JVM
一、JVM常用参数
java -Xms2048M -Xmx2048M -Xmn1024M -Xss512K -XX:MetaspaceSize=256M -XX:MaxMetaspaceSize=256M -jar XXX.jar
| 含义 | 参数 | 备注 |
|---|---|---|
| 每个线程的栈大小 | -Xss | |
| 堆初始大小 | -Xms | 堆的初始可用大小，默认为物理内存的1/64 |
| 堆最大大小 | -Xmx或-XX:MaxHeapSize=size | 为了避免在运行时频繁调整Heap的大小，通常-Xms与-Xmx的值设成一样 |
| -XX:MinHeapFreeRation | 当空余堆内存小于40%时，JVM会增大堆内存到-Xmx指定的大小，可以使用此参数来调整这个比例 | |
| -XX:MaxHeapFreeRation | 当空余堆内存大于70%时，JVM会减小堆内存的大小到-Xms指定的大小，可以使用此参数来调整这个比例 | |
| 新生代大小 | -Xmn 或 （-XX:NewSize=size -XX:MaxNewSize=size） | -XX:NewSize=size设置新生代初始大小，-XX:MaxNewSize=size设置新生代最大大小，而-Xmn相当于同时指定初始和最大 |
| 幸存区比例（动态） | -XX:InitialSurvivorRatio=ratio -XX:+UseAdaptiveSizePolicy | 某些垃圾收集器可以将幸存区比例设置为一个动态值 |
| 幸存区比例 | -XX:survivorRatio=ratio | 默认值为8，代表eden区占新生代比重为80%，其余from和to区分别10% |
| 晋升阈值 | -XX:maxTenuringThreshold=threshold | 该值允许的最大值也和垃圾收集器有关 |
| 打印晋升详情 | -XX:+PrintTenuringDistribution | 如果对象发生晋升，将会被打印出来 |
| GC详情 | -XX:+PrintGCDetails -verbose:gc | 发生GC时，打印详情 |
| FullGC前MinorGC | -XX:+ScavengeBeforeFullGC | |
| 元空间最大值 | -XX:MaxMetaspaceSize=N | 默认-1， 即不限制，或者说只受限于本地内存大小 |
| -XX:MetaspaceSize=N | 指定元空间触发Fullgc的初始阈值(元空间无固定初始大小)， 以字节为单位，默认是21M左右 | |
| 串池最大桶数量 | -XX:StringTableSize=200000 | 将串池中桶的个数调整为20万个(StringTable的数据结构为HashTable，使用数组+链表来存储数据，桶的个数实际就是数组的大小) |
| 打印串池信息 | -XX:PrintStringTableStatistics | |
| 禁用显式的GC | -XX:+DisableExplicitGC | 即让 System.gc() 失效，但这个参数可能会影响直接内存的回收，直接内存只能等待真正的GC时才会回收，此时，可以手动的回收直接内存：参考UnSafe.freeMemory(addr)，另注：System.gc()触发的是full GC |
| 使用串行垃圾收集器 | -XX:+UseSerialGC | Serial（新生代-复制算法） + SerialOld（老年代：标记整理） |
二、线程运行诊断
1、cpu占用过高
- 用top定位哪个进程对cpu占用过高
- ps H -eo pid,tid,%cpu | grep 进程id（用ps命令进一步定位是哪个线程引起的cpu占用过高）
- jstack 进程id（可以根据线程id找到有问题的线程，进一步定位到有问题的源代码行数）
三、垃圾回收
Memory Analyzer (MAT)
专业的Java堆分析工具，可以帮助找到内存泄漏，节约内存占用
1、如何判断对象可以回收
- 引用计数法
- 可达性分析算法，GC Root：
- 系统核心类
- 本地方法中引用的java对象
- 被同步锁锁住的对象
- 活动线程所使用的对象（即：栈帧局部变量所引用的对象）
2、五种引用
- 强引用：只有所有的GC Roots对象都不通过强引用引用该对象，该对象才能被垃圾回收
- 软引用(SoftReference)：当垃圾回收发生时，若发现回收后内存仍然不足，会回收软引用对象
鉴于软应用本身也会占用内存，可以配合引用队列来释放软引用自身 - 弱引用(WeekReference)：当垃圾回收发生时，弱引用关联的对象一定会被回收
- 虚引用(PhantomReference)：必须配合引用队列使用，主要配合 ByteBuffer 使用，被虚引用引用的对象回收时，会将虚引用入队，由Reference Handler线程调用虚引用相关方法释放直接内存
- 终结器引用(FinalReference)：无需手动编码，但其内部配合引用队列使用，在垃圾回收时，终结器引用入队（被引用对象暂时没有被回收），再由Finalizer线程通过终结器引用找到被引用对象并调用它的finalize方法，第二次GC时才能回收被引用对象
3、垃圾回收算法
- 标记清除：对可回收的对象做标记，随之清除其所占内存（并不是真正的清除，只将该内存的起始-结束地址记录到可用空间的记录表），该算法会造成内存碎片，影响大对象的存储
- 标记整理：对可回收的对象做标记，并将后面存活的对象移动到该对象地址所在区域，涉及到对象的移动，且由于对象的地址发生改变，引用该对象的局部变量等也需要做相应修改，比较耗时
- 复制：复制算法将空间划分为两个区域，将所有存活的对象从from区域复制到to区域，然后清除from区域的内存，将两个区域交换。
4、分代垃圾回收（针对不同的区域采用不同的回收算法）
- 新生代：针对对象存活期短，每次GC后存活的对象较少，使用复制算法，同时将新生代划分为三个区域eden，from，to，并调整各个区域的内存比例（默认8 1 1），以求达到最大空间利用效率
- 老年代：标记清除算法，或 标记整理算法
- 对象首先分配在eden区
- eden区空间不足时，触发minor gc，eden和from存活的对象使用copy算法复制到to区，存活的对象年龄+1，清除eden和from区的死亡对象，随后交换from区和to区（只是from和to这两个指针对各自区域的指向发生交换，两个内存区域实际未动）
- minor gc 会引发 stop the world，暂停所有用户线程：新生代垃圾回收使用复制算法，期间对象的地址会发生变化，如果不暂停用户线程，会发生混乱
- 新生代对象年龄超过阈值时，晋升到老年代，默认最大阈值为15（每个对象中使用4个bit位记录其年龄）
- 在新生代对象要晋升到老年代时，晋升进入老年代对象的大小 > 老年代的可用空间，这个时候会触发Full GC，如果老年代空间仍然不足，报 OutOfMemoryError
5、垃圾回收器
- 串行
- 单线程
- 适用于堆内存较小的机器，比如个人电脑
- 吞吐量优先
- 多线程
- 适用于堆内存较大，多核CPU的机器
- 让单位时间内，Stop the World的时间最短（例如一小时内：0.2 + 0.2 = 0.4s）
- 响应时间优先
- 多线程
- 适用于堆内存较大，多核CPU的机器
- 尽可能让单次 Stop the world 的时间最短（例如一小时内：0.1 + 0.1 + 0.1 + 0.1 + 0.1 = 0.5s）
| 名称 | 参数 | 备注 |
|---|---|---|
| 使用串行垃圾收集器 | -XX:+UseSerialGC | Serial（新生代-采用复制算法） + SerialOld（老年代-采用标记整理算法） |
| 使用吞吐量优先垃圾收集器：ParallelGC | -XX:+UseParallelGC -XX:+UseParallelOldGC | -XX:+UseParallelGC（新生代-采用复制算法） -XX:+UseParallelOldGC（老年代-采用标记整理算法），这两个收集器只要开启其中一个，另一个会自动启用 |
| 选项 | -XX:ParallelGCThreads=n | 指定该垃圾收集器工作时的垃圾收集线程数 |
| 开关 | -XX:+UseAdaptiveSizePolicy | 采用自适应的大小调整策略，允许该收集器动态调整新生代各区的比例，以及对象晋升老年代的年龄阈值 |
| 可选目标（二选一） | -XX:GCTimeRatio=ratio | 吞吐量目标，默认值为99，计算公式：1/(1+ratio)，例如当ratio=99，则目标为0.01，表示单位时间内用于垃圾收集的时间不能超过运行时间的1%，运行100分钟则不能超过1分钟，如果超过这个值，该收集器会尝试调整堆的大小（一般会调大，通过减少GC次数来增大吞吐量），使之达到这个目标（实际情况中0.01的目标较难达到，参考值19即0.05） |
| 可选目标（二选一） | -XX:MaxGCPauseMillis=ms | 最大STW目标，默认值200ms |
| 使用响应时间优先的垃圾收集器 | -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:+UseParNewGC | -XX:+UseConcMarkSweepGC（老年代-采用标记清除算法），-XX:+UseParNewGC（新生代-采用复制算法），但是CMS有可能会并发失败（由于标记清除算法导致的内存碎片过多），当并发失败时，其退化为使用一次SerialOld（老年代-标记整理算法，单线程，串行）来收集垃圾，垃圾回收的时间将会飙升，随后重新使用CMS |
| 初始标记时受到这两个参数影响 | -XX:ParallelGCThreads=n -XX:ConcGCThreads=threads | n设置JVM的总线程数（用户线程+垃圾收集线程，参考值：机器CPU核数），threads设置垃圾收集线程数，参考值n/4 |
| 老年代GC的百分比条件：浮动垃圾 | -XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=percent | percent默认值65，由于垃圾收集线程和用户线程并发执行，在真正清理垃圾时，用户线程会产生新的垃圾，称为浮动垃圾，所以垃圾收集线程不应该等到内存不足时才开始工作（否则浮动垃圾无法存放，违背了该垃圾收集器并发的主旨），必须为垃圾收集线程设置一个条件：当老年代内存占比超过percent时，垃圾收集线程就开始工作 |
| 开关 | -XX:+CMSScavengeBeforeRemark | 由于当CMS执行到重新标记时，由于新生代对象可能会引用老年代对象，需要对整个堆做一次可达性分析，但新生代的对象数量较多且生命周期短，可能等CMS工作完成后就死亡了，如此CMS便做了无用功，对性能影响较大，可以用此参数开启当CMS重新标记前对新生代执行一次GC，减轻重新标记时的压力（由ParNew垃圾收集器执行） |
吞吐量优先的垃圾收集器：Parallel
为并行收集，当它工作时，用户线程全部暂停，Parallel使用多个线程收集垃圾。
响应时间优先的垃圾收集器：ConcMarkSweep
简称CMS，为并发收集，当垃圾收集工作进行时，只有某些阶段需要STW，另外的阶段可以和用户线程并发执行
4、G1 垃圾收集器
- 适用场景：
- 同时注重吞吐量（Throughput）和低延迟（Low latency），默认的暂停目标是200ms
- 超大堆内存，会将堆划分为多个大小相等的Region，每个Region都可以独立的作为eden，survivor，old
- 整体上是标记+整理算法，两个区域（Region）之间是复制算法
- 相关JVM参数
| 名称 | 参数 | 备注 |
|---|---|---|
| 开关 | -XX:+UseG1GC | 使用G1作为垃圾收集器，G1在jdk9及其以后成为默认的垃圾收集器 |
| 调整Region的大小 | -XX:G1HeapRegionSize=size | G1垃圾收集器将堆内存划分为多个大小相等的Region，此参数用于调整每个Region的大小 |
| 最大暂停时间 | -XX:MaxGCPauseMillis=time |
第一阶段：新生代垃圾回收
第二阶段：新生代垃圾回收+并发标记
- 在Young GC时会进行GC Root的初始标记
- 老年代占用堆空间比例达到阈值时，进行并发标记（不会STW），由此参数决定：
-XX:initiatingHeapOccupancyPercent=percent（默认值45：当所有老年代Region占用到整个堆空间45%时）
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第三阶段：混合收集 - 会对eden，survivor，old区进行全面的垃圾回收
- 最终标记（Remark）会STW：在第二阶段混合标记时，可能会漏掉一些对象，必须进行最终标记
- 拷贝存活（Evacuation）会STW
- 相关参数：
-XX:MaxGCPauseMillis=ms，针对老年代回收时间可能会过长的问题，收集器会根据这个参数挑选一些回收价值较高的Region进行存活对象拷贝
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