JVM运行时参数

一、JVM参数选项类型

1.类型一：标准参数选项

• 特点

1. 比较稳定，后续版本基本不会出现变化
2. 以-开头

1.1 各种选项（通过运行java -help是可以看到这些参数的）

• -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>：使用指定的图像显示启动屏幕

1.2 补充内容

Hotspot JVM有两种模式，分别是server和client，分别通过-server和-client模式设置

1. 在32位Windows系统上，默认使用client类型的JVM。要想使用Server模式，则机器配置至少有2个以上的CPU和2G以上的物理内存。client模式适用于对内存要求较小的桌面应用程序，默认使用Serial串行垃圾收集器
2. 64位机器上只支持server模式的JVM，适于需要大内存的应用程序，默认使用并行垃圾收集器

2.类型二：-X参数选项

• 特点

1. 非标准化参数
2. 功能还是比较稳定的。但官方说后续版本可能会变更
3. 以-X开头

2.1 各种选项（通过Java -X命令可以看到所有的X选项）

2.2 JVM的JIT编译模式相关的选项

• -Xint：禁用JIT，所有字节码都被解释执行，这个模式的速度最慢的
• -Xcomp：所有字节码第一次使用就都被编译成本地代码，然后再执行
• -Xmixed：混合模式，默认模式，让JIT根据程序运行的情况，有选择地将某些热点代码进行预留提高速度

2.3 特别注意

-Xmx -Xms -Xss属于XX参数！！

• -Xms<size>：设置初始Java堆大小，等价于-XX:InitialHeapSize
• -Xmx<size>：设置最大Java堆大小，等价于-XX:MaxHeapSize
• -Xss<size>：设置Java线程堆栈大小，-XX:ThreadStackSize

3.类型三：-XX参数选项

• 特点：

1. 非标准化参数
2. 使用的最多的参数类型
3. 这类选项属于实验性，不稳定
4. 以-XX开头

• 作用：用于开发和调试JVM

3.1 分类

1. Boolean类型格式（说明:因为有的指令默认是开启的，所以可以使用-关闭）

• -XX:+<option>表示启用option属性
• -XX:-<option>表示禁用option属性

举例：

• -XX：+UseParalle1GC选择垃圾收集器为并行收集器
• -XX：+UseG1GC表示启用G1收集器
• -XX：+UseAdaptiveSizePolicy自动选择年轻代区大小和相应的Survivor区比例

2. 非Boolean类型格式（key-value类型）

• 子类型1：数值型格式-XX:<option>=<number>
• 子类型2：非数值型格式-XX:<name>=<string>

3.2 特别参数

-XX:+PrintFlagsFinal

• 输出所有参数的名称和默认值
• 默认不包括Diagnostic和Experimental的参数
• 可以配合-XX:+UnlockDiagnosticVMOptions和-XX:UnlockExperimentalVMOptions使用

二、添加JVM参数选项

• Eclipse
• IDEA
• 运行jar包

java -Xms50m -Xmx50m -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCTimeStamps -jar xxxxx.jar

• 通过Tomcat运行war包

• Linux系统下可以在tomcat/bin/catalina.sh中添加类似如下配置：JAVA_OPTS=" -Xms512M -Xm×1024M"
• windows系统下在catalina.bat中添加类似如下配置：set "JAVA_OPTS=-Xms512M -Xmx1024M”

• 程序运行过程中

• 使用jinfo -flag <name> = <value> <pid>设置非Boolean类型参数
• 使用jinfo -flag[+|-]<name> <pid>设置Boolean类型参数

三、常用的JVM参数选项

1.打印设置的XX选项及值

• -XX:+PrintCommandLineFlags：可以让在程序运行前打印出用户手动设置或者JVM自动设置的XX选项
• -XX:+PrintFlagsInitial：表示打印出所有XX选项的默认值
• -XX:+PrintFlagsFinal：表示打印出XX选项在运行程序时生效的值（在参数值等于号前面如果有冒号就等于这个参数被我们修改过）
• -XX:+PrintVMOptions：打印JVM的参数

2.堆、栈、方法区等内存大小设置

2.1 堆

• -Xms3550m：等价于-XX:InitialHeapSize，设置JVM初始堆内存为3550M
• -Xmx3550m：等价于-XX:MaxHeapSize，设置JVM最大堆内存为3550M
• -Xmn2g：设置年轻代大小为2G，官方推荐配置为整个堆大小的3/8
• -XX:NewSize=1024m：设置年轻代初始值为1024M
• -XX:MaxNewSize=1024m：设置年轻代最大值为1024M
• -XX:SurvivorRatio=8：设置年轻代中Eden区与一个Survivor区的比值，默认为8即Eden区占8/10
• -XX:+UseAdaptiveSizePolicy：自动选择各区大小比例，比如说-XX:SurvivorRatio这个参数是8，但此参数的开启还会根据你的实际分配内存大小做出相对应的调整，但如果你就是想要设置自定义，你必须显式的对-XX:SurvivorRatio进行赋值修改或关闭此自动分配参数
• -XX:NewRatio=4：设置老年代与年轻代（包括1个Eden和2个Survivor区)的比值即四份是老年代，一份是新生代。默认值是2
• -XX:PretenuresizeThreadshold=1024：设置让大于此阈值的对象直接分配在老年代，单位为字节，只对Serial、ParNew收集器有效
• -XX:MaxTenuringThreshold=15：默认值为15，新生代每次MinorGC后，还存活的对象年龄+1，当对象的年龄大于设置的这个值时就进入老年代
• -XX:+PrintTenuringDistribution：让JVM在每次MinorGC后打印出当前使用的Survivor中对象的年龄分布
• -XX:TargetSurvivorRatio：表示MinorGc结束后Survivor区域中占用空间的期望比例

2.2 栈

-Xss128k：设置每个线程的栈大小为128k，等价于 -XX:ThreadStackSize=128k

2.3 方法区

永久代（JDK7及以前）：

• -XX:PermSize=256m：设置永久代初始值为256M
• -XX:MaxPermsize=256m：设置永久代最大值为256M

元空间（JDK8及以后）：

• -XX:MetaspaceSize：初始空间大小
• -XX:MaxMetaspaceSize：最大空间，默认没有限制
• -XX:+UseCompressedOops：压缩对象指针
• -XX:+UseCompressedClassPointers：压缩类指针
• -XX:CompressedClassSpaceSize：设置Klass Metaspace的大小，默认1G

2.4 直接内存

-XX:MaxDirectMemorySize：指定DirectMemory容量，若未指定，则默认与Java堆最大值一样

3.OutofMemory相关的选项

• -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError表示在内存出现OOM的时候，把Heap转存(Dump)到文件以便后续分析
• -XX:+HeapDumpBeforeFullGC：表示在出现FullGC之前，生成Heap转储文件
• -XX:HeapDumpPath= <path>：指定heap转存文件的存储路径
• -XX:OnOutOfMemoryError：指定一个可行性程序或者脚本的路径，当发生OOM的时候，去执行这个脚本。运维常用

4.垃圾收集器相关选项

4.1 查看默认垃圾收集器

• -XX:+PrintCommandLineFlags:查看命令行相关参数（包含使用的垃圾收集器)
• 使用命令行指令:jinfo - flag相关垃圾回收器参数进程ID

4.2 Serial回收器

• Serial收集器作为HotSpot中client模式下的默认新生代垃圾收集器。Serial old是运行在Client模式下默认的老年代的垃圾回收器。
• -XX:+UseSerialGC：指定年轻代和老年代都使用串行收集器。等价于新生代用Serial Gc，且老年代用Serial old GC。可以获得最高的单线程收集效率。

4.3 ParNew回收器

• -XX:+UseParNewGC：手动指定使用ParNew收集器执行内存回收任务。它表示年轻代使用并行收集器，不影响老年代。

• -XX:ParallelGCThreads=N：限制线程数量，默认开启和CPU数据相同的线程数。

4.4 Parallel回收器

• -XX:+UseParallelGC：手动指定年轻代使用Parallel并行收集器执行内存回收任务。

• -XX:+UseParallelOldGC：手动指定老年代都是使用并行回收收集器。

  分别适用于新生代和老年代。默认jdk8是开启的。上面两个参数，默认开启一个，另一个也会被开启。（互相激活）

• -XX:ParallelGCThreads 设置年轻代并行收集器的线程数。一般地，最好与CPU数量相等，以避免过多的线程数影响垃圾收集性能。

  • 在默认情况下，当CPU 数量小于8个，ParallelGCThreads的值等于CPU 数量。
  • 当CPU数量大于8个，ParallelGCThreads的值等于3+[5*CPU_Count]/8]。

• -XX:MaxGCPauseMillis 设置垃圾收集器最大停顿时间(即STw的时间)。单位是毫秒。

  • 为了尽可能地把停顿时间控制在MaxGCPauseMills以内，收集器在工作时会调整Java堆大小或者其他一些参数。
  • 对于用户来讲，停顿时间越短体验越好。但是在服务器端，我们注重高并发，整体的吞吐量。所以服务器端适合Paralle1，进行控制。
  • 该参数使用需谨慎。

• -XX:GCTimeRatio 垃圾收集时间占总时间的比例(= 1 / (N + 1))。用于衡量吞吐量的大小。

  • 取值范围（0,100）。默认值99，也就是垃圾回收时间不超过1%。
  • 与前一个-XX:MaxGCPauseMillis参数有一定矛盾性。暂停时间越长，Radio参数就容易超过设定的比例。

• -XX:+UseAdaptiveSizePolicy设置Parallel Scavenge收集器具有自适应调节策略

  • 在这种模式下，年轻代的大小、Eden和Survivor的比例、晋升老年代的对象年龄等参数会被自动调整，已达到在堆大小、吞吐量和停顿时间之间的平衡点。
  • 在手动调优比较困难的场合，可以直接使用这种自适应的方式，仅指定虚拟机的最大堆、月标的吞吐量(GCTimeRatio）和停顿时间（MaxGCPauseMills），让虚拟机自己完成调优工作

4.5 CMS回收器

• -XX:+UseConcMarkSweepGC：手动指定使用CMS 收集器执行内存回收任务。

  开启该参数后会自动将-XX:+UseParNewGC打开。即:ParNew(Young区用)+CMS(Old区用)+Serial Old的组合。

• -XX:CMS1nitiating0ccupanyFraction：设置堆内存使用率的阙值，一旦达到该阈值，便开始进行回收。

  • JDK5及以前版本的默认值为68,即当老年代的空间使用率达到68%时，会执行一次CNS回收。JDK6及以上版本默认值为92%
  • 如果内存增长缓慢，则可以设置一个稍大的值，大的阙值可以有效降低CMS的触发频率，减少老年代回收的次数可以较为明显地改善应用程序性能。反之，如果应用程序内存使用率增长很快，则应该降低这个阙值，以避免频繁触发老年代串行收集器。因此通过该选项便可以有效降低Full GC的执行次数。

• -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection：用于指定在执行完Full GC后对内存空间进行压缩整理，以此避免内存碎片的产生。不过由于内存压缩整理过程无法并发执行，所带来的问题就是停顿时间变得更长了。

• -XX:CMSFullGCsBeforeCompaction：设置在执行多少次Full GC后对内存空间进行压缩整理。

• -XX: Paralle1cMSThreads：设置CMS的线程数量。

  CNS 默认启动的线程数是（ParallelGCThreads+3)/4，ParallelGCThreads是年轮代并行收集器的线程数。当CPU 资源比较紧张时，受到CNS收集器线程的影响，应用程序的性能在

4.5.1 补充参数

• -XX:ConcGCThreads：设置并发垃圾收集的线程数，默认该值是基于ParallelGCThreads计算出来的;
• -XX:+UseCMSInitiating0ccupancyOnly：是否动态可调，用这个参数可以使CNS一直按CMSInitiatingoccupancyFraction设定的值启动
• -XX:+CMSScavengeBeforeRemark：强制hotspot虚拟机在cms remark阶段之前做一次minor gc，用于提高remark阶段的速度;
• -XX:+CISClassUnloadingEnable：如果有的话，启用回收Perm 区(JDK8之前)
• -XX:+CNSParallelInitialEnabled：用于开启CNS initial-mark阶段采用多线程的方式进行标记，用于提高标记速度，在Java8开始已经默认开启;
• -XX:+CNSParallelRemarkEnabled：用户开启CNS remark阶段采用多线程的方式进行重新标记，默认开启;
• -XX:+ExplicitGCInvokesConcurrent 、-XX:+ExplicitGCInvokesConcurrentAndUnloadsClasses：这两个参数用户指定hotspot虚拟在执行System.gc()时使用CMS周期;
• -XX;+CMSPrecleaningEnabled：指定CMS是否需要进行Pre cleaning这个阶段

4.5.2 特别说明

• JDK9新特性:CMS被标记为Deprecate了(JEP291)：如果对JDK9及以上版本的HotSpot虚拟机使用参数-XX:
  +UseConcMarkSweepGC来开启CMS收集器的话，用户会收到一个警告信息，提示CMS未来将会被废弃。
• JDK14新特性:删除CMS垃圾回收器(EP363)：移除了CMS垃圾收集器，如果在JDK14中使用-xX:+UseConcMarkSweepGC的话，JVM不会报错，只是给出一个warning信息，但是不会exit。JVM会自动回退以默认GC方式启动TVM

4.6 G1回收器

• -XX:+UseG1GC：手动指定使用G1收集器执行内存回收任务。
• -XX:G1HeapRegionSize：设置每个Region的大小。值是2的幂，范围是1MB到32NB之间，目标是根据最小的Java堆大小划分出约2048个区域。默认是堆内存的1/200日。
• -XX:MaxGCPauseMillis：设置期望达到的最大Gc停顿时间指标(JVM会尽力实现，但不保证达到)。默认值是200ms
• -XX:Paralle1GCThread：设置STW时Gc线程数的值。最多设置为8
• -XX:ConcGCThreads：设置并发标记的线程数。将n设置为并行垃圾回收线程数(ParallelGCThreads)的1/4左右。
• -XX:InitiatingHeapOccupancyPercent：设置触发并发GC周期的Java堆占用率阈值。超过此值，就触发Gc。默认值是45。
• -XX:G1NewSizePercent、-XX:G1MaxNewSizePercent：新生代占用整个堆内存的最小百分比（默认5%)、最大百分比（默认60%)
• -XX:G1ReservePercent=10：保留内存区域，防止 to space ( Survivor中的to区）溢出

4.6.1 Mixed GC调优参数

注意:G1收集器主要涉及到Mixed GC，Mixed GC会回收young区和部分old区。

• -XX:InitiatingHeap0ccupancyPercent：设置堆占用率的百分比（0到100）达到这个数值的时候触发global concurrent marking（全局并发标记），默认为45%。值为0表示间断进行全局并发标记。
• -XX:G1MixedGCLiveThresholdPercent：设置old区的region被回收时候的对象占比，默认占用率为85%。只有o1d区的region中存活的对象占用达到了这个百分比，才会在Mixed GC中被回收。
• -XX:G1HeapwastePercent：在global concurrent marking（全局并发标记)结束之后，可以知道所有的区有多少空间要被回收，在每次young GC之后和再次发生Mixed Gc之前，会检查垃圾占比是否达到此参数，只有达到了，下次才会发生Mixed GC。
• -XX:G1MixedGCCountTarget：一次global concurrent marking（全局并发标记）之后，最多执行Mixed GC的次数，默认是8。
• -XX:G10ldCSetRegionThresholdPercent：设置Mixed GC收集周期中要收集的old region数的上限。默认值是Java堆的10%

4.7 怎么选择垃圾回收器

• 优先调整堆的大小让JVM自适应完成。
• 如果内存小于100M，使用串行收集器
• 如果是单核、单机程序，并且没有停顿时间的要求，串行收集器
• 如果是多CPU、需要高吞吐量、允许停顿时间超过1秒，选择并行或者JVM自己选择
• 如果是多CPU、追求低停顿时间，需快速响应（比如延迟不能超过1秒，如互联网应用），使用并发收集器。官方推荐G1，性能高。现在互联网的项目，基本都是使用G1。
• 没有最好的收集器，更没有万能的收集；调优永远是针对特定场景、特定需求，不存在一劳永逸的收集器

5.GC日志相关选项

5.1 常用参数

• -verbose:gc：可以独立使用，输出gc日志信息，默认输出到标准输出
• -XX:+PrintGC：等同于-verbose:gc，表示打开简化的GC日志
• -XX:+PrintGCDetails：可以独立使用，在发生垃圾回收时打印内存回收详细的日志，并在进程退出时输出当前内存各区域分配情况可以独立使用
• -XX:+PrintGCTimeStamps：输出GC发生时的时间戳
• -XX:+PrintGCDateStamps：输出GC发生时的时间戳(以日期的形式，如2013-05-04T21:53:59.234+0800)
• -XX:+PrintHeapAtGC：每一次GC前和GC后，都打印堆信息
• -Xloggc:<file>：把GC日志写入到一个文件中去,而不是打印到标准输出中

5.2 其他参数

• -XX:+TraceClassLoading：监控类的加载
• -XX:+PrintGCApplicationStoppedTime：打印GC时线程的停顿时间
• -XX:+PrintGCApplicationConcurrentTime：垃圾收集之前打印出应用未中断的执行时间
• -XX:+PrintReferenceGC：记录回收了多少种不同引用类型的引用
• -XX:+PrintTenuringDistribution：让JVM在每次MinorGC后打印出当前使用的Survivor中对象的年龄分布
• -XX:+UseGCLogFileRotation：启用GC日志文件的自动转储
• -XX:NumberOfGClogFiles=1：GC日志文件的循环数目
• -XX:GCLogFileSize=1M：控制GC日志文件的大小

6.其他参数

• -XX:+DisableExplicitGC：禁止hotspot执行Systerm.gc()，默认禁用
• -XX:ReservedCodeCacheSize=<n>[g|m|k]、-XX:InitialCodeCacheSize=<n>[g|m|k]：指定代码缓存的大小
• -XX:+UseCodeCacheFlushing：使用该参数让jvm放弃一些被编译的代码，避免代码缓存被占满时VM切换到interpreted-only的情况
• -XX:+DoEscapeAnalysis：开启逃逸分析
• -XX:一UseBiasedLocking：开启偏向锁
• -XX:+UseLargePages：开启使用大页面
• -XX:+UseTLAB：使用TLAB，默认打开
• -XX:+PrintTLAB：打印TLAB的使用情况
• -XX:TLABSize：设置TLAB大小

分析GC日志

一、GC日志格式

1.复习：GC分类

1. 部分收集:不是完整收集整个Java堆的垃圾收集。其中又分为:

   • 新生代收集（Minor GC / Young GC）:只是新生代(Eden\S0,s1）的垃圾收集
   • 老年代收集（Major Gc / old Gc）:只是老年代的垃圾收集。
     目前，只有CMS GC会有单独收集老年代的行为。注意，很多时候Major GC会和Full GC混淆使用，需要具体分辨是老年代回收还是整堆回收。
   • 混合收集（Mixed GC):收集整个新生代以及部分老年代的垃圾收集。
     目前,只有G1 GC会有这种行为

2. 整堆收集（Full GC):收集整个java堆和方法区的垃圾收集。

2.GC日志分类

2.1 MinorGC

2.2 FullGC

3.GC日志结构分析

3.1 垃圾收集器

• 使用Serial收集器在新生代的名字是Default New Generation，因此显示的是"[DefNew"
• 使用ParNew收集器在新生代的名字会变成"[ParNew" ,意思是"Parallel New Generation"
• 使用Parallel Scavenge收集器在新生代的名字是"[PSYoungGen" ,这里的.DK1.7使用的就是PSYoungGen
• 使用Parallel old Generation收集器在老年代的名字是"[Par0ldGen"
• 使用G1收集器的话，会显示为"garbage-first heap"
• Allocation Failure：表明本次引起GC的原因是因为在年轻代中没有足够的空间能够存储新的数据了。

3.2 GC前后情况

[ PSYoungGen: 5986K->696K(8704K)]5986K->704K(9216K)

通过上面代码显示，我们可以发现GC日志格式的规律一般都是：GC前内存占用一>GC后内存占用（该区域内存总大小)

• 中括号内：GC回收前年轻代堆大小，回收后大小，（年轻代堆总大小）
• 括号外：GC回收前年轻代和老年代大小，回收后大小，（年轻代和老年代总大小)

3.3 GC时间

GC日志中有三个时间:user，sys和real

• user - 进程执行用户态代码（核心之外）所使用的时间。这是执行此进程所使用的实际CPU时间，其他进程和此进程阻塞的时间并不包括在内。在垃圾收集的情况下，表示GC线程执行所使用的CPU 总时间。

• sys - 进程在内核态消耗的 CPU 时间，即在内核执行系统调用或等待系统事件所使用的CPU 时间

• real - 程序从开始到结束所用的时钟时间。这个时间包括其他进程使用的时间片和进程阻塞的时间（比如等待I/0完成)。对于并行gc，这个数字应该接近（用户时间+系统时间）除以垃圾收集器使用的线程数。

  由于多核的原因，一般的Gc事件中，real time是小于sys + user time的，因为一般是多个线程并发的去做GC，所以real time是要小于sys+user time的。如果real>sys+user的话，则你的应用可能存在下列问题:IO负载非常重或者是CPU不够用。

4.Minor GC日志解析

2020-11-20T17:19:43.265-0800: 0.822:[GC(ALLOCATION FAILURE)[PSYOUNGGEN:76800K->8433K(89600K)] 76800K->8449K(294400K),0.0088371 SECs] [TIMES:USER=0.02 sYS=0.01,REAL=0.01 SECS]

5.Full GC日志分析

2020-11-20T17:19:43.794-0800: 1.351:[FULL GC(METADATA GC THRESHOLD)[PSYOUNGGEN:10082K->OK(89600K)][ PAROLDGEN: 32K->9638K(204800K)]10114K->9638K (294400K),[METASPACE: 20158K->20156K(1067008K)]，0.0285388 SECS][TIMES: USER=0.11sYS=0.00，REAL=0.03 SECS]

二、GC日志分析工具

1.GCEasy

• 是一款免费在线日志分析工具（某些功能收费）

2.GCViewer

• 开源免费的客户端，可查看分析很多类型的虚拟器生成的GC日志