JVM笔记----JVM调优

一、JVM调优概述

1.1、何时需要做JVM调优

1. heap 内存（老年代）持续上涨达到设置的最大内存值；
2. Full GC 次数频繁；
3. GC 停顿时间过长（超过1秒）；
4. 应用出现OutOfMemory 等内存异常； 
5. 应用中有使用本地缓存且占用大量内存空间； 
6. 系统吞吐量与响应性能不高或下降；

1.2、JVM调优原则

1. 多数的Java应用不需要在服务器上进行JVM优化；
2. 多数导致GC问题的Java应用，都不是因为我们参数设置错误，而是代码问题；
3. 在应用上线之前，先考虑将机器的JVM参数设置到最优（最适合）；
4. 减少创建对象的数量；
5. 减少使用全局变量和大对象；
6. JVM优化是到最后不得已才采用的手段；
7. 在实际使用中，分析GC情况优化代码比优化JVM参数更好；

1.3JVM调优目标

1. GC低停顿；
2. GC低频率；
3. 低内存占用； 
4. 高吞吐量;

1.4、JVM调优量化目标（示例）

1.  Heap 内存使用率 <= 70%;
2. Old generation内存使用率<= 70%;
3. avgpause <= 1秒; 
4. Full gc 次数0 或 avg pause interval >= 24小时 ;

注意：不同应用，其JVM调优量化目标是不一样的。

二、JVM调优参数配置 

2.1、什么是虚拟机参数配置

在虚拟机运行的过程中，如果可以跟踪系统的运行状态，那么对于问题的故障排查会有一定的帮助，为此，在虚拟机提供了一些跟踪系统状态的参数，使用给定的参数执行Java虚拟机，就可以在系统运行时打印相关日志，用于分析实际问题。我们进行虚拟机参数配置，其实就是围绕着堆、栈、方法区、进行配置，而最多的就是关于堆内存中新生代和老年代的参数配置。

2.2、JVM调优的一般步骤

      第1步：分析GC日志及dump文件，判断是否需要优化，确定瓶颈问题点；

      第2步：确定JVM调优量化目标；

      第3步：确定JVM调优参数（根据历史JVM参数来调整）；

      第4步：调优一台服务器，对比观察调优前后的差异；

      第5步：不断的分析和调整，直到找到合适的JVM参数配置；

      第6步：找到最合适的参数，将这些参数应用到所有服务器，并进行后续跟踪。

2.3、JVM调优重要参数解析 

-Xms12g：初始化堆内存大小为12GB。

-Xmx12g：堆内存最大值为12GB 。

-Xmn2400m：新生代大小为2400MB，包括 Eden区与2个Survivor区。

-XX:SurvivorRatio=1：Eden区与一个Survivor区比值为1:1。

-XX:MaxDirectMemorySize=1G：直接内存。报java.lang.OutOfMemoryError: Direct buffer memory 异常可以上调这个值。

-XX:+DisableExplicitGC：禁止运行期显式地调用 System.gc() 来触发fulll GC。

注意: Java RMI的定时GC触发机制可通过配置-Dsun.rmi.dgc.server.gcInterval=86400来控制触发的时间。

-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=60：老年代内存回收阈值，默认值为68。

-XX:ConcGCThreads=4：CMS垃圾回收器并行线程线，推荐值为CPU核心数。

-XX:ParallelGCThreads=8：新生代并行收集器的线程数。

-XX:+PrintGC 每次触发GC的时候打印相关日志
-XX:+UseSerialGC 串行回收
-XX:+PrintGCDetails 更详细的GC日志

-XX:MaxTenuringThreshold=10：设置垃圾最大年龄。如果设置为0的话，则年轻代对象不经过Survivor区，直接进入年老代。对于年老代比较多的应用，可以提高效率。如果将此值设置为一个较大值，则年轻代对象会在Survivor区进行多次复制，这样可以增加对象再年轻代的存活时间，增加在年轻代即被回收的概论。

-XX:CMSFullGCsBeforeCompaction=4：指定进行多少次fullGC之后，进行tenured区 内存空间压缩。

-XX:CMSMaxAbortablePrecleanTime=500：当abortable-preclean预清理阶段执行达到这个时间时就会结束。

设置最大堆内存： -Xms5m -Xmx20m -XX:+PrintGCDetails -XX:+UseSerialGC -XX:+PrintCommandLineFlags

设置新生代与老年代优化参数：-Xmn 新生代大小，一般设为整个堆的1/3到1/4左右
-XX:SurvivorRatio 设置新生代中eden区和from/to空间的比例关系n/1

设置新生代比例参数：-Xms20m -Xmx20m -Xmn1m -XX:SurvivorRatio=2 -XX:+PrintGCDetails -XX:+UseSerialGC

设置新生代与老年代参数：-Xms20m -Xmx20m -XX:SurvivorRatio=2 -XX:+PrintGCDetails -XX:+UseSerialGC
-Xms20m -Xmx20m -XX:SurvivorRatio=2 -XX:+PrintGCDetails -XX:+UseSerialGC
-XX:NewRatio=2

总结:不同的堆分布情况，对系统执行会产生一定的影响，在实际工作中，应该根据系统的特点做出合理的配置，基本策略：尽可能将对象预留在新生代，减少老年代的GC次数。除了可以设置新生代的绝对大小(-Xmn),可以使用(-XX:NewRatio)设置新生代和老年代的比例:-XX:NewRatio=老年代/新生代

2.4、触发Full GC的场景及应对策略

年轻代空间（包括 Eden 和 Survivor 区域）回收内存被称为 Minor GC，对老年代GC称为MajorGC，而Full GC是对整个堆来说的，在最近几个版本的JDK里默认包括了对永生带即方法区的回收（JDK8中无永生带了），出现Full GC的时候经常伴随至少一次的Minor GC,但非绝对的。MajorGC的速度一般会比Minor GC慢10倍以上。

触发Full GC的场景及应对策略： 

      1.System.gc()方法的调用，应对策略：通过-XX:+DisableExplicitGC来禁止调用System.gc ;

      2.老年代代空间不足，应对策略：让对象在Minor GC阶段被回收，让对象在新生代多存活一段时间，不要创建过大的对象及数组;

      3.永生区空间不足，应对策略：增大PermGen空间

      4.GC时出现promotionfailed和concurrent mode failure，应对策略：增大survivor space

    5.Minor GC后晋升到旧生代的对象大小大于老年代的剩余空间，应对策略：增大Tenured space 或下调CMSInitiatingOccupancyFraction=60

      6.   内存持续增涨达到上限导致Full GC  ，应对策略：通过dumpheap 分析是否存在内存泄漏

2.5、内存溢出解决办法 

设置堆内存大小

错误原因: java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
解决办法:设置堆内存大小 -Xms1m -Xmx70m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError

设置栈内存大小

错误原因: java.lang.StackOverflowError
栈溢出 产生于递归调用，循环遍历是不会的，但是循环方法里面产生递归调用， 也会发生栈溢出。
解决办法:设置线程最大调用深度
-Xss5m 设置最大调用深度
Tomcat内存溢出在Catalina.sh 修改JVM堆内存大小

JAVA_OPTS="-server -Xms800m -Xmx800m -XX:PermSize=256m -XX:MaxPermSize=512m -XX:MaxNewSize=512m"

三、JVM参数调优总结

在JVM启动参数中，可以设置跟内存、垃圾回收相关的一些参数设置，默认情况不做任何设置JVM会工作的很好，但对一些配置很好的Server和具体的应用必须仔细调优才能获得最佳性能。通过设置我们希望达到一些目标：

GC的时间足够的小
GC的次数足够的少
发生Full GC的周期足够的长
前两个目前是相悖的，要想GC时间小必须要一个更小的堆，要保证GC次数足够少，必须保证一个更大的堆，我们只能取其平衡。

针对JVM堆的设置，一般可以通过-Xms -Xmx限定其最小、最大值，为了防止垃圾收集器在最小、最大之间收缩堆而产生额外的时间，我们通常把最大、最小设置为相同的值
年轻代和年老代将根据默认的比例（1：2）分配堆内存，可以通过调整二者之间的比率NewRadio来调整二者之间的大小，也可以针对回收代，比如年轻代，通过 -XX:newSize -XX:MaxNewSize来设置其绝对大小。同样，为了防止年轻代的堆收缩，我们通常会把-XX:newSize -XX:MaxNewSize设置为同样大小
年轻代和年老代设置多大才算合理？这个我问题毫无疑问是没有答案的，否则也就不会有调优。我们观察一下二者大小变化有哪些影响
 更大的年轻代必然导致更小的年老代，大的年轻代会延长普通GC的周期，但会增加每次GC的时间；小的年老代会导致更频繁的Full GC
 更小的年轻代必然导致更大年老代，小的年轻代会导致普通GC很频繁，但每次的GC时间会更短；大的年老代会减少Full GC的频率
 如何选择应该依赖应用程序对象生命周期的分布情况：如果应用存在大量的临时对象，应该选择更大的年轻代；如果存在相对较多的持久对象，年老代应该适当增大。
 

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