JVM常用的调优参数和调优工具

本文主要讲的是JVM常用的调优参数和调优工具。JVM调优可以简单的理解为，JVM中的堆区中存放的是实际的对象，是需要被GC的。其他的都无需GC。 对JVM内存的系统级的调优主要的目的是减少GC的频率和Full GC的次数。

JVM调优如何设置参数值

tomcat的设置vm参数

修改TOMCAT_HOME/bin/catalina.sh文件，如下图

JAVA_OPTS="-Xms512m -Xmx1024m"

boot项目jar文件启动

通常在linux系统下直接加参数启动springboot项目

nohup java -Xms512m -Xmx1024m -jar xxxx.jar --spring.profiles.active=prod &

nohup：用于在系统后台不挂断地运行命令，退出终端不会影响程序的运行。

参数 & ：让命令在后台执行，终端退出后命令仍旧执行。

常用的JVM调优参数

​ 对于JVM调优，主要就是调整年轻代、年老代、元空间的内存空间大小及使用的垃圾回收器类型。

Oracle官网上相关的 -XX 选项

1）设置堆的初始大小和最大大小，为了防止垃圾收集器在初始大小、最大大小之间收缩堆而产生额外的时间，通常把最大、初始大小设置为相同的值。

-Xms：设置堆的初始化大小

-Xmx：设置堆的最大大小

2） 设置年轻代中Eden区和两个Survivor区的大小比例。该值如果不设置，则默认比例为8:1:1。Java官方通过增大Eden区的大小，来减少YGC发生的次数，但有时我们发现，虽然次数减少了，但Eden区满的时候，由于占用的空间较大，导致释放缓慢，此时STW的时间较长，因此需要按照程序情况去调优。

-XXSurvivorRatio=3，表示年轻代中的分配比率：survivor:eden = 2:3

3）年轻代和老年代默认比例为1：2。可以通过调整二者空间大小比率来设置两者的大小。

-XX:newSize   设置年轻代的初始大小
-XX:MaxNewSize   设置年轻代的最大大，初始大小和最大大小两个值通常相同

4）线程堆栈的设置：每个线程默认会开启1M的堆栈，用于存放栈帧、调用参数、局部变量等，但一般256K就够用。通常减少每个线程的堆栈，可以产生更多的线程，但这实际上还受限于操作系统。

-Xss   对每个线程stack大小的调整,-Xss128k

5）一般来说，当survivor区不够大或者占用量达到50%，就会把一些对象放到老年区。通过设置合理的eden区，survivor区及使用率，可以将年轻对象保存在年轻代，从而避免full GC，使用-Xmn设置年轻代的大小。

6）系统CPU持续飙高的话，首先先排查代码问题，如果代码没问题，则咨询运维或者云服务器供应商，通常服务器重启或者服务器迁移即可解决。

7）对于占用内存比较多的大对象，一般会选择在老年代分配内存。如果在年轻代给大对象分配内存，年轻代内存不够了，就要在eden区移动大量对象到老年代，然后这些移动的对象可能很快消亡，因此导致full GC。通过设置参数：-XX:PetenureSizeThreshold=1000000，单位为B，标明对象大小超过1M时，在老年代(tenured)分配内存空间。

8）一般情况下，年轻对象放在eden区，当第一次GC后，如果对象还存活，放到survivor区，此后，每GC一次，年龄增加1，当对象的年龄达到阈值，就被放到tenured老年区。这个阈值可以同构-XX:MaxTenuringThreshold设置。如果想让对象留在年轻代，可以设置比较大的阈值。

（1）-XX:+UseParallelGC:年轻代使用并行垃圾回收收集器。这是一个关注吞吐量的收集器，可以尽可能的减少垃圾回收时间

（2）-XX:+UseParallelOldGC:设置老年代使用并行垃圾回收收集器

9）尝试使用大的内存分页：使用大的内存分页增加CPU的内存寻址能力，从而系统的性能。

-XX:+LargePageSizeInBytes 设置内存页的大小

10）使用非占用的垃圾收集器。

-XX:+UseConcMarkSweepGC老年代使用CMS收集器降低停顿

常用的JVM调优工具

命令工具

jps（Java Process Status）

输出JVM中运行的进程状态信息(现在一般使用jconsole)

jstack

查看java进程内线程的堆栈信息。

jstack [option]   

Java案例

public class Application {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        while (true){
            Thread.sleep(1000);
            System.out.println("测试");
        }
    }
}

使用 jstack 查看进行堆栈运行信息

jmap

用于生成堆转存快照

jmap [options] pid 内存映像信息

jmap -heap pid 显示Java堆的信息

jmap -dump:format=b,file=heap.hprof pid

​ format=b表示以hprof二进制格式转储Java堆的内存
​ file=用于指定快照dump文件的文件名。

例：显示某一个java运行的堆信息

C:\Users\yuhon>jmap -heap 53280
Attaching to process ID 53280, please wait...
Debugger attached successfully.
Server compiler detected.
JVM version is 25.321-b07

using thread-local object allocation.
Parallel GC with 8 thread(s)   //并行的垃圾回收器

Heap Configuration:  //堆配置
   MinHeapFreeRatio         = 0   //空闲堆空间的最小百分比
   MaxHeapFreeRatio         = 100  //空闲堆空间的最大百分比
   MaxHeapSize              = 8524922880 (8130.0MB) //堆空间允许的最大值
   NewSize                  = 178257920 (170.0MB) //新生代堆空间的默认值
   MaxNewSize               = 2841640960 (2710.0MB) //新生代堆空间允许的最大值
   OldSize                  = 356515840 (340.0MB) //老年代堆空间的默认值
   NewRatio                 = 2 //新生代与老年代的堆空间比值，表示新生代：老年代=1：2
   SurvivorRatio            = 8 //两个Survivor区和Eden区的堆空间比值为8,表示S0:S1:Eden=1:1:8
   MetaspaceSize            = 21807104 (20.796875MB) //元空间的默认值
   CompressedClassSpaceSize = 1073741824 (1020MB) //压缩类使用空间大小
   MaxMetaspaceSize         = 17592186044415 MB //元空间允许的最大值
   G1HeapRegionSize         = 0 (0.0MB)//在使用 G1 垃圾回收算法时，JVM 会将 Heap 空间分隔为若干个 Region，该参数用来指定每个 Region 空间的大小。

Heap Usage:
PS Young Generation
Eden Space: //Eden使用情况
   capacity = 134217728 (128.0MB)
   used     = 10737496 (10.240074157714844MB)
   free     = 123480232 (117.75992584228516MB)
   8.000057935714722% used
From Space: //Survivor-From 使用情况
   capacity = 22020096 (21.0MB)
   used     = 0 (0.0MB)
   free     = 22020096 (21.0MB)
   0.0% used
To Space: //Survivor-To 使用情况
   capacity = 22020096 (21.0MB)
   used     = 0 (0.0MB)
   free     = 22020096 (21.0MB)
   0.0% used
PS Old Generation  //老年代 使用情况
   capacity = 356515840 (340.0MB)
   used     = 0 (0.0MB)
   free     = 356515840 (340.0MB)
   0.0% used

3185 interned Strings occupying 261264 bytes.

jhat

用于分析jmap生成的堆转存快照（一般不推荐使用，而是使用Ecplise Memory Analyzer）

jstat

是JVM统计监测工具。可以用来显示垃圾回收信息、类加载信息、新生代统计信息等。

常见参数：

①总结垃圾回收统计

jstat -gcutil pid

字段	含义
S0	幸存1区当前使用比例
S1	幸存2区当前使用比例
E	伊甸园区使用比例
O	老年代使用比例
M	元数据区使用比例
CCS	压缩使用比例
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

②垃圾回收统计

jstat -gc pid

可视化工具

jconsole

用于对jvm的内存，线程，类 的监控，是一个基于 jmx 的 GUI 性能监控工具

打开方式：java 安装目录 bin目录下 直接启动 jconsole.exe 即可

可以展示内存、线程、类等信息

VisualVM：故障处理工具

能够监控线程，内存情况，查看方法的CPU时间和内存中的对象，已被GC的对象，反向查看分配的堆栈

打开方式：java 安装目录 bin目录下 直接启动 jvisualvm.exe 即可

监控程序运行情况

查看运行中的dump

查看堆中的信息

其它问题可以参考文章：
JVM相关问题排查与定位
Java内存泄露和CUP飙升问题的排查方案（含面试题回答话术）