<JVM下篇：性能监控与调优篇>04-JVM运行时参数
2021/5/9 10:27:45
本文主要是介绍<JVM下篇：性能监控与调优篇>04-JVM运行时参数，对大家解决编程问题具有一定的参考价值，需要的程序猿们随着小编来一起学习吧！
4. JVM运行时参数
4.1. JVM参数选项
官网地址：https://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/tools/windows/java.html
4.1.1. 类型一：标准参数选项
> 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 -classpath 用 ; 分隔的目录, JAR 档案 和 ZIP 档案列表, 用于搜索类文件。 -D= 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: 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[:...|:] -enableassertions[:...|:] 按指定的粒度启用断言 -da[:...|:] -disableassertions[:...|:] 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:[=] 加载本机代理库, 例如 -agentlib:hprof 另请参阅 -agentlib:jdwp=help 和 -agentlib:hprof=help -agentpath:[=] 按完整路径名加载本机代理库 -javaagent:[=] 加载 Java 编程语言代理, 请参阅 java.lang.instrument -splash:使用指定的图像显示启动屏幕 有关详细信息, 请参阅 http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/documentation/index.html。
Server模式和Client模式
Hotspot JVM有两种模式，分别是server和client，分别通过-server和-client模式设置
- 32位系统上，默认使用Client类型的JVM。要想使用Server模式，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
- 64位系统上，只支持server模式的JVM，适用于需要大内存的应用程序，默认使用并行垃圾收集器
官网地址：https://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/guides/vm/server-class.html
如何知道系统默认使用的是那种模式呢？
通过java -version命令：可以看到Server VM字样，代表当前系统使用是Server模式
> java -version java version "1.8.0_201" Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_201-b09) Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.201-b09, mixed mode)
4.1.2. 类型二：-X参数选项
> java -X -Xmixed 混合模式执行 (默认) -Xint 仅解释模式执行 -Xbootclasspath: 设置搜索路径以引导类和资源 -Xbootclasspath/a: 附加在引导类路径末尾 -Xbootclasspath/p: 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:将 GC 状态记录在文件中 (带时间戳) -Xbatch 禁用后台编译 -Xms设置初始 Java 堆大小 -Xmx设置最大 Java 堆大小 -Xss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。
如何知道JVM默认使用的是混合模式呢？
同样地，通过java -version命令：可以看到 mixed mode 字样，代表当前系统使用的是混合模式
4.1.3. 类型三：-XX参数选项
Boolean类型格式
-XX:+启用option属性 -XX:-禁用option属性
非Boolean类型格式
-XX:=设置option数值，可以带单位如k/K/m/M/g/G -XX:=设置option字符值
4.2. 添加JVM参数选项
eclipse和idea中配置不必多说，在Run Configurations中VM Options中配置即可，大同小异
运行jar包
java -Xms100m -Xmx100m -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCDateStamps -XX:+PrintGCTimeStamps -jar demo.jar
Tomcat运行war包
# linux下catalina.sh添加 JAVA_OPTS="-Xms512M -Xmx1024M" # windows下catalina.bat添加 set "JAVA_OPTS=-Xms512M -Xmx1024M"
程序运行中
# 设置Boolean类型参数 jinfo -flag [+|-]# 设置非Boolean类型参数 jinfo -flag=
4.3. 常用的JVM参数选项
4.3.1. 打印设置的XX选项及值
-XX:+PrintCommandLineFlags 程序运行时JVM默认设置或用户手动设置的XX选项 -XX:+PrintFlagsInitial 打印所有XX选项的默认值 -XX:+PrintFlagsFinal 打印所有XX选项的实际值 -XX:+PrintVMOptions 打印JVM的参数
4.3.2. 堆、栈、方法区等内存大小设置
# 栈 -Xss128k -XX:ThreadStackSize=128k 设置线程栈的大小为128K # 堆 -Xms2048m -XX:InitialHeapSize=2048m 设置JVM初始堆内存为2048M -Xmx2048m -XX:MaxHeapSize=2048m 设置JVM最大堆内存为2048M -Xmn2g -XX:NewSize=2g -XX:MaxNewSize=2g 设置年轻代大小为2G -XX:SurvivorRatio=8 设置Eden区与Survivor区的比值，默认为8 -XX:NewRatio=2 设置老年代与年轻代的比例，默认为2 -XX:+UseAdaptiveSizePolicy 设置大小比例自适应，默认开启 -XX:PretenureSizeThreadshold=1024 设置让大于此阈值的对象直接分配在老年代，只对Serial、ParNew收集器有效 -XX:MaxTenuringThreshold=15 设置新生代晋升老年代的年龄限制，默认为15 -XX:TargetSurvivorRatio 设置MinorGC结束后Survivor区占用空间的期望比例 # 方法区 -XX:MetaspaceSize / -XX:PermSize=256m 设置元空间/永久代初始值为256M -XX:MaxMetaspaceSize / -XX:MaxPermSize=256m 设置元空间/永久代最大值为256M -XX:+UseCompressedOops 使用压缩对象 -XX:+UseCompressedClassPointers 使用压缩类指针 -XX:CompressedClassSpaceSize 设置Klass Metaspace的大小，默认1G # 直接内存 -XX:MaxDirectMemorySize 指定DirectMemory容量，默认等于Java堆最大值
4.3.3. OutOfMemory相关的选项
-XX:+HeapDumpOnOutMemoryError 内存出现OOM时生成Heap转储文件，两者互斥 -XX:+HeapDumpBeforeFullGC 出现FullGC时生成Heap转储文件，两者互斥 -XX:HeapDumpPath=指定heap转储文件的存储路径，默认当前目录 -XX:OnOutOfMemoryError=指定可行性程序或脚本的路径，当发生OOM时执行脚本
4.3.4. 垃圾收集器相关选项
首先需了解垃圾收集器之间的搭配使用关系
- 红色虚线表示在jdk8时被Deprecate，jdk9时被删除
- 绿色虚线表示在jdk14时被Deprecate
- 绿色虚框表示在jdk9时被Deprecate，jdk14时被删除
# Serial回收器 -XX:+UseSerialGC 年轻代使用Serial GC， 老年代使用Serial Old GC # ParNew回收器 -XX:+UseParNewGC 年轻代使用ParNew GC -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。
\[ParallelGCThreads = \begin{cases} CPU\_Count & \text (CPU\_Count
# Parallel回收器 -XX:+UseParallelGC 年轻代使用 Parallel Scavenge GC，互相激活 -XX:+UseParallelOldGC 老年代使用 Parallel Old GC，互相激活 -XX:ParallelGCThreads -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；但是服务器端注重高并发，整体的吞吐量。 所以服务器端适合Parallel，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，以达到在堆大小、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、目标的吞吐量（GCTimeRatio）和停顿时间（MaxGCPauseMills），让虚拟机自己完成调优工作。
# CMS回收器 -XX:+UseConcMarkSweepGC 年轻代使用CMS GC。 开启该参数后会自动将-XX：＋UseParNewGC打开。即：ParNew（Young区）+ CMS（Old区）+ Serial Old的组合 -XX:CMSInitiatingOccupanyFraction 设置堆内存使用率的阈值，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，DK6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，大的阈值可以有效降低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，则应该降低这个阈值，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Fu1l GC的执行次数。 -XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly 是否动态可调，使CMS一直按CMSInitiatingOccupancyFraction设定的值启动 -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:ParallelCMSThreads 设置CMS的线程数量。 CMS 默认启动的线程数是(ParallelGCThreads＋3)/4，ParallelGCThreads 是年轻代并行收集器的线程数。 当CPU 资源比较紧张时，受到CMS收集器线程的影响，应用程序的性能在垃圾回收阶段可能会非常糟糕。 -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:+CMSScavengeBeforeRemark 强制hotspot在cms remark阶段之前做一次minor gc，用于提高remark阶段的速度 -XX:+CMSClassUnloadingEnable 如果有的话，启用回收Perm 区（JDK8之前） -XX:+CMSParallelInitialEnabled 用于开启CMS 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:+CMSParallelRemarkEnabled 用户开启CMS 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阶段
# 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32MB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1/2000。 -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:ParallelGCThread 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 新生代占用整个堆内存的最小百分比（默认5％） -XX:G1MaxNewSizePercent 新生代占用整个堆内存的最大百分比（默认60％） -XX:G1ReservePercent=10 保留内存区域，防止 to space（Survivor中的to区）溢出
怎么选择垃圾回收器？
- 优先让JVM自适应，调整堆的大小
- 串行收集器：内存小于100M；单核、单机程序，并且没有停顿时间的要求
- 并行收集器：多CPU、高吞吐量、允许停顿时间超过1秒
- 并发收集器：多CPU、追求低停顿时间、快速响应（比如延迟不能超过1秒，如互联网应用）
- 官方推荐G1，性能高。现在互联网的项目，基本都是使用G1
特别说明：
- 没有最好的收集器，更没有万能的收集器
- 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
4.3.5. GC日志相关选项
-XX:+PrintGC -verbose:gc 打印简要日志信息 -XX:+PrintGCDetails 打印详细日志信息 -XX:+PrintGCTimeStamps 打印程序启动到GC发生的时间，搭配-XX:+PrintGCDetails使用 -XX:+PrintGCDateStamps 打印GC发生时的时间戳，搭配-XX:+PrintGCDetails使用 -XX:+PrintHeapAtGC 打印GC前后的堆信息，如下图 -Xloggc:输出GC导指定路径下的文件中
-XX:+TraceClassLoading 监控类的加载 -XX:+PrintGCApplicationStoppedTime 打印GC时线程的停顿时间 -XX:+PrintGCApplicationConcurrentTime 打印垃圾收集之前应用未中断的执行时间 -XX:+PrintReferenceGC 打印回收了多少种不同引用类型的引用 -XX:+PrintTenuringDistribution 打印JVM在每次MinorGC后当前使用的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 设置GC日志文件的循环数目 -XX:GCLogFileSize=1M 设置GC日志文件的大小
4.3.6. 其他参数
-XX:+DisableExplicitGC 禁用hotspot执行System.gc()，默认禁用 -XX:ReservedCodeCacheSize=[g|m|k]、-XX:InitialCodeCacheSize=[g|m|k] 指定代码缓存的大小 -XX:+UseCodeCacheFlushing 放弃一些被编译的代码，避免代码缓存被占满时JVM切换到interpreted-only的情况 -XX:+DoEscapeAnalysis 开启逃逸分析 -XX:+UseBiasedLocking 开启偏向锁 -XX:+UseLargePages 开启使用大页面 -XX:+PrintTLAB 打印TLAB的使用情况 -XX:TLABSize 设置TLAB大小
4.4. 通过Java代码获取JVM参数
Java提供了java.lang.management包用于监视和管理Java虚拟机和Java运行时中的其他组件，它允许本地或远程监控和管理运行的Java虚拟机。其中ManagementFactory类较为常用，另外Runtime类可获取内存、CPU核数等相关的数据。通过使用这些api，可以监控应用服务器的堆内存使用情况，设置一些阈值进行报警等处理。
public class MemoryMonitor {
public static void main(String[] args) {
MemoryMXBean memorymbean = ManagementFactory.getMemoryMXBean();
MemoryUsage usage = memorymbean.getHeapMemoryUsage();
System.out.println("INIT HEAP: " + usage.getInit() / 1024 / 1024 + "m");
System.out.println("MAX HEAP: " + usage.getMax() / 1024 / 1024 + "m");
System.out.println("USE HEAP: " + usage.getUsed() / 1024 / 1024 + "m");
System.out.println("\nFull Information:");
System.out.println("Heap Memory Usage: " + memorymbean.getHeapMemoryUsage());
System.out.println("Non-Heap Memory Usage: " + memorymbean.getNonHeapMemoryUsage());
System.out.println("=======================通过java来获取相关系统状态============================ ");
System.out.println("当前堆内存大小totalMemory " + (int) Runtime.getRuntime().totalMemory() / 1024 / 1024 + "m");// 当前堆内存大小
System.out.println("空闲堆内存大小freeMemory " + (int) Runtime.getRuntime().freeMemory() / 1024 / 1024 + "m");// 空闲堆内存大小
System.out.println("最大可用总堆内存maxMemory " + Runtime.getRuntime().maxMemory() / 1024 / 1024 + "m");// 最大可用总堆内存大小
}
}
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