 打印应用程序执行的时间

-XX:+PrintGCApplicationStopedTime打印应用程序由于GC停顿的时间

-XX:+PrintReferenceGC 跟踪引用的信息

-Xloggc:/opt/log/gc.log 输出文件的路径

-verbose:class 跟踪类加载与卸载的信息

-XX:+TraceClassLoading 跟踪类加载信息

-XX:+TraceClassUnloading 跟踪类卸载信息

-XX:+PrintVMOptions 打印虚拟机的信息

-XX:+PrintCommandLineFlags 打印参数

这些打印信息知道有这么回事，玩玩的时候可以用用，亦或者出现诡异的问题，没有办法了，试探性的用用，看能不能找到一些灵感。

-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError dump OOM的整个堆信息，通过

-XX:HeapDumpPath 指定OOM堆信息的打印路径

最后两个参数在出现过OOM的应用jvm中配置上，将OOM信息自动导出，方便排查

6.启用线程栈内分配内存，减少垃圾回收
-XX:+UseTLAB 启用本地线程分配

-XX:TLABSize 设置本地线程分配的空间大小

-XX:+PrintTLAB 打印分配

-XX:+DoEscapeAnalysis启动逃逸分析，未发生逃逸的对象在栈上分配

在某些方法中，实例的生命周期在方法周期内，不会返回，不改表全局变量，这部分实例分配在栈中可以提升效率。

7.垃圾回收器的选择
1)串行收集器
-XX:+UseSerialGC 利用串行GC 对应Serial 与serial old

串行收集器简单有效，对短停顿没有太大要求的可以使用，比如client模式下，并发量低的管理系统也可以，在互联网服务端可定新生代收集器不能用串行收集器。

2)大吞吐量收集器搭配
-XX:UseParallelGC Parallel Scavenge 关注吞吐量，可以指定停顿时间，可以自动调整

-XX:MaxGCPauseMillis 最大停顿时间

-XX:GCTimeRatio 花费的收集时间占比， 一个0-100的数字，默认99， 1/(1+n)

-XX:+UseAdaptiveSizePolicy 自动调整策略，新生代，eden/survivor的比例自动调整

老年代搭配使用：-XX:+UseParallelOldGC 老年代并行收集器

3)CMS收集器
CMS是一个真正并行收集器，搭配使用ParNewGC

-XX:UseConcMarkSweepGC

-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction 回收阈值 默认68 如果增长较慢可以设置大一点，增长快设置小一些

-XX:CMSFullGCsBeforeCompaction 在多少次回收之后进行一次整理

-XX:+UserCMSCompactAtFullCollection cms回收完成后进行一次内存整理

-XX:+CMSClassUnloadingEnabled

-XX:ConcGCThreads 并发线程数

-XX:ParallelCMSTHreads cms的收集的线程

4)G1收集器
G1收集器是新生代老年代的收集器，是最近垃圾收集器的最新成果，在管理大内存有很大的优势，何为大内存了，个人觉得jvm的内存至少也在4G以上的内存。

-XX:+UseG1GC 开启G1收集器

总结起来选择的问题：客端户模式用serial收集器，小内存低并发的选择-XX:UseParallelGC

大内存用G1

8.jvm运行的模式
-client 客户端模式运行

-server 服务端模式运行 ， 服务端运行比客户端运行要慢，需要收集更多的系统性能信息，对复杂算法的程序进行优化， 系统进入稳定期以后，server模式比客户端模式要快很多

三、常用性能监控工具
在线上出现故障或对jvm进行优化的过程中，需要哪个抓手来解决问题，我们有哪些性能工具可以使用了？有些命令有截图，有些没有，但是尽量自己多动手，多练习，看多了，做多了，自然就会了。但是在此不会详细说每个参数，直说怎么用这些工具去做优化，每个工具的参数非常的多，还需要各自实践，不知道的用-help。

1.jps
java进程查看工具，查看当前指定的机器有哪些java进程在运行，我们直接运行jps命令：

可以看到，本机运行了一个java进行，进行号是2117，运行的主类是Bootstrap，这是一个Tomcat进程。这个工具我们通常只是检测进程是否启动起来了，通常要看哪个应用的进行，会用到：ps -aux|grep application_name 

因为我的机器上跑的Tomcat容器，感觉起来这个工具比较鸡肋，但是如果是直接java应用，那么这个命令就比较管用。

应用场景：判断java应用进程是否成功启动，服务器上只有单个java应用比较有效，多应用需要二次定位，没有必要用这个工具。

2.jstat
查看java进程运行时的状态信息，命令：

jstat - [-t] [-h] [ []]

应用场景：查看某个进程id虚拟的运行状态，根据不同的option参数，获取不同的参数，主要有获取当前虚拟机的内存容量情况以及使用情况，具体有：新生代的总容量、eden区总容量以及使用了多少、from/to survivor的总容量以及使用情况、老年代的容量以及使用情况、元数据区的总容量以及使用情况、GC采样收集的时间等

**查看内存状态的利器**

Jstat的参数非常多，结果代表的意义也非常多，如果查看容量情况：

每一个参数都有这样的，头上的简写真坑，需要什么就查什么，不必要每个都记住，要记住还是要花点心思 

3.jinfo
查看应用程序运行的扩展参数，例如在Tomcat容器中catalina.sh中的catalina_opts

在ide开发过程中配置的虚拟机启动参数：

 
运行help查看帮助：

Option的重要参数flags是最长用的，代表所有的vm参数设置的值，来走一个：

jinfo -flags 2117

这可以看到当然虚拟机初始配置的所有参数内容，包括一些默认的参数，这个很重要，我们要优化线上的参数，得知道当前配置的哪些参数，我经常用的这个命令，很有用。可以看到我们配置的堆大小，使用何种垃圾回收器。 

4.jmap
jmap是一个堆内存查看工具，查看堆的使用情况，堆实例统计信息，dump一个堆文件，查看classLoader信息。

通常会用这个工具查看堆内存使用情况，在这一块上，比jstat要直观

关于堆的容量以及使用情况直观的可以看出来，非常方便，经常用到。可以记住这个命令：jmap -heap

还有一个可以快速的查看堆内实例数量统计的命令，在查看哪些对象占用了内存的时候，很有用：jmap -histo ，直接运行这个命令由于对象比较多，看不全，我们需要导出一个文件，然后查看文件：jmap -histo >/opt/logs/histo.log，在打开这个文件，截取我导出的前几行看看

截取前18行，可以看到哪些类的数量、占用的空间，在这个地方占用最高前三的是[B，[C，[I，这是什么鬼？？这是编译后java文件的对byte数组，char数组，int数组的表示，[代表一维数组，[[代表二维数组…看到这些是不是还是搞不清，到底哪儿使用这么高是吧，那就得考虑应用程序中哪儿会用到这些类型，如果用到连接池、rpc、netty等网络传输，可能会用的byte[]，char[]数组很可能在由于String引起的，因为String是由char数组实现的，这样逐步的分析到底哪些对象占用了高内存。

 

Jmap的最重要的一个功能，也就是大家常说的dump，将堆全面使用情况的以文件的形式输出。jmap -dump:format=b,file=/opt/logs/dump.hprof 2117， 导出2117进程的内存快照，这个文件可能很大，我这儿导出有1.3G，所以线上的话，需要dump文件查看工具，比如：自带工具jhat。Jhat /opt/logs/dump.hprof 就可以访问:http://服务器ip:7000

Jmap是我们线上解决OOM的重要的工具，非常重要。

5.jstack
线程堆栈信息查看，jstack -l ，所有线程的状态，

截图为证，其实很多的线程都是在等待状态，在处理线程死锁的问题时比较有用，我们查看正在运行的哪些线程，线程的状态。

 

Jdk中还有一些工具，就不一一介绍，平时用的很少，知道也没啥用，了解了解也可以，比如jcmd，一个大而全的命令行，基本干所有的事，查看内存，堆，dump什么都能，但是得记住很多命令啊，不好办，不喜欢。

如果方面远程连接服务器，那么有可视化的工具是一个不错的选择，jConsole，Visual VM等，JConsole自带的，功能一般，Visual VM，更加全面一些。

6. JProfiler
可视化工具上我推荐使用JProfiler，功能相当的强悍，我用的最顺手的一个可视化工具，在服务器配置linux版本的jprofiler.sh,然后在引用启动参数中增加-agentpath:/opt/jprofiler11/bin/linux-x64/libjprofilerti.so=port=8849,nowait，然后就在windows中可以根据ip:端口连接,截图界面看看，是不是比其他的界面分析工具优秀。

所有的远程连接都与网络有很大的关系，如果查看dump信息，类信息等，这些信息需要从远程传送回来，可能很慢，我推荐有条件的话，在线上打建一个windows环境做测试，调试，非常有帮助。

 

四、线上jvm故障处理思路
首先说明：在此不是解决上线bug或者容器崩溃的错误，而是解决OutOfMemoryError与StackOverflowError，出现了这个错误，虚拟机不能用，但是要里面恢复，针对这样的问题，我们来聊聊一些处理的办法，结合我们前面学习的虚拟机的配置与工具的使用，进行实战整理。

1. 线上出现访问很慢、超时、或者有的直接报错运行时的错误，我们看到错误信息，根据状态去定位。检查是否是网络问题 (cdn,dns,nginx)，运维应该快速的排查。

2. 检查jvm时候正常工作，检查日志是否有遭难性的错误，如果jvm进程正常，应用中出现了灾难性的，那就应用程序的性能问题或者bug,赶紧加班去吧。

3. 前面这个过程很快要完成，估计在问题出现的30’就的搞定，搞不定估计老老大要出面了，如果问题确定是开发的问题，日志给开发，重启应用服务，开发解决问题，发布bug版本。

4. 如果出现的是OutOfMemoryError，StackOverflowError,应用中没有明显的提示

保存现场：

Jstat -gc -pid > /opt/logs/stat.log

Jstack -pid > /opt/logs/stack.log

Jmap -heap -pid > /opt/logs/heap.log

Jmap -dump:format=b,file=/opt/logs/dump.log -pid

修改启动配置，如果是OOM,增大堆内存，元数据空间，栈空间，配置上jprofiler参数，打印-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError 自动dump出现错误，并写好日志。

5. 根据日志信息排查问题

根据stat与heap区情况，可以大概的定位到是哪个区域发生了,通常老说是老年代，为什么，因为新生代在空间不足的情况下会触发GC，如果一直不足，一直GC，那么分配的对象很快就进入老年代，而又得不到释放。那么我们就需要检查哪些对象比较大。根据jstack信息，找到运行的线程以及可能报错的线程位置，Dump文件查看哪些对象较多较大

Jprofiler持续跟踪重启后的内存使用，对象分配，线程运行情况，基本上来说可以定位到错误的地方。

这样如果还找不到问题，那可能太隐蔽了，需要把相关的人召集起来，针对问题，集中解决，知道问题最终解决。

6. 解决问题后重新调整虚拟机的参数

五、结束语
优化主要涉及到的都提到了，但是还有很多细节的方法没有深入，因为每个点都有很多深入的地方，这只是一个引导性介绍，可以作为解决问题的参考，可能在一些场景下解决问题，上线问题多种多样，只有不断积累才能以不变应万变，大家觉得不令人满意的地方可以评论去讨论，有帮助请收藏，想进一步了解细节问题，留言哦~

相关资源：imgJVM调优实战.pdf_jvm新生代和老年代的比例-cocos2D代码类资源...