JVM常见参数和工具以及实战经验

Turman
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JVM调优

1.调优参数

堆栈相关参数

参数含义说明
-Xms100M最小堆大小（初始化堆大小），默认为物理内存的1/64等同于-XX:InitialHeapSize=100M
-Xmn100M最大堆大小，默认为物理内存的1/4等同于-XX:MaxHeapSize=100M
-XX:NewSize=20M新生代最小值 
-XX:MaxNewSize=50M新生代最大值 
-Xmn50M新生代统一值相当于将同时设置了相同的NewSize和MaxNewSize
-XX:SurvivorRatio=8S区和Eden区的比值例如设置-XX:SurvivorRatio=8 相当于(S0+S1): Eden = 2:8
-XX:OldSize=64M设置老年代大小 
-XX:NewRatio=4新生代:老年代的比值例如设置-XX:NewRatio=4相当于新生代比老年代为1:4，也就是新生代占整个堆内存的1/5
-XXPermSize=8m永久代最小值JDK1.8后失效
-XXMaxPermSize=8m永久代最大值JDK1.8后失效
-XX:MetaspaceSize=64m元空间初始值 
-XX:MaxMetaspaceSize=512m元空间最大值 
-Xss1024k线程栈内存大小决定了函数调用的最大深度，超过时会出现 StackOverflowError，默认512~1024kb
-XX:MaxTenuringThreshold=6提升年老代的最大临界值默认值为15

注意：

  • -Xms和-Xmn两个参数设置为相同值，防止内存漂移影响性能
  • 默认元空间大小为物理内存大小

GC相关参数

参数含义说明
-XX:ParllelGCThreads设置ParNew垃圾收集器的垃圾回收线程，默认CPU核心数 
-XX:MaxGCPauseMillis表示每次Parallel Scavenge GC的最大停顿毫秒数（尽量达到）太小的值会导致频繁GC（谨慎使用）
-XX:GCTimeRatio表示希望Parallel Scavenge在GC花费不超过应用程序执行时间的1/(1+nnn)，nnn为大于0小于100的整数。此参数的值表示运行用户代码时间是GC运行时间的nnn倍。
-XX+UseAdptiveSizePolicyParallel Scavenge自适应GC调整策略自适应权衡吞吐量和GC停顿时间，推荐
-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction设置CMS老年代占比达到多少触发Full GC默认 68
-XX:UseCMSCompactAtFullCollection设置CMS在完成Full GC后是否要进行一次内存碎片整理默认开启
-XX:CMSFullGCsBeforeCompaction进行几次Full GC后就进行一次内存碎片整理默认0
-XX:G1HeapRegionSize指定Region大小，范围为1~32M要求为2次幂
-XX:MaxGCPauseMillis=xxx设置G1停顿毫秒数 
-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent设置G1老年代触发Mixed GC的阈值默认为45%，值越小越容易触发
-XX:ConcGCThreads设置并发阶段的线程数 
-XX:G1ReservePercent预留内存，防止晋升失败默认为10%，取值为0~50

调试参数

参数含义说明
-XX:+PrintCommandLineFlags打印出不是默认值的参数（被覆盖的） 
-XX:+PrintGCDetails发生GC时打印详细信息jdk11后使用-Xlog:gc代替
-XX:+PrintGC发生GC时打印简易信息jdk11后使用-Xlog:gc代替
-XX:+PrintGCTimeStamps && -XX:+PrintGCDateStampsGC日志中包含时间信息 
-Xloggc:filenameGC日志输出目录文件信息 
-XX:+PrintHeapAtGCGC时输出前后堆信息 
-Xlog:gc输出GC日志信息jdk11新增
-XX:+PrintTenuringDistributionMinor GC时显示Survivor区各个年龄段对象的大小 
-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError发生OOM是转储heap.hprof快照文件可以拿这个文件进一步分析OOM发生原因
-XX:HeapDumpPath=heap.hprof指定堆内存溢出打印目录表示在当前目录生成一个 heap.hprof文件

2.调优工具

jcmd

用于将诊断命令请求发送到正在运行的Java虚拟机，从JDK 7开始提供，通过它我们可以抓现场堆栈(dump threads)，抓运行时堆内存(dump heap)、采集GC日志、定位高CPU占用问题等

使用示例：

# 查看所有JVM进程
jcmd -l

# 打印指定进程上可用的性能计数器
jcmd 26089 PerfCounter.print

# 打印所有启动类为com.imooc.Application的应用上可用的性能计数器
jcmd com.imooc.Application PerfCounter.print

 

jcmd pid GC.heap_info

  • 作用：打印堆内存信息
  • 备注：包含Metaspance信息，比jstat命令更直观

jcmd_heap_info.png

 

jcmd pid GC.class_histogram

  • 作用：查看每个类示例数量和占用大小
  • 备注：和jmap -histo pid效果一样

jcmd_class_histogram.png

 

jcmd pid Thread.print

  • 作用：查看堆栈信息
  • 备注：和jstack -l命令作用一样

 

jcmd pid GC.heap_dump FILE_NAME

  • 作用：查看并导出heap dump文件，后续可以使用MAT和Visual VM等工具查看，只指定文件名的情况下默认生成在启动的JVM目录中
  • 备注：和jmap -dump:format=b,file=heapdump.phrof pid作用一样

 

 

jcmd pid VM.flags

  • 作用：查看JVM启动参数

jcmd_vm_flags.png

 

jcmd pid VM.command_line

  • 作用：查看JVM启动命令行参数
  • 和jinfo -flags pid 命令类似

 

jhat

jhat（JVM Heap Analysis Tool）用来分析jmap生成的堆Dump，jdk11已经被废弃，建议用其他更强的工具代替。

 

jinfo

主要用来查看与调整JVM参数

扩展：要想查看JVM参数，也可在启动时，指定 -XX:+PrintFlagsFinal ，这样会在启动时将JVM参数打印到日志。

jinfo -flags pid

  • 作用：打印进程JVM参数

 

jmap

jmap全称Java Memory Map，用来展示对象内存映=或堆内存详细信息。

使用示例：

# 展示63120进程的类加载统计信息
jmap -clstats 63120

# 展示63120进程中等待finalization的对象的信息
jmap -finalizerinfo 63120

# 展示63120进程中堆的直方图
jmap -histo 63120

# 展示63120进程堆中存活对象的直方图
jmap -histo:live 63120

# Dump 63120这个进程中的存货对象的堆到dump.hprof文件
jmap -dump:live,format=b,file=dump.hprof 63120

 

jstack

jstack，全称Stack Trace for Java，用于打印当前虚拟机的线程快照（线程快照也叫Thread Dump或者javacore文件），可以用以排查死锁问题。

使用示例：

jstack 63120

jstack -l 63120

 

 

jconsole

JConsole（Java Monitoring and Management Console）是一款基于JMX（Java Management Extensions）的可视化监控、管理工具。它主要通过JMX的MBean（Managed Bean）对系统进行信息收集和参数动态调整。

启动：

jconsole

jconsole_connect.png

注意：

  • 对于本地JVM进程，jconsole会自动搜索，无需用户人工指定；

  • 对于远程连接，需要添加以下启动参数：

    • -Dcom.sun.management.jmxremote 远程开启开关
    • -Dcom.sun.management.jmxremote.port=1808 jmx远程调用端口
    • -Dcom.sun.management.jmxremote.authenticate=false 不开启验证
    • -Dcom.sun.management.jmxremote.ssl=false 不为ssl连接
    • -Djava.rmi.server.hostname=34.126.141.21 服务器所在ip或者域名

对于直接jar命令启动的，输入以下形式的启动参数：

java -Dcom.sun.management.jmxremote -Dcom.sun.management.jmxremote.port=1808 -Dcom.sun.management.jmxremote.authenticate=false -Dcom.sun.management.jmxremote.ssl=false -Djava.rmi.server.hostname=34.126.141.21 -jar xxx.jar

 

对于封装成war包使用tomcat启动的在启动文件 catalina.sh 里面添加:：

JAVA_OPTS="$JAVA_OPTS -Dcom.sun.management.jmxremote -Dcom.sun.management.jmxremote.port=1808 -Dcom.sun.management.jmxremote.authenticate=false -Dcom.sun.management.jmxremote.ssl=false -Djava.rmi.server.hostname=34.126.141.21"

 

使用介绍：

jcosole_detail.png

  • 概览：展示虚拟机运行数据的概要信息，包括堆内存使用量、线程、类、CPU占用率的曲线图。这些曲线图本质上是内存、线程、类等几个页面的信息汇总。
  • 内存：用于监控虚拟机内存的变化趋势，相当于可视化的jstat命令。
  • 线程：监控应用线程的个数波动及状态，当遇到线程停顿的时候可以考虑用这个页面的功能进行分析，相当于可视化的jstack命令。
  • 类：监控应用加载的类的变化趋势。
  • VM概要：展示应用的一些概要信息。
  • MBean：展示应用被JMX管理的Bean。

 

JMC

  • 作为JMX控制台，监控虚拟机MBean提供的数据
  • 可持续收集数据的JFR（Java Flight Recorder），并可作为JFR的可视化分析工具

对于JDK 10及更低版本，JDK内置了JMC，使用如下命令启动：

jmc

功能说明:

JMX

  • 概览：各种概要信息
  • MBean浏览器：展示应用被JMX管理的Bean
  • 触发器：配置触发规则，当规则满足时，就触发某个操作(在操作一栏配置)
  • 系统：查看系统相关信息
  • 内存：查看内存相关信息
  • 线程：查看线程相关信息
  • 诊断命令：可视化使用诊断命令，相当于可视化的jcmd

JFR

  • 自动分析结果：JMC自动给出的优化提议
  • Java应用程序：展示应用的各种执行情况
  • JVM内部：展示JVM层面的执行情况
  • 环境：展示操作系统层面的执行情况
  • 事件：展示录制期间发生的事件

 

VisualVM

官方说VisualVM是一个All-in-One Java Troubleshooting Tool，从JDK 6开始提供，是目前最强大的监控及故障处理程序之一。

启动：

JDK 8或更低版本

对于JDK 8及更低版本，JDK内置了VisualVM。只需执行如下命令即可启动

jvisualvm

 

JDK 9及更高版本

对于JDK 9及更高版本，VisualVM默认不再内置，而是作为一个独立项目维护，因此需要手动下载。独立下载的VisualVM，最低支持JDK 8。

因此，需自行下载。前往 visualvm.github.io/download.ht… 即可下载。其中：

  • zip文件：可适用于各种操作系统
  • dmg文件：可适用于macOS 建议下载zip文件。

下载完成后，解压，并按操作系统启动：

  • 对于非Windows系统：运行如下命令即可启动

    ${visualvm目录}/bin/visualvm

  • 对于Windows系统：执行如下文件即可。

    ${visualvm目录}/bin/visualvm.exe

 

使用:

visualvm.png

  • Overview：展示应用的概要信息，相当于可视化的jps、jinfo

  • Monitor：监控

    • 图表：展示CPU、内存、类、线程等曲线图
    • Perform GC：通知JVM执行垃圾回收
    • Heap Dump：Dump堆，相当于jmap dump命令。点击后，在左侧的heapdump节点上右击另存为，可将其存储为文件。

  • Threads：查看线程状态

    • Thread Dump：Dump线程，相当于jstack。点击后，在左侧的threaddump节点上右击另存为，可将其存储为文件。

  • Sampler：抽样器，可用于实时性能分析

    • CPU抽样：可展示每个线程花费的CPU时间、分析热点方法等
    • 内存抽样：展示堆直方图、每个线程的内存分配

  • Profiler：性能分析，提供了程序运行期方法级的处理器执行时间分析及内存分析

    • CPU性能分析、内存性能分析、JDBC性能分析

    • 还可以配置想检查的范围。

    • 注意点：

      • 执行性能分析，==会对程序运行性能有比较大的影响==，一般不建议在生产环境使用这项功能。可在开发/测试环境去分析并调优，也可用JMC代替，JMC的性能分析能力更强，而且影响相对小很多
      • 类共享（类共享是一种共享类，从而提升加载速度、节省内存的技术）可能会导致执行Profiler的应用崩溃，建议在执行Profiler的应用上添加-Xshare:off，关闭掉类共享。

 

扩展知识

OQL

OQL语法：blog.csdn.net/pange1991/a…

插件

分析堆Dump文件

  • File -Load - 选择hprof - 打开 - 分析

 

3.调优实战

问题1：CPU占用过高问题解决

可能原因：

  1. 无限while循环

常见解决方案：

  • 尽量避免，可以用信号量之后的唤醒
  • 让循环执行慢一点（例如Sleep）

 

  1. 频繁GC

解决方案：降低GC频率

  • 使用合适的垃圾收集器
  • 调整合适的堆栈大小

 

 

  1. 频繁创建爱新对象

解决方案：

  • 合理使用单例模式

 

  1. 序列化和反序列化

解决方案:

  • 合理使用API
  • 选择稳定流行的序列化组件

 

5.正则表达式

正则表达式字符串匹配引擎会发生回溯，不合理的表达式会导致多次回溯从而造成CPU过高

解决方案：

  • 修改表达式，降低回溯发生

 

6.频繁的线程上下文切换

解决方案：

方式1：top + jstack
  1. 先使用top指令查看各个进程cpu使用的情况，获取高进程的pid
  2. 使用 top -Hp pid查询所需进程pid的线程信息
  3. 将查询出的线程id从10进制转换为16进制
printf %f pid
  1. 借助jstack命令将指定线程堆栈信息dump到指定文件
jstack pid > xxx.txt
  1. 使用cat命令查看dump文件的指定线程的详细信息
cat xxx.txt | grep -A 30 8ccc
  • 8ccc是第三步转换为线程pid16进制
  • 该行指令作用是查看搜索xxx.txt中匹配到8ccc的30行文本

 

方式2：JMC
  • 需要开启允许远程连接配置

 

 

 

问题2：内存溢出

内存溢出的可能原因

  1. 堆内存溢出
  2. 栈内存溢出
  3. 方法区内存溢出
  4. 直接内存溢出

 

解决方案：

  1. 设置当发生OOM时生成dump文件：
-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError

使用mat（也可以使用VisualVM）打开dump文件分析

 

 

 

问题3：栈溢出

问题原因

  • -Xss参数分配太少

 

如何同时运行更多的线程？

  1. 减少Xss配置

让每个线程占用的内存减少

-Xss144k

 

2.增加栈能分配的内存总量

栈内存= 机器总内存 - 操作系统内存 - 堆内存 - 方法区内存 - 直接内存

-Xms=10m -Xmx=10m -XX:MetaspaceSize=10m

 

3.尽量杀死其他程序

 

4.修改操作系统对线程的限制

cat /proc/sys/kernel/threads-max
 - 作用：系统支持的最大线程数，表示物理内存决定的理论系统进程数上限，一般很大
 - 修改： sysctl -w kernel.threads-max=7726
=========================================================================================

cat /proc/sys/kernel/pid_max
- 作用：查看系统限制某用户下最多可以运行多少进程或线程
- 修改：sysctl -w kernel.pid_max=65535
=========================================================================================

cat /proc/sys/vm/max_map_count
- 作用：限制一个进程可以拥有的虚拟内存数量
- 修改：sysctl -w vm.max_map_count=262144

=========================================================================================

ulimit -u
- 作用：查看用户最多可启动的进程数量
- 修改：ulimit -u 65535
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