常用 vm 参数分析

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本文全面解析JVM参数，涵盖标准参数、非标准参数与非Stable参数，深入探讨内存管理、GC控制、性能调优及调试技巧，为Java开发者提供实战指南。

1 JVM参数简介

首先想说的是其实这些参数我们并不是陌生的，在平时的开发和使用中经常都会遇到，只是在平时缺少一个比较系统的总结，所以，对这些参数感觉是很陌生的，所以，通过这篇文章的总结，我相信你一定都会对这些参数熟稔于心，做做心中有数。

在Java虚拟机的参数中，其实可以把这些参数分为三类，当然，这是针对JDK1.6来说的，如果对于JDK1.8，那么就不是这么分类的了，但是，由于这两个版本很多常用的参数的差别是不大的，所以这篇文章就先介绍JDK1.6的VM参数。

主要可以分为以下三类：

  • 标准参数（-），所有的JVM实现都必须实现这些参数的功能，而且向后兼容。
  • 非标准参数（-X），默认JVM实现这些参数的功能，但是并不保证所有JVM实现都满足，且不保证向后兼容。
  • 非Stable参数（-XX），此类参数各个JVM实现会有所不同，将来可能会随时取消，需要慎重使用。

虽然是这么分类的，实际上呢，非标准参数和非稳定的参数实际的使用中还是用的非常的多的，在后面的文章的介绍中你就会发现。

2 标准参数

这一类参数可以说是我们刚刚开始Java是就用的非常多的参数了，比如java -version、java -jar等等，我们在CMD中输入java -help就可以获得Java当前版本的所有标准参数了。
在这里插入图片描述

如上图就是JDK1.8的所有标准参数了，下面我们将介绍一些我们会用的比较多的参数。

  • -client
    以client模式启动JVM，这种方式启动速度快，但运行时性能和内存管理效率不高，适合客户端程序或者开发调试。

  • -server
    以server模式启动JVM，与client情况恰好相反。适合生产环境，适用于服务器。64位的JVM自动以server模式启动。

  • -classpath或者-cp
    通知JVM类搜索路径。如果指定了-classpath，则JVM就忽略CLASSPATH中指定的路径。各路径之间以分号隔开。如果-classpath和CLASSPATH都没有指定，则JVM从当前路径寻找class。

JVM搜索路径的顺序：

  1. 先搜索JVM自带的jar或zip包
    Bootstrap，搜索路径可以用System.getProperty(“sun.boot.class.path”)获得；

  2. 搜索JRE_HOME/lib/ext下的jar包
    Extension，搜索路径可以用System.getProperty(“java.ext.dirs”)获得；

  3. 搜索用户自定义目录，顺序为：当前目录（.），CLASSPATH，-cp
    搜索路径用System.getProperty(“java.class.path”)获得

  • -DpropertyName=value
    定义系统的全局属性值，如配置文件地址等，如果value有空格，则需要使用双引号。

另外用System.getProperty(“hello”)可以获得这些定义的属性值，在代码中也可以用System.setProperty(“hello”,“world”)的形式来定义属性。

  • -verbose
    查询GC问题最常用的命令之一，参数如下：
    -verbose:class
    输出JVM载入类的相关信息，当JVM报告说找不到类或者类冲突时可此进行诊断。
    -verbose:gc
    输出每次GC的相关情况。
    -verbose:jni
    输出native方法调用的相关情况，一般用于诊断jni调用错误信息。

另外，控制台输出GC信息还可以使用如下命令：

在JVM的启动参数中加入-XX:+PrintGC -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCTimeStamps -XX:+PrintGCApplicationStoppedTime，按照参数的顺序分别输出GC的简要信息，GC的详细信息、GC的时间信息及GC造成的应用暂停的时间。

3 非标准参数

非标注的参数主要是关于Java内存区域的设置参数，所以在看这些参数之前，应该先查看Java内存区域的基础知识，可以查看这篇文章：深入理解Java虚拟机-Java内存区域透彻分析。

非标准参数实在标准参数的基础上的一些扩充参数，可以输入java -X，获得当前JVM支持的非标准参数。

在这里插入图片描述

  • -Xmn
    新生代内存大小的最大值，包括E区和两个S区的总和。设置方法：-Xmn512m、-Xmn2g。

  • -Xms
    初始堆的大小，也是堆大小的最小值，默认值是总共的物理内存/64（且小于1G）。默认情况下，当堆中可用内存小于40%，堆内存会开始增加，一直增加到-Xmx的大小。

  • -Xmx
    堆的最大值，默认值是总共的物理内存/64（且小于1G），默认情况下，当堆中可用内存大于70%，堆内存会开始减少，一直减小到-Xms的大小。

因此，为了避免这种浮动，所以在设置-Xms和-Xmx参数时，一般会设置成一样的，能够提高性能。

另外，官方默认的配置为年老代大小:年轻代大小=2:1左右，使用-XX:NewRatio可以设置年老代和年轻代之比，例如，-XX:NewRatio=4，表示年老代:年轻代=4:1

参数实例

设置-Xms、-Xmn和-Xmx参数分别为-Xms512m -Xmx512m -Xmn128m。同时设置新生代和老生代之比为1:4，E:S0:S1=8:1:1。

当我们没有设置-XX:NewRatio=4 -XX:SurvivorRatio=8时，使用官方默认的情况如下：

在这里插入图片描述

上图可以看出，新生代（Eden Space + Survivor 0 + Survivor 1）:老年代（Old Gen）≈ 1:2。

当我们设置了-XX:NewRatio=4 -XX:SurvivorRatio=8时，情况如下：
在这里插入图片描述
变成了新生代（Eden Space + Survivor 0 + Survivor 1）:老年代（Old Gen）≈ 1:4，Eden Space:Survivor 0: Survivor 1 = 8:1:1。

在这里插入图片描述

从上图可知，堆的信息是正确的。

  • -Xss
    设置每个线程的栈内存，默认1M，一般来说是不需要改的。

  • -Xprof
    跟踪正运行的程序，并将跟踪数据在标准输出输出；适合于开发环境调试。

  • -Xnoclassgc
    禁用类垃圾收集,关闭针对class的gc功能；因为其阻止内存回收，所以可能会导致OutOfMemoryError错误，慎用。

  • -Xincgc
    开启增量gc（默认为关闭）；这有助于减少长时间GC时应用程序出现的停顿；但由于可能和应用程序并发执行，所以会降低CPU对应用的处理能力。

  • -Xloggc:file
    与-verbose:gc功能类似，只是将每次GC事件的相关情况记录到一个文件中，文件的位置最好在本地，以避免网络的潜在问题。
    若与verbose命令同时出现在命令行中，则以-Xloggc为准。

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

  • -Xcomp
    -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。

然而，很多应用在使用-Xcomp也会有一些性能损失，当然这比使用-Xint损失的少，原因是-xcomp没有让JVM启用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，如果所有代码都进行编译的话，对于一些只执行一次的代码就没有意义了。

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

4 非Stable参数

这类参数你一看官网以为不能使用呢，官网给你的建议就是这些参数不稳定，慎用，其实这主要的原因还是因为每个公司的实现都是不一样的，所以就是导致不稳定。但是呢，在实际的使用中却是非常的多的，而且这部分的参数很重要。

这些参数大致可以分为三类：

  • 性能参数（Performance Options）：用于JVM的性能调优和内存分配控制，如初始化内存大小的设置；
  • 行为参数（Behavioral Options）：用于改变JVM的基础行为，如GC的方式和算法的选择；
  • 调试参数（Debugging Options）：用于监控、打印、输出等jvm参数，用于显示jvm更加详细的信息；

注意：以下参数都是JDK1.7及以下可以使用。

  • 性能参数
    |参数及其默认值| 描述 |
    |–|--|
    | -XX:LargePageSizeInBytes=4m | 设置用于Java堆的大页面尺寸 |
    | -XX:MaxHeapFreeRatio=70 | GC后java堆中空闲量占的最大比例 |
    | -XX:MinHeapFreeRatio=40 | GC后java堆中空闲量占的最小比例 |
    | -XX:MaxNewSize=size | 新生成对象能占用内存的最大值 |
    | -XX:MaxPermSize=64m | 老生代对象能占用内存的最大值 |
    | -XX:NewRatio=2 | 新生代内存容量与老生代内存容量的比例 |
    | -XX:NewSize=2.125m | 新生代对象生成时占用内存的默认值 |
    | -XX:ReservedCodeCacheSize=32m| 保留代码占用的内存容量 |
    | -XX:ThreadStackSize=512 | 设置线程栈大小，若为0则使用系统默认值 |
    | -XX:+UseLargePages | 使用大页面内存 |

  • 行为参数
    |参数及其默认值| 描述 |
    |–|--|
    |-XX:+ScavengeBeforeFullGC|新生代GC优先于Full GC执行|
    |-XX:+UseGCOverheadLimit|在抛出OOM之前限制jvm耗费在GC上的时间比例|
    |-XX:-UseParNewGC|打开此开关，使用ParNew+Serial Old收集器|
    |-XX:-UseConcMarkSweepGC|使用ParNew+CMS+Serial Old收集器对老生代采用并发标记交换算法进行GC|
    |-XX:-UseParallelGC|启用并行GC，使用ParallelScavenge+Serial Old收集器|
    |-XX:-UseParallelOldGC|对Full GC启用并行，当-XX:-UseParallelGC启用时该项自动启用，ParallelScavenge+Parallel Old收集器|
    |-XX:-UseSerialGC|启用串行GC|
    |-XX:+UseG1GC|使用垃圾优先（G1）收集器|
    |-XX:SurvivorRatio=n|Eden区域与Survivor区域大小之比。预设值为8|
    |-XX:PretenureSizeThreshold=n|直接晋升到老年代的对象大小，设置这个参数之后，大于这个参数的对象直接进入到老年代分配|
    |-XX:MaxTenuringThreshold=n|晋升到老年代的对象年龄，每个对象在坚持过一次Minor GC之后，年龄加1，当超过这个值之后就进入老年代。预设值为15|
    |-XX:+UseAdaptiveSizePolicy|动态调整Java堆中各个区域的大小以及进入老年代的年龄|
    |-XX:ParallelGCThreads=n|设置并行收集器收集时使用的CPU数。并行收集线程数|
    |-XX:MaxGCPauseMillis=n|设置并行收集最大暂停时间|
    |-XX:GCTimeRatio=n|设置垃圾回收时间占程序运行时间的百分比。公式为1/(1+N)|
    |-XX:+UseThreadPriorities|启用本地线程优先级|
    |-XX:-DisableExplicitGC|禁止调用System.gc()；但jvm的gc仍然有效|
    |-XX:+MaxFDLimit|最大化文件描述符的数量限制|

  • 调试参数
    |参数及其默认值| 描述 |
    |–|--|
    |-XX:-CITime|打印消耗在JIT编译的时间|
    |-XX:ErrorFile=./hs_err_pid<pid>.log|保存错误日志或者数据到文件中|
    |-XX:HeapDumpPath=./java_pid<pid>.hprof|指定导出堆信息时的路径或文件名|
    |-XX:-HeapDumpOnOutOfMemoryError|当首次遭遇OOM时导出此时堆中相关信息|
    |-XX:OnError="<cmd args>;<cmd args>"|出现致命ERROR之后运行自定义命令|
    |-XX:OnOutOfMemoryError="<cmd args>;<cmd args>"|当首次遭遇OOM时执行自定义命令|
    |-XX:-PrintClassHistogram|遇到Ctrl-Break后打印类实例的柱状信息，与jmap -histo功能相同|
    |-XX:-PrintConcurrentLocks|遇到Ctrl-Break后打印并发锁的相关信息，与jstack -l功能相同|
    |-XX:-PrintCommandLineFlags|打印在命令行中出现过的标记|
    |-XX:-PrintCompilation|当一个方法被编译时打印相关信息|
    |-XX:-PrintGC|每次GC时打印相关信息|
    |-XX:-PrintGCDetails|每次GC时打印详细信息|
    |-XX:-PrintGCTimeStamps|打印每次GC的时间戳|
    |-XX:-TraceClassLoading|跟踪类的加载信息|
    |-XX:-TraceClassLoadingPreorder|跟踪被引用到的所有类的加载信息|
    |-XX:-TraceClassResolution|跟踪常量池|
    |-XX:-TraceClassUnloading|跟踪类的卸载信息|
    |-XX:-TraceLoaderConstraints|跟踪类加载器约束的相关信息|

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