JVM

概述

1. JVM内存模型
2. JVM标准和非标准参数
3. 串行和并行垃圾回收器
4. 命令使用（jps、jstat、jstack、jinfo等）
5. 如何查找占用率最高的线程和相关的类

JVM是Java Virtual Machine（Java虚拟机）的缩写，JVM是一种用于计算设备的规范，它是一个虚构出来的计算机，是通过在实际的计算机上仿真模拟各种计算机功能来实现的。Java虚拟机包括一套字节码指令集、一组寄存器、一个栈、一个垃圾回收堆和一个存储方法域。 JVM屏蔽了与具体操作系统平台相关的信息，使Java程序只需生成在Java虚拟机上运行的目标代码（字节码）,就可以在多种平台上不加修改地运行。JVM在执行字节码时，实际上最终还是把字节码解释成具体平台上的机器指令执行。

　　Java语言的一个非常重要的特点就是与平台的无关性。而使用Java虚拟机是实现这一特点的关键。一般的高级语言如果要在不同的平台上运行，至少需要编译成不同的目标代码。而引入Java语言虚拟机后，Java语言在不同平台上运行时不需要重新编译。Java语言使用Java虚拟机屏蔽了与具体平台相关的信息，使得Java语言编译程序只需生成在Java虚拟机上运行的目标代码（字节码），就可以在多种平台上不加修改地运行。Java虚拟机在执行字节码时，把字节码解释成具体平台上的机器指令执行。这就是Java的能够“一次编译，到处运行”的原因。

JVM内存模型

其中方法区和堆是所有线程共享的，栈，本地方法栈和程序虚拟机则为线程私有的。

一、Program Counter Register (程序计数寄存器)

Register 的命名源于CPU的寄存器，CPU只有把数据装载到寄存器才能够运行 寄存器存储指令相关的现场信息，由于CPU时间片轮限制，众多线程在并发执行过程中，任何一个确定的时刻，一个处理器或者多核处理器中的一个内核，只会执行某个线程中的一条指令。这样必然导致经常中断或恢复，如何保证分毫无差呢? 每个线程在创建后，都会产生自己的程序计数器和栈帧，程序计数器用来存放执行指令的偏移量和行号指示器等，线程执行或恢复都要依赖程序计数器。程序计数器在各个线程之间互不影响，此区域也不会发生内存溢出异常。

1.定义

程序计数器是一块较小的内存空间，可看作当前线程正在执行的字节码的行号指示器 如果当前线程正在执行的是

• Java方法 计数器记录的就是当前线程正在执行的字节码指令的地址
• 本地方法 那么程序计数器值为undefined

2.作用

程序计数器有两个作用

• 字节码解释器通过改变程序计数器来依次读取指令，从而实现代码的流程控制，如：顺序执行、选择、循环、异常处理。
• 再多线程的情况下，程序计数器用于记录当前线程执行的位置，从而当线程被切换回来的时候能够知道该线程上次运行到哪儿了。

3.特点

• 一块较小的内存空间。
• 线程私有。每条线程都有一个独立的程序计数器。
• 是唯一一个不会出现内存溢出（OOM）的内存区域。
• 生命周期随着线程的创建而创建，随着线程的死亡而死亡。

二、Java虚拟机栈（JVM Stack）

1.定义

相对于基于寄存器的运行环境来说，JVM是基于栈结构的运行环境。 栈结构移植性更好，可控性更强。 JVM中的虚拟机栈是描述Java方法执行的内存区域，它是线程私有的。 栈中的元素用于支持虚拟机进行方法调用，每个方法从开始调用到执行完成的过程，就是栈帧从入栈到出栈的过程。 在活动线程中，只有位于栈顶的帧才是有效的，称为当前栈帧。正在执行的方法称为当前方法。 栈帧是方法运行的基本结构。在执行引擎运行时，所有指令都只能针对当前栈帧进行操作

比如：若JVM能够横扫千军，那么虚拟机栈就是它的心腹大将，当前方法的栈帧，都是正在战斗的战场，其中的操作栈是参与战斗的士兵 StackOverflowError表示请求的栈溢出，导致内存耗尽，通常出现在递归方法中。

虚拟机栈通过压/出栈的方式，对每个方法对应的活动栈帧进行运算处理，方法正常执行结束，肯定会跳转到另一个栈帧上。 在执行的过程中，如果出现异常，会进行异常回溯，返回地址通过异常处理表确定。

栈帧在整个JVM体系中的地位颇高,包括局部变量表、操作栈、动态连接、方法返回地址等。

• 局部变量
  • 存放方法参数和局部变量。
  • 相对于类属性变量的准备阶段和初始化阶段来说，局部变量没有准备阶段，必须显式初始化。
  • 如果是非静态方法，则在index[0]位置上存储的是方法所属对象的实例引用，随后存储的是参数和局部变量。
  • 字节码指令中的STORE指令就是将操作栈中计算完成的局部变量写回局部变量表的存储空间内。
• 操作栈
  • 操作栈是一个初始状态为空的桶式结构栈。
  • 在方法执行过程中，会有各种指令往栈中写入和提取信息。
  • JVM的执行引擎是基于栈的执行引擎，其中的栈指的就是操作栈。
  • 字节码指令集的定义都是基于栈类型的,栈的深度在方法元信息的stack属性中。 例：下面用一段简单的代码说明操作栈与局部变量表的交互 详细的字节码操作顺序如下: 第1处说明:局部变量表就像个中药柜，里面有很多抽屉,依次编号为0, 1, 2,3，.,. n 字节码指令istore_ 1就是打开1号抽屉，把栈顶中的数13存进去 栈是一个很深的竖桶，任何时候只能对桶口元素进行操作，所以数据只能在栈顶进行存取。
• 动态连接 每个栈帧中包含一个在常量池中对当前方法的引用，目的是支持方法调用过程的动态连接。
• 方法返回地址 方法执行时有两种退出情况
  • 正常退出 ：正常执行到任何方法的返回字节码指令，如RETURN、IRETURN、ARETURN等。
  • 异常退出。 无论何种退出情况，都将返回至方法当前被调用的位置。方法退出的过程相当于弹出当前栈帧。 退出可能有三种方式:
  • 返回值压入，上层调用栈帧。
  • 异常信息抛给能够处理的栈帧。
  • PC计数器指向方法调用后的下一条指令。 Java虚拟机栈是描述Java方法运行过程的内存模型。 Java虚拟机栈会为每一个即将运行的Java方法创建“栈帧”。 用于存储该方法在运行过程中所需要的一些信息。
  • 局部变量表。
  • 存放基本数据类型变量、引用类型的变量、returnAddress类型的变量。
  • 操作数栈。
  • 动态链接。
  • 当前方法的常量池指针。
  • 当前方法的返回地址。
  • 方法出口等信息。
  • 每一个方法从被调用到执行完成的过程,都对应着一个个栈帧在JVM栈中的入栈和出栈过程。

注意：人们常说，Java的内存空间分为“栈”和“堆”，栈中存放局部变量，堆中存放对象。这句话不完全正确！这里的“堆”可以这么理解，但这里的“栈”就是现在讲的虚拟机栈,或者说Java虚拟机栈中的局部变量表部分。 真正的Java虚拟机栈是由一个个栈帧组成，而每个栈帧中都拥有：局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口信息。

2.特点

局部变量表的创建是在方法被执行的时候,随着栈帧的创建而创建。 而且表的大小在编译期就确定,在创建的时候只需分配事先规定好的大小即可。 在方法运行过程中,表的大小不会改变。

Java虚拟机栈会出现两种异常

• StackOverFlowError：若Java虚拟机栈的内存大小不允许动态扩展,那么当线程请求的栈深度大于虚拟机允许的最大深度时(但内存空间可能还有很多),就抛出此异常。
• OutOfMemoryError：若Java虚拟机栈的内存大小允许动态扩展,且当线程请求栈时内存用完了,无法再动态扩展了,此时抛出OutOfMemoryError异常。

Java虚拟机栈也是线程私有的,每个线程都有各自的Java虚拟机栈,而且随着线程的创建而创建,随着线程的死亡而死亡。

三、本地方法栈(Native Method Stack)

本地方法栈和Java虚拟机栈实现的功能与抛出异常几乎相同 只不过虚拟机栈是为虚拟机执行Java方法(也就是字节码)服务,本地方法区则为虚拟机使用到的Native方法服务。

在JVM内存布局中，也是线程对象私有的,但是虚拟机栈“主内”，而本地方法栈“主外”。这个“内外”是针对JVM来说的，本地方法栈为Native方法服务 线程开始调用本地方法时，会进入一个不再受JVM约束的世界 本地方法可以通过JNI(Java Native Interface)来访问虚拟机运行时的数据区，甚至可以调用寄存器,具有和JVM相同的能力和权限 当大量本地方法出现时,势必会削弱JVM对系统的控制力,因为它的出错信息都比较黑盒. 对于内存不足的情况，本地方法栈还是会拋出native heap OutOfMemory

最著名的本地方法应该是System.currentTimeMillis()，JNI 使Java深度使用OS的特性功能，复用非Java代码 但是在项目过程中，如果大量使用其他语言来实现JNI,就会丧失跨平台特性，威胁到程序运行的稳定性 假如需要与本地代码交互，就可以用中间标准框架进行解耦，这样即使本地方法崩溃也不至于影响到JVM的稳定 当然，如果要求极高的执行效率、偏底层的跨进程操作等，可以考虑设计为JNI调用方式

四、Java堆(Java Heap)

Heap是OOM故障最主要的发源地，它存储着几乎所有的实例对象，堆由垃圾收集器自动回收，堆区由各子线程共享使用。 通常情况下，它占用的空间是所有内存区域中最大的，但如果无节制地创建大量对象，也容易消耗完所有的空间。 堆的内存空间既可以固定大小，也可运行时动态地调整，通过如下参数设定初始值和最大值，比如 -Xms256M. -Xmx1024M

• 其中-X表示它是JVM运行参数
• ms是memorystart的简称 最小堆容量
• mx是memory max的简称 最大堆容量` 但是在通常情况下，服务器在运行过程中，堆空间不断地扩容与回缩，势必形成不必要的系统压力，所以在线上生产环境中，JVM的Xms和Xmx设置成一样大小，避免在GC后调整堆大小时带来的额外压力

堆分成两大块:新生代和老年代 对象产生之初在新生代，步入暮年时进入老年代，但是老年代也接纳在新生代无法容纳的超大对象 新生代= 1个Eden区+ 2个Survivor区 绝大部分对象在Eden区生成，当Eden区装填满的时候，会触发Young GC。垃圾回收的时候，在Eden区实现清除策略，没有被引用的对象则直接回收。依然存活的对象会被移送到Survivor区，这个区真是名副其实的存在。 Survivor 区分为S0和S1两块内存空间，送到哪块空间呢?每次Young GC的时候，将存活的对象复制到未使用的那块空间，然后将当前正在使用的空间完全清除，交换两块空间的使用状态。 如果YGC要移送的对象大于Survivor区容量上限，则直接移交给老年代 假如一些没有进取心的对象以为可以一直在新生代的Survivor区交换来交换去，那就错了。每个对象都有一个计数器，每次YGC都会加1。

-XX:MaxTenuringThreshold 参数能配置计数器的值到达某个阈值的时候，对象从新生代晋升至老年代。如果该参数配置为1,那么从新生代的Eden区直接移至老年代。默认值是15，可以在Survivor 区交换14次之后，晋升至老年代。

若Survivor区无法放下，或者超大对象的阈值超过上限，则尝试在老年代中进行分配; 如果老年代也无法放下，则会触发Full Garbage Collection(Full GC); 如果依然无法放下，则抛OOM.

堆出现OOM的概率是所有内存耗尽异常中最高的 出错时的堆内信息对解决问题非常有帮助，所以给JVM设置运行参数

-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError 让JVM遇到OOM异常时能输出堆内信息 在不同的JVM实现及不同的回收机制中，堆内存的划分方式是不一样的

存放所有的类实例及数组对象 除了实例数据，还保存了对象的其他信息，如Mark Word（存储对象哈希码，GC标志，GC年龄，同步锁等信息），Klass Pointy(指向存储类型元数据的指针）及一些字节对齐补白的填充数据（若实例数据刚好满足8字节对齐，则可不存在补白）

特点

• Java虚拟机所需要管理的内存中最大的一块.
• 堆内存物理上不一定要连续,只需要逻辑上连续即可,就像磁盘空间一样.堆是垃圾回收的主要区域,所以也被称为GC堆.
• 堆的大小既可以固定也可以扩展,但主流的虚拟机堆的大小是可扩展的(通过-Xmx和-Xms控制),因此当线程请求分配内存,但堆已满,且内存已满无法再扩展时,就抛出OutOfMemoryError.
• 线程共享：整个Java虚拟机只有一个堆,所有的线程都访问同一个堆.它是被所有线程共享的一块内存区域,在虚拟机启动时创建.而程序计数器、Java虚拟机栈、本地方法栈都是一个线程对应一个

五、方法区

1.定义

Java虚拟机规范中定义方法区是堆的一个逻辑部分,但是别名Non-Heap(非堆),以与Java堆区分。 方法区中存放已经被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。

2.特点

• 线程共享 方法区是堆的一个逻辑部分,因此和堆一样,都是线程共享的.整个虚拟机中只有一个方法区。
• 永久代 方法区中的信息一般需要长期存在，而且它又是堆的逻辑分区，因此用堆的划分方法，我们把方法区称为永久代.
• 内存回收效率低 Java虚拟机规范对方法区的要求比较宽松,可以不实现垃圾收集.方法区中的信息一般需要长期存在,回收一遍内存之后可能只有少量信息无效.对方法区的内存回收的主要目标是:对常量池的回收和对类型的卸载。

和堆一样，允许固定大小，也允许可扩展的大小，还允许不实现垃圾回收。 当方法区内存空间无法满足内存分配需求时,将抛出OutOfMemoryError异常。

3.运行时常量池(Runtime Constant Pool)

3.1 定义

运行时常量池是方法区的一部分. 方法区中存放三种数据：类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码.其中常量存储在运行时常量池中.

我们知道，.java文件被编译之后生成的.class文件中除了包含：类的版本、字段、方法、接口等信息外，还有一项就是常量池 常量池中存放编译时期产生的各种字面量和符号引用，.class文件中的常量池中的所有的内容在类被加载后存放到方法区的运行时常量池中。 PS：int age = 21;//age是一个变量，可以被赋值；21就是一个字面值常量，不能被赋值； int final pai = 3.14;//pai就是一个符号常量，一旦被赋值之后就不能被修改。

Class文件中除了有类的版本、字段、方法、接口等描述信息外,还有一项信息是常量池( Constant pool table)，用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用，这部分内容将在类加载后进入运行时常量池中存放。运行时常量池相对于class文件常量池的另外一个特性是具备动态性，java语言并不要求常量一定只有编译器才产生，也就是并非预置入class文件中常量池的内容才能进入方法区运行时常量池，运行期间也可能将新的常量放入池中。

在近三个JDK版本（6、7、8）中， 运行时常量池的所处区域一直在不断的变化， 在JDK6时它是方法区的一部分 7又把他放到了堆内存中 8之后出现了元空间，它又回到了方法区。 其实，这也说明了官方对“永久代”的优化从7就已经开始了。

3.2 特性

class文件中的常量池具有动态性. Java并不要求常量只能在编译时候产生,Java允许在运行期间将新的常量放入方法区的运行时常量池中. String类中的intern()方法就是采用了运行时常量池的动态性.当调用 intern 方法时,如果池已经包含一个等于此 String 对象的字符串,则返回池中的字符串.否则,将此 String 对象添加到池中,并返回此 String 对象的引用.

3.3 可能抛出的异常

运行时常量池是方法区的一部分,所以会受到方法区内存的限制,因此当常量池无法再申请到内存时就会抛出OutOfMemoryError异常.

我们一般在一个类中通过public static final来声明一个常量。这个类被编译后便生成Class文件，这个类的所有信息都存储在这个class文件中。

当这个类被Java虚拟机加载后，class文件中的常量就存放在方法区的运行时常量池中。而且在运行期间，可以向常量池中添加新的常量。如：String类的intern()方法就能在运行期间向常量池中添加字符串常量。

当运行时常量池中的某些常量没有被对象引用，同时也没有被变量引用，那么就需要垃圾收集器回收。

六、直接内存(Direct Memory)

直接内存不是虚拟机运行时数据区的一部分,也不是JVM规范中定义的内存区域,但在JVM的实际运行过程中会频繁地使用这块区域.而且也会抛OOM

在JDK 1.4中加入了NIO(New Input／Output)类,引入了一种基于管道和缓冲区的IO方式,它可以使用Native函数库直接分配堆外内存,然后通过一个存储在堆里的DirectByteBuffer对象作为这块内存的引用来操作堆外内存中的数据. 这样能在一些场景中显著提升性能,因为避免了在Java堆和Native堆中来回复制数据. 综上看来 程序计数器、Java虚拟机栈、本地方法栈是线程私有的，即每个线程都拥有各自的程序计数器、Java虚拟机栈、本地方法区。并且他们的生命周期和所属的线程一样。 而堆、方法区是线程共享的，在Java虚拟机中只有一个堆、一个方法栈。并在JVM启动的时候就创建，JVM停止才销毁。

七、Metaspace (元空间)

在JDK8，元空间的前身Perm区已经被淘汰,在JDK7及之前的版本中，只有Hotspot才有Perm区(永久代),它在启动时固定大小,很难进行调优,并且Full GC时会移动类元信息。 在某些场景下,如果动态加载类过多,容易产生Perm区的OOM. 比如某个实际Web工程中，因为功能点比较多，在运行过程中，要不断动态加载很多的类，经常出现致命错误: Exception in thread ‘dubbo client x.x connector java.lang.OutOfMemoryError: PermGenspac 为解决该问题，需要设定运行参数 -XX:MaxPermSize= l280m 如果部署到新机器上，往往会因为JVM参数没有修改导致故障再现。不熟悉此应用的人排查问题时往往苦不堪言，除此之外，永久代在GC过程中还存在诸多问题。

所以，JDK8使用元空间替换永久代.区别于永久代，元空间在本地内存中分配. 也就是说，只要本地内存足够，它不会出现像永久代中java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space

同样的，对永久代的设置参数PermSize和MaxPermSize也会失效 在JDK8及以上版本中，设定MaxPermSize参数，JVM在启动时并不会报错，但是会提示: Java HotSpot 64Bit Server VM warning:ignoring option MaxPermSize=2560m; support was removed in 8.0 默认情况下，“元空间”的大小可以动态调整，或者使用新参数MaxMetaspaceSize来限制本地内存分配给类元数据的大小. 在JDK8里，Perm 区所有内容中

• 字符串常量移至堆内存
• 其他内容包括类元信息、字段、静态属性、方法、常量等都移动至元空间。

元空间特色

• 充分利用了Java语言规范：类及相关的元数据的生命周期与类加载器的一致
• 每个类加载器都有它的内存区域-元空间
• 只进行线性分配
• 不会单独回收某个类（除了重定义类 RedefineClasses 或类加载失败）
• 没有GC扫描或压缩
• 元空间里的对象不会被转移
• 如果GC发现某个类加载器不再存活，会对整个元空间进行集体回收

GC

• Full GC时，指向元数据指针都不用再扫描，减少了Full GC的时间
• 很多复杂的元数据扫描的代码（尤其是CMS里面的那些）都删除了
• 元空间只有少量的指针指向Java堆
• 这包括：类的元数据中指向java.lang.Class实例的指针;数组类的元数据中，指向java.lang.Class集合的指针。
• 没有元数据压缩的开销
• 减少了GC Root的扫描（不再扫描虚拟机里面的已加载类的目录和其它的内部哈希表）
• G1回收器中，并发标记阶段完成后就可以进行类的卸载

元空间内存分配模型

• 绝大多数的类元数据的空间都在本地内存中分配
• 用来描述类元数据的对象也被移除
• 为元数据分配了多个映射的虚拟内存空间
• 为每个类加载器分配一个内存块列表
  • 块的大小取决于类加载器的类型
  • Java反射的字节码存取器（sun.reflect.DelegatingClassLoader ）占用内存更小
• 空闲块内存返还给块内存列表
• 当元空间为空，虚拟内存空间会被回收
• 减少了内存碎片 最后,从线程共享的角度来看
  • 堆和元空间是所有线程共享的
  • 虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器是线程内部私有的 从这个角度看一下Java内存结构

八、从GC角度看Java堆

堆和方法区都是线程共享的区域，主要用来存放对象的相关信息。我们知道，一个接口中的多个实现类需要的内存可能不一样，一个方法中的多个分支需要的内存也可能不一样，我们只有在程序运行期间才能知道会创建哪些对象，因此， 这部分的内存和回收都是动态的，垃圾收集器所关注的就是这部分内存（本节后续所说的“内存”分配与回收也仅指这部分内存）。而在JDK1.7和1.8对这部分内存的分配也有所不同，下面我们来详细看一下 Java8中堆内存分配如下图：

九、JVM关闭

• 正常关闭：当最后一个非守护线程结束或调用了System.exit或通过其他特定于平台的方式,比如ctrl+c。
• 强制关闭：调用Runtime.halt方法，或在操作系统中直接kill（发送single信号）掉JVM进程。
• 异常关闭：运行中遇到RuntimeException 异常等

在某些情况下，我们需要在JVM关闭时做一些扫尾的工作，比如删除临时文件、停止日志服务。为此JVM提供了关闭钩子（shutdown hocks）来做这些事件。

Runtime类封装java应用运行时的环境，每个java应用程序都有一个Runtime类实例，使用程序能与其运行环境相连。

关闭钩子本质上是一个线程（也称为hock线程），可以通过Runtime的addshutdownhock （Thread hock）向主jvm注册一个关闭钩子。hock线程在jvm正常关闭时执行，强制关闭不执行。

对于在jvm中注册的多个关闭钩子，他们会并发执行，jvm并不能保证他们的执行顺序。

JVM标准和非标准参数

一、标准参数，即在JVM的各个版本中基本不变的，相对比较稳定的参数

• -help
• -server 选择server模式的VM。服务端常使用
• -client 选择client模式的VM。客户端常使用
• -version 输出产品版本并退出
• -showversion 输出产品版本并继续
• -cp 同 -classpath，是其简写模式
• -classpath 指定查找class的路径
• -jar 执行可执行jar包。
• -verbose 打印虚拟机运行信息

java -verbose:[class|gc|jni] {pid} # verbose的冒号后面支持三个参数，即class, gc, jni
-verbose:class #打印加载的class信息
-verbose:gc #在启动参数中加上-verbose:gc当发生gc时，可以打印出gc相关的信息；该信息不够高全面，等同于-XX:+PrintGC。其实只要设置-XX:+PrintGCDetails就会自动带上-verbose:gc和-XX:+PrintGC
-verbose:jni #打印native方法或者其他native interface的调用信息

二、非标准化参数

1.X参数 变化比较小的参数

• -Xint：解释执行
• -Xcomp：第一次使用就编译成本地代码
• -Xmixed：混合模式，JVM自己来决定是否编译成本地代码，默认使用的就是混合模式

2.XX参数 相对不稳定，主要用于JVM调优和Debug

• boolean类型 格式: -XX:[+-] 表示启动或者禁止name属性 比如：-XX:+UseConcMarkSweepGC 表示启用CMS垃圾收集器，-XX:+UseG1GC 表示启用G1垃圾收集器.
• 非Boolean类型 格式：-XX:=表示name属性的值是value 比如：-XX:MaxGCPauseMillis=500 表示GC的最大停顿时间是500毫秒，-XX:GCTimeRatio=19

  -Xms等价于 -XX:InitialHeapSize 初始化队列大小.
  -Xmx 等价于 -XX:MaxHeapSize 最大队列大小.
  -Xss设置堆栈，也是XX参数，等价于-XX:ThreadStackSize

查看进程 jinfo -flag MaxHeapSize PID

按功能分类

内存参数：

-Xmx[value] # -Xmx1g 设置堆内存最大值
-Xms[value] # -Xmx1g 设置堆内存最小值。一般与-Xmx设置一样大
-Xmn[value] # -Xmn256m 设置新生代大小
-Xss[value] # -Xss128k 设置栈空间大小
-XX:SurvivorRatio=[value] # -XX:SurvivorRatio=8 新生代Eden和Survivor划分比例
-XX:PermSize=[value] # -XX:PermSize=128m 设置永久代初始大小。JDK8中已移除
-XX:MaxPermSize=[value] # -XX:MaxPermSize=128m 设置永久代最大值。JDK8中已移除
-XX:MetaspaceSize=[value] # -XX:MetaspaceSize=128m 设置meta区大小。JDK8增加
-XX:MaxMetaspaceSize=[value] # -XX:MaxMetaspaceSize=128m 设置永久代最大值。JDK8中已移除
-XX:ReservedCodeCacheSize # -XX:ReservedCodeCacheSize=128m 用于设置Code Cache大小，JIT编译的代码都放在Code Cache中，若Code Cache空间不足则JIT无法继续编译，并且会去优化，比如编译执行改为解释执行，由此，性能会降低

行为相关参数

-XX:-DisableExplicitGC 

GC参数

-XX:-UseSerialGC # 使用串行垃圾回收器回收新生代
-XX:+UseParNewGC # 使用并行垃圾回收器回收新生代
-XX:ParallerGCThreads # 当使用-XX:+UseParNewGC时，该参数设定GC的线程数，默认与CPU核数相同
-XX:-UseParallelGC # -XX:UseParallelGC = “Parallel Scavenge” + “Serial Old” 使用Parallel Scavenge垃圾回收器
-XX:-UseParallelOldGC # -XX:UseParallelOldGC = “Parallel Scavenge” + “Parallel Old” 用并行垃圾回收器进行full gc
-XX:-UseConcMarkSweepGC # -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:+UseParNewGC（当前常见的垃圾回收器组合） 使用CMS做为垃圾回收器
-Xloggc:[path] # -Xloggc:/opt/logs/mobile/admin.gc.log 设置gc日志位置
-XX:+PrintGC # 打印GC详情
-XX:+PrintGCDetails # 打印GC更详细的信息

G1参数

-XX:+UseG1GC # 使用G1做为垃圾回收器
-XX:MaxGCPauseMillis = n # 设置最大GC暂停时间的目标。这是一个软目标，JVM将尽最大的努力来实现它。
-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent = n # 启动并发GC周期的（整个）堆占用百分比。GC使用它来触发GC，该GC基于整个堆的占用来触发并发GC周期，而不仅仅是世代之一（例如，G1）。值为0表示“进行恒定的GC循环”。默认值为45。
-XX:NewRatio = n # old区/new区的比例，默认为2
-XX:SurvivorRatio=n # eden/survivor的比值，默认为8.
-XX:MaxTenuringThreshold = n # 任职期限的最大值。预设值为15。
-XX:ParallelGCThreads = n # 设置在垃圾回收器的并行阶段使用的线程数。缺省值随运行JVM的平台而异。
-XX:ConcGCThreads = n # 并发垃圾收集器将使用的线程数。缺省值随运行JVM的平台而异。
-XX:G1ReservePercent = n #设置保留为虚假上限的堆数量，以减少升级失败的可能性。预设值为10。
-XX:G1HeapRegionSize = n # 使用G1，Java堆可细分为大小一致的区域。这将设置各个细分的大小。该参数的默认值是根据堆大小按人机工程学确定的。最小值为1Mb，最大值为32Mb。

CMS参数

-XX:-UseConcMarkSweepGC # 使用CMS做为垃圾回收器

性能相关参数

-XX:+AggressiveOpts #打开预期在即将发布的版本中默认的点性能编译器优化
-XX:+OptimizeStringConcat # 尽可能优化String串联操作

debug相关参数

-XX:+PrintFlagsInitial # 显示JVM所有可设置的参数及它们的值
-XX:+PrintFlagsFinal # 显示所有可设置的参数及它们的值  可以设置的参数默认值是不包括诊断或实验系的。要在-XX:+PrintFlagsFinal的输出里看到这两种参数的信息，分别需要显式指定-XX:+UnlockDiagnosticVMOptions和-XX:+UnlockExperimentalVMOptions。例：java -PrintFlagsFinal -version {id} 添加-version是防止被理解成启动java程序
-XX:ErrorFile = [路径] # -XX：ErrorFile = /opt/logs/mobile/admin.error 生成错误文件的路径
-XX:+ShowMessageBoxOnError # 当jvm crash的时候在linux里会启动gdb去分析和调式，适合在测试环境中使用
-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError # OOM的时候dump出内存。
-XX:HeapDumpPath # dump文件位置

串行和并行垃圾回收器

JVM垃圾回收器介绍

一、串行回收器

串行回收器是指使用单线程进行垃圾回收的回收器。每次回收只有一个工作线程，对于并行能力较弱的pc来说，串行回收器的专注性和独占性有较好的性能表现。

特点

• 单线程进行垃圾回收
• 独占式的垃圾回收

优点

• 最古老而且稳定。
• 对于并行能力较弱（cpu核数少）的pc来说效果好。
• 单线程没有线程切换的开销

缺点

可能会产生较长的停顿： 串行回收器回收时，java应用程序中的线程需要暂停等待，等待垃圾回收的完成。这种现象叫“Stop-The-World”.这样造成很差的用户体验，在实时性要求高德应用场景中，这种现象是不能被接受的

新生代串行回收器

回收算法使用复制算法。 使用方法：-XX:+UseSerialGC指定使用新生代串行回收器和老年代串行回收器。

老年代串行回收器

回收算法使用标记删除算法。 缺点：由于老年代的空间比新生代的空间大，所以应用程序可能会因此停顿较长的时间

• -XX:+UseSerialGC 指定使用新生代串行回收器和老年代串行回收器。
• -XX:+UseParNewGC 新生代使用ParNew回收器，老年代串行回收器。
• -XX:+UseParallelGC 新生代使用并行回收器，老年代串行回收器。 Allocation Failure：分配失败 GC是年轻代的GC，FGC是全面GC包括metaspace元数据空间。

二、并行回收器

并行垃圾收集器在串行的基础上作了改进，将单线程改为了多线程进行垃圾回收，这样可以缩短垃圾回收的时间。 当然了，并行垃圾收集器在手机的过程中也会暂停应用程序，这个和串行垃圾回收器是一样的，只是并行执行，速度更快些，暂停的时间更短一些。

ParNew垃圾收集器

ParNew垃圾收集器是工作在年轻代上的，只是将串行的垃圾收集器改为了并行。 通过 -XX:+UseParNewGC 参数设置年轻代使用ParNew回收器，老年代使用的依然是串行收集器。 （-XX:+UseParNewGC -XX:PrintGCDetails -Xms16m -Xmx16m）

ParallelGC垃圾收集器

ParallelGC收集器工作机制和ParNewGC收集器一样，只是在此基础之上，新增了两个和系统吞吐量相关的参数，使得其使用起来更加的灵活和高效。 相关参数如下：

• -XX:+UseParallelGC
  • 年轻代使用ParallelGC垃圾回收器，老年代使用串行回收器。
• -XX:+UseParallelOldGC
  • 年轻代使用ParallelGC垃圾回收器，老年代使用ParallelOldGC垃圾回收器。
• -XX:MaxGCPauseMillis
  • 设置最大的垃圾收集时的停顿时间，单位毫秒
  • 需要注意的是ParallelGC为了达到设置的停顿时间，可能会调整堆大小或其他的参数，如果堆大小设置的较小就会导致GC工作变得很频繁，反而可能会影响到性能
  • 该参数使用需谨慎
• -XX:GCTimeRatio
  • 设置垃圾回收的时间占程序运行时间的百分比，公式为 1/(1+n)
  • 它的值为0～100之间的数字，默认值为99，也就是垃圾回收时间不能超过1%
• -XX:UseAdaptiveSizePolicy
  • 自适应GC模式，垃圾回收器将自动调整新生代，老年代等参数，达到吞吐量、堆大小、停顿时间之间的平衡
  • 一般用于，手动调整参数比较困难的场景，让收集器自动进行调整

命令使用（jps、jstat、jstack、jinfo等）

jps

JVM Process Status Tool,显示指定系统内所有的HotSpot虚拟机进程。

jps [ options ] [ hostid ]

• options:命令行选项
  • -l : 输出主类全名或jar路径
  • -q : 只输出LVMID(进程ID)
  • -m : 输出JVM启动时传递给main()的参数
  • -v : 输出JVM启动时显示指定的JVM参数
• hostid:应为其生成过程报告的主机的主机标识符。所述主机标识 可以包括指示所述通信协议，端口号，和其它实施方式特定的数据的可选组件

jstat

jstat(JVM statistics Monitoring)是用于监视虚拟机运行时状态信息的命令，它可以显示出虚拟机进程中的类装载、内存、垃圾收集、JIT编译等运行数据。

jstat [option] LVMID [interval] [count]
jstat -<option> [-t] [-h<lines>] <vmid> [<interval>] [<count>]

• 参数
  • [option] : 操作参数
  • LVMID : 本地虚拟机进程ID
  • [interval] : 连续输出的时间间隔
  • [count] : 连续输出的次数
• option参数总结
  • -class：显示ClassLoader的相关信息。
  • -compiler：显示JIT编译的相关信息。
  • -gc：显示与GC相关的堆信息。
  • -gccapacity：显示各个代的容量及使用情况。
  • -gccause：显示垃圾收集相关信息（同-gcutil），同时显示最后一次或当前正在发生的垃圾收集的诱发原因。
  • -gcnew：显示新生代信息。
  • -gcnewcapacity：显示新生代大小与使用情况。
  • -gcold：显示老年代与永久代的信息。
  • -gcoldcapacity：显示老年代的大小。
  • -gcmetacapacity：显示元空间的大小。（在java8之前是使用-gcpermcapacity显示永久代的大小）
  • -gcutil：显示垃圾收集信息。
  • -printcompilation：输出JIT编译的方法信息。 以上选项可以输入 jstat -options 查看。 -t 参数可以在输出信息前加一个 Timestamp 列，显示程序的运行时间。 -h 参数可以在周期性数据输出时，输出多少行数据后，跟着输出一个表头信息。 vmid 参数就是Java进程id。 interval 参数用于指定输出统计数据的周期，单位为毫秒。 count 用于指定一共输出多少次数据。

例

• -class 输出java进程13516的ClassLoader相关信息。每秒钟统计一次信息，一共输出2次：

  jstat -class -t 4605 1000 2
  

  

  - Loaded 表示载入了类的数量
  - Bytes表示载入类的合计大小（KB）
  - Unloaded 表示卸载类的数量
  - 第2个Bytes表示卸载类的大小
  - Time表示在加载和卸载类上所花的时间。
  

• -compiler

  jstat -compiler -t 4605
  

  

  • Compiled 表示编译任务执行的次数
  • Failed表示编译失败的次数
  • Invalid 表示编译不可用的次数
  • Time 表示编译后的总耗时
  • FailedType 表示最后一次编译失败的类型
  • FailedMethod 表示最后一次编译失败的类名和方法名。

• -gc

  jstat -gc 4605
  

  - S0C：s0（from）的大小（KB）。 - S1C：s1（from）的大小（KB）。 - S0U：s0（from）已使用的空间（KB）。 - S1U：s1(from)已经使用的空间(KB) - EC：eden区的大小(KB) - EU：eden区已经使用的空间(KB) - OC：老年代大小(KB) - OU：老年代已经使用的空间(KB) - MC：元空间的大小（Metaspace）（KB） - MU：元空间已使用大小（KB） - CCSC：压缩类空间大小（compressed class space）（KB） - CCSU：压缩类空间已使用大小（KB） - YGC：新生代gc次数 - YGCT：新生代gc耗时（秒） - FGC：Full gc次数 - FGCT：Full gc耗时（秒） - GCT：gc总耗时（秒）

• -gccapacity

  jstat -gccapacity 4605
  

  下例显示了各个代的信息，与-gc相比，它不仅输出了各个代的当前大小，也包含了各个代的最大值和最小值。

  - NGCMN：新生代最小（初始化）容量（字节）
  - NGCMX：新生代最大容量（字节）
  - NGC：当前新生代容量（字节）
  - OGCMN：老年代最小容量（字节）
  - OGCMX：老年代最大容量（字节）
  - MCMN：metaspace(元空间)中初始化(最小)的大小 (字节)
  - MCMX ：metaspace(元空间)的最大容量 (字节)
  - CCSMN：最小压缩类空间大小（字节）
  - CCSMX：最大压缩类空间大小（字节）
  

• -gccause

  jstat -gccause 4605
  

  下列显示了最近一次GC的原因以及当前GC的原因：

  - LGCC：上次GC的原因。
  - GCC：当前GC的原因。
  

• -gcnew

  jstat -gcnew 4605
  

  

  - TT：新生代对象晋升到老年代对象的年龄。
  - MTT：新生代对象晋升到老年代对象的年龄最大值。
  - DSS：所需的survivor区大小。
  

• -gcnewcapacity -gcnewcapacity 参数可以详细输出新生代各个区的大小信息：

  jstat -gcnewcapacity 4605
  

  

  - S0CMX：s0区的最大值（KB）。
  - S1CMX：s1区的最大值（KB）。
  - ECMX：eden区的最大值（KB）。
  

• -gcold -gcold 可以用于展现老年代GC的概况。

  jstat -gcold 4605
  

  

• -gcoldcapacity -gcoldcapacity 用于展现老年代的容量信息：

  jstat -gcoldcapacity 4605
  

  

• -gcmetacapacity与-gcpermcapacity -gcpermcapacity 用于展示永久区的使用情况，但是在Java8环境下使用会报错找不到。因为java8的永久区被元空间取而代之。所以要使用 -gcmetacapacity：

  jstat -gcmetacapacity 4605
  

  

• -gcutil -gcutil 用于展示GC回收相关信息：

  jstat -gcutil 4605
  

  

  - S0：s0区使用的百分比。
  - S1：s1区使用的百分比。
  - E：eden 区使用的百分比。
  - O：old区使用的百分比。
  - M：元空间使用的百分比。
  - CCS：压缩类空间使用的百分比。
  

jinfo

jinfo 可以用来查看正在运行的Java运行程序的扩展参数，甚至支持在运行时修改部分参数。它的基本语法为：

jinfo <option> <pid>

其中option可以为以下信息：

• -flag: 打印指定java虚拟机的参数值。
• -flag [+|-]< name >：设置或取消指定java虚拟机参数的布尔值。
• -flag < name >=< value >：设置指定java虚拟机的参数的值。
• 在很多情况下，Java应用程序不会指定所有的JVM参数。而此时，开发人员可能不知道某一个具体的JVM参数的默认值。有了 jinfo 工具，开发人员可以很方便地找到JVM参数的当前值。

例

• 下例显示了新生代对象晋升到老年代对象的最大年龄。在应用程序运行时并没有指定这个参数，但是通过jinfo，可以查看这个参数的当前的值。

jinfo -flag MaxTenuringThreshold 4605

• 显示是否打印GC详细信息

jinfo -flag PrintGCDetails 4605

• 修改部分参数的值，下面是对PrintGCDetails参数的修改

jinfo -flag PrintGCDetails 4605
jinfo -flag +PrintGCDetails 4605
jinfo -flag PrintGCDetails 4605