JVM性能优化 初识JVM

一、我们为什么要对JVM做优化

在本地开发环境中我们很少会遇到需要对JVM进行优化的需求，但是到了生产环境，我们可能会有下面的需求：

  • 运行的应用“卡住了”，日志不输出，程序没有反应

  • 服务器的CPU负载突然升高

  • 在多线程应用下，如何分配线程的数量？

本次使用的JDK版本为1.8

二、JVM的运行参数

在jvm中有很多的参数可以进行设置，这样可以让jvm在各种环境中都能够高效的运行，绝大部分的参数保持默认即可。

2.1 三种参数类型

jvm的参数类型分为三类，分别是：

  • 标准参数

    1. -help

    2. -version

       

  • -X参数（非标准参数）

    1. -Xint

    2. -Xcomp

       

  • -XX参数（使用率较高）

    1. -XX:newSize

    2. -XX:+UseSerialGC

2.2 标准参数

jvm的标准参数，一般都是很稳定的，在未来的JVM版本中不会改变，可以使用 java -help 检索出所有的标准参数

  1.  

  2. 用法: java [-options] class [args...]

  3. (执行类)

  4. 或 java [-options] -jar jarfile [args...]

  5. (执行 jar 文件)

  6. 其中选项包括:

  7. -d32 使用 32 位数据模型 (如果可用)

  8. -d64 使用 64 位数据模型 (如果可用)

  9. -server 选择 "server" VM

  10. 默认 VM 是 server.

  11.  

  12. -cp <目录和 zip/jar 文件的类搜索路径>

  13. -classpath <目录和 zip/jar 文件的类搜索路径>

  14. 用 ; 分隔的目录, JAR 档案

  15. 和 ZIP 档案列表, 用于搜索类文件。

  16. -D<名称>=<值>

  17. 设置系统属性

  18. -verbose:[class|gc|jni]

  19. 启用详细输出

  20. -version 输出产品版本并退出

  21. -version:<值>

  22. 警告: 此功能已过时, 将在

  23. 未来发行版中删除。

  24. 需要指定的版本才能运行

  25. -showversion 输出产品版本并继续

  26. -jre-restrict-search | -no-jre-restrict-search

  27. 警告: 此功能已过时, 将在

  28. 未来发行版中删除。

  29. 在版本搜索中包括/排除用户专用 JRE

  30. -? -help 输出此帮助消息

  31. -X 输出非标准选项的帮助

  32. -ea[:<packagename>...|:<classname>]

  33. -enableassertions[:<packagename>...|:<classname>]

  34. 按指定的粒度启用断言

  35. -da[:<packagename>...|:<classname>]

  36. -disableassertions[:<packagename>...|:<classname>]

  37. 禁用具有指定粒度的断言

  38. -esa | -enablesystemassertions

  39. 启用系统断言

  40. -dsa | -disablesystemassertions

  41. 禁用系统断言

  42. -agentlib:<libname>[=<选项>]

  43. 加载本机代理库 <libname>, 例如 -agentlib:hprof

  44. 另请参阅 -agentlib:jdwp=help 和 -agentlib:hprof=help

  45. -agentpath:<pathname>[=<选项>]

  46. 按完整路径名加载本机代理库

  47. -javaagent:<jarpath>[=<选项>]

  48. 加载 Java 编程语言代理, 请参阅 java.lang.instrument

  49. -splash:<imagepath>

2.2.1 实战

1：查看jvm版本

  1.  

  2. java version "1.8.0_201"

  3. Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_201-b09)

  4. Java HotSpot(TM) Server VM (build 25.201-b09, mixed mode)

  5. [root@localhost ~]#

2：通过-D设置系统属性参数

  1. /**

  2. * @program: hgyq_app

  3. * @ClassName TestJvm

  4. * @description:

  5. * @author: lyy

  6. * @create: 2020-04-21 10:49

  7. * @Version 1.0

  8. **/

  9. public class TestJvm {

  10.  

  11. public static void main(String[] args) {

  12. String str = System.getProperty("str");

  13. if(str == null){

  14. System.out.println("muxiaonong");

  15. }else{

  16. System.out.println(str);

  17. }

  18. }

  19. }

编译、测试：

  1. # 编译

  2. [root@localhost ~]# javac TestJvm.java

  3.  

  4. #测试

  5. [root@localhost ~]# java TestJvm

  6. muxiaonong

  7. [root@localhost ~]# java -Dstr=520 TestJvm

  8. 520

2.2.2 -server与-client参数

可以通过 -server 或 -client 设置jvm的运行参数

  • 他们的区别是Server VM的初始堆空间会大一些，默认使用的是并行垃圾回收器，启动慢运行快

  • Client VM相对来讲会保守一些，初始堆空间会小一些，使用串行的垃圾回收器，它的目标是为了让JVM的启动速度更快，但运行速度会比Serverm模式慢些

  • JVM在启动的时候会根据硬件和操作系统自动选择使用Server还是Client的JVM

  • 32位操作系统 1.如果是Windows系统，不论硬件配置如何，都默认使用Client类型的JVM 2.如果是其他操作系统上，机器配置有2GB以上的内存同时有2个以上的CPU的话默认使用server模式，否则使用client模式

  • 64位操作系统

    1. 只有server类型，不支持client类型

测试（本机是32位操作系统）：

  1. # 参数操作系统位数

  2. [root@localhost ~]# cat /proc/version

  3. Linux version 2.6.32-358.el6.i686 (mockbuild@c6b8.bsys.dev.centos.org) (gcc version 4.4.7 20120313 (Red Hat 4.4.7-3) (GCC) ) #1 SMP Thu Feb 21 21:50:49 UTC 2013

  4.  

  5. #设置Jvm的运行参数

  6. [root@localhost ~]# java -client -showversion TestJvm

  7. [root@localhost ~]# java -server -showversion TestJvm

 

2.3 -X参数

jvm的 -X参数 是非标准的参数，在不同版本的jvm中，参数可能会有所不用，可以通过 java-X参看非标准参数

  1. [root@localhost ~]# java -X

  2. -Xmixed 混合模式执行 (默认)

  3. -Xint 仅解释模式执行

  4. -Xbootclasspath:<用 ; 分隔的目录和 zip/jar 文件>

  5. 设置搜索路径以引导类和资源

  6. -Xbootclasspath/a:<用 ; 分隔的目录和 zip/jar 文件>

  7. 附加在引导类路径末尾

  8. -Xbootclasspath/p:<用 ; 分隔的目录和 zip/jar 文件>

  9. 置于引导类路径之前

  10. -Xdiag 显示附加诊断消息

  11. -Xnoclassgc 禁用类垃圾收集

  12. -Xincgc 启用增量垃圾收集

  13. -Xloggc:<file> 将 GC 状态记录在文件中 (带时间戳)

  14. -Xbatch 禁用后台编译

  15. -Xms<size> 设置初始 Java 堆大小

  16. -Xmx<size> 设置最大 Java 堆大小

  17. -Xss<size> 设置 Java 线程堆栈大小

  18. -Xprof 输出 cpu 配置文件数据

  19. -Xfuture 启用最严格的检查, 预期将来的默认值

  20. -Xrs 减少 Java/VM 对操作系统信号的使用 (请参阅文档)

  21. -Xcheck:jni 对 JNI 函数执行其他检查

  22. -Xshare:off 不尝试使用共享类数据

  23. -Xshare:auto 在可能的情况下使用共享类数据 (默认)

  24. -Xshare:on 要求使用共享类数据, 否则将失败。

  25. -XshowSettings 显示所有设置并继续

  26. -XshowSettings:all

  27. 显示所有设置并继续

  28. -XshowSettings:vm 显示所有与 vm 相关的设置并继续

  29. -XshowSettings:properties

  30. 显示所有属性设置并继续

  31. -XshowSettings:locale

  32. 显示所有与区域设置相关的设置并继续

  33.  

  34. -X 选项是非标准选项, 如有更改, 恕不另行通知。

2.3.1 -Xint、-Xcomp、-Xmixed

  • 在解释模式下(interpreted mode)下， -Xint标记会强制JVM执行所有的字节码，但是会降低运行速度，通常低10倍或更多

     

  • -Xcomp参数与它（ -Xint）正好相反，JVM在第一次使用时会把所有的字节码编译成本地代码，从而带来最大程度的优化

     

    1. 很多应用在使用 -Xcomp也会有一些性能损失，不过会比使用 -Xint 损失的少，原因是 -Xcomp没有让JVM启动JIT编译器的全部功能，JIT编译器可以对是否需要编译做判断，如果所有代码进行编译的话，对于一些只执行一次的代码就没有意义了

  • -Xmixed是混合模式，将解释模式与编译模式进行混合使用，由jvm自己决定，这是jvm默认的模式，也是推荐使用的模式

     

示例：强势设置运行模式

  1. # 强制设置为解释模式

  2. [root@localhost ~]# java -showversion -Xint TestJvm

  3.  

  4. # 强制设置为编译模式

  5. # 注意：在编译模式下，第一次执行会比

  6. [root@localhost ~]# java -showversion -Xcomp TestJvm

  7.  

  8. # 默认的混合模式

  9. [root@localhost ~]# java -showversion -Xmixed TestJvm

 

2.4 -XX参数

-XX参数也是非标准参数，主要用于jvm的调优和debug操作 -XX参数的使用有2种方式，一种是boolean类型，一种是非boolean类型：

  • boolean类型

     

    1. 格式： -XX:[+-]<name>标识启用或禁用 <name>属性，+表示开启，-表示关闭

    2. 如：-XX:+DisableExplicitGC 表示禁用手动调用gc操作，也就是说调用System.gc()无效

       

  • 非boolean类型

     

    1. 格式： -XX:<name>=<value>表示 <name>属性的值为 <value>

    2. 如：-XX:NewRatio=1表示新生代和老年代的比值

       

  • 是否打印GC收集细节

     

    1. -XX:+PrintGCDetails

    2. -XX:-PrintGCDetails

       

  • 是否使用串行垃圾收集器

     

    1. -XX:+UseSerialGC

    2. -XX:-UserSerialGC

在这里配置-XX:属性值后再启动我们的main方法

2.5 -Xms与-Xmx参数

-Xms与-Xmx分别是设置jvm的堆内存的初始大小和最大大小 -Xmx2048m：等价于-XX:MaxHeapSize，设置JVM最大堆内存为2048M -Xms512m：等价于-XX:InitialHeapSize，设置JVM初始堆内存为512M 适当的调整jvm的内存大小，可以充分利用服务器资源，让程序跑的更快 示例：

  1. [root@localhost ~]# java -Xms512m -Xmx2048m TestJvm

  2. muxiaonong

2.6 查看jvm的运行参数

有些时候我们需要查看jvm的运行参数，这个需求可能会存在2种情况：第一，运行java命令时打印出运行参数；第二，查看正在运行的java进程的参数；

2.6.1 运行java命令时打印参数

java -XX:+PrintFlagsFinal -version

 

在上述的信息可以看出，参数有boolean类型和数字类型，值的操作符是 =或者 :=，分别代表默认值和被修改的值

三、JVM的内存模型

jvm的内存模型在1.7和1.8有较大的区别，虽然本文中是以1.8为例进行讲解，但是我们也会对1.7的内存模型有所了解。所以我们先来了解一下1.7在学习1.8的内存模型

3.1、jdk1.7的堆内存模型

 

  • Young 年轻区（代）

    Young区域被划分为三部分，Eden区和两个大小严格相同的Survivor区，其中，Survivor区间中，某一时刻只有其中一个是被使用的，另外一个留做垃圾收集时复制对象用，在Eden区间变满的时候，GC就会将存活的对象移到空闲的Survivor区间中，根据JVM的策略，在经过几次垃圾收集后，任然存活于Survivor的对象被移动到Tenured区间。

     

  • Tenured 年老区

    Tenured 区主要保存生命周期长的对象，一般是一些老的对象，当一些对象在Young复制转移一定的次数以后，对象就会被转移到Tenured区，一般如果系统中用了application级别的缓存，缓存中的对象往往会被转移到这一区间

     

  • Perm 永久区

    Perm代主要保存 class、method、filed对象，这部分的空间一般不会溢出，除非一次性加载了很多的类，不过在设计到热部署的应用服务器的时候，有时候会遇到 java.lang.OutOfMempryError：PermGenSpace的错误，造成这个错误的很大原因就有可能是每次都重新部署，但是重新部署后，类的class没有被卸载掉，这样就造成了大量的class对象保存在perm中，这种情况下，一般重新启动应用服务器可以解决问题

     

  • Virtual区

    最大内存和初始内存的差值，就是 Virtual区

     

3.2、jdk1.8的堆内存模型

 

由上图可以看出，jdk1.8的内存模型是 由2部分组成，年轻代 + 年老代 年轻代：Eden + 2*Survivor 年老代：OldGen 在jdk1.8中变化最大的Perm区，用Metaspace（元数据空间）进行了替换

 

需要特别说明的是：Metaspace所占用的内存空间不是在虚拟机内部，而是在本地内存空间中，这也是与1.7的永久代最大的区别

为什么要废弃1.7中的永久区？

关于为什么会废弃1.7中的永久区 ，我们在官网中可以看到说明，官网地址：http://openjdk.java.net/jeps/122

This is part of the JRockit and Hotspot convergence effort. JRockit customers do not need to configure the permanent generation (since JRockit does not have a permanent generation) and are accustomed to not configuring the permanent generation.

# 移除用永久代是为融合Hot Spot JVm与JRockit VM 而做出的努力，因为Jrockit没有永久代，不需要配置永久代

在我们现实使用中，由于永久代内存经常不够用或发生内存泄露，报出异常 java.lang.OutOfMempryError：PermGen，因此将永久区废弃，而改用元空间，改为了使用本地内存空间

3.4、通过jstat命令进行查看 堆内存使用情况

jstat 命令可以查看堆内存各部分的使用量，以及加载类的数量，命令的格式如下：

3.4.1 查看class加载统计

[root@localhost ~]# jstat -class 20736说明：
方法描述
Loaded 加载class的数量
Bytes 所占用空间大小
Unloaded 未加载数量
Bytes 未加载占用空间
Time 时间

 

3.4.2 查看编译统计

[root@localhost ~]# jstat -compiler 20736

 

 

方法描述
Compiled 编译数量
Failed 失败数量
Invalid 不可用数量
Time 时间
FailedType 失败类型
FailedMethod 失败的方法

3.4.3 垃圾回收统计

[root@localhost~]#jstat-gc20736 S0C：第一个Survivor区的大小（KB） S1C：第二个Survivor区的大小（KB） S0U：第一个Survivor区的使用大小（KB） S1U：第二个Survivor区的使用大小（KB） EC：Eden区的大小（KB） EU：Eden区的使用大小（KB） OC：Old区大小（KB） OU：Old区使用大小（KB） MC：方法区大小（KB） MU：方法区使用大小（KB） CCSC：压缩类空间大小（KB） CCSU：压缩类空间使用大小（KB） 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

 

posted @ 2020-04-28 15:06  菜菜聊架构  阅读(197)  评论(0)  编辑  收藏  举报