JVM参数设置详解

本文详细介绍了JVM内存区域划分,包括Young、Old及Permanent区的特点与作用,探讨了GC的工作原理与触发机制。此外,还深入解析了如何通过调整JVM参数来优化性能,包括Heap、Stack配置与不同GC策略的选择。

JVM Heap区域分布:

Java Heap分为3个区,Young,Old和Permanent。Young区保存绝大多数刚实例化的对象,当该区被填满时,触发局部GC,局部GC会将Young区清空,仍被引用的对象将被移到Old区。当Old区再被塞满,就会触发Full GC,回收最后能回收的空间。Permanent区全称是Permanent Generation space,永久区,用于存放Class和Method等Meta信息,例如Class在被Load的时候被放入该区域。另外它还负责保存反射对象,因为本质上反射对象会生成一些元数据不能被回收,以便下次反射重复利用。

 

一般无论局部GC(Garbage Collection)或者是Full GC都不会对PermGen space进行清理。但如果你的Application会LOAD很多CLASS的话,就很可能出现PermGen space溢出错误

 

JVM有2个GC线程:

第一个线程负责回收JVM Heap的Young区。

第二个线程在Heap不足时,遍历Heap,将Young区升级为Older区。Older区的大小等于-Xmx减去-Xmn,不能将-Xms的值设的过大,因为第二个线程被迫运行会降低JVM的性能。

 

可能导致频繁发生GC的原因有:

1、程序内调用了System.gc()或Runtime.gc()。

2、一些中间件软件调用自己的GC方法,此时需要设置参数禁止这些GC。

3、Java的Heap太小,一般默认的Heap值都很小。

4、频繁实例化对象,Release对象。此时尽量保存并重用对象,例如使用StringBuffer()和String()。

 

如果你发现每次GC后,Heap的剩余空间会是总空间的50%,这表示你的Heap处于健康状态。许多Server端的Java程序每次GC后最好能有65%的剩余空间。

 

建议Server端JVM最好将-Xms和-Xmx设为相同值。为了优化GC,最好让-Xmn值约等于-Xmx的1/3。一个GUI程序最好是每10到20秒间运行一次GC,每次在半秒之内完成。增加Heap的大小虽然会降低GC的频率,但也增加了每次GC运行的时间。而且GC运行时,所有的用户线程将暂停,也就是GC期间,Java应用程序不做任何工作,这在GUI界面上会非常影响用户体验。

 

Stack的设定

1、每个线程都有他自己的Stack。

2、-Xss 指定每个线程的Stack大小

3、Stack的大小限制着线程的数量。Stack过大或者过小都可能会导致内存溢漏

 

硬件环境也影响GC的效率,例如机器的种类,内存,swap空间和CPU的数量等。例如:如果你的程序需要频繁创建很多transient对象(无法被序列化),会导致JVM频繁GC。这种情况你可以增加机器的内存,来减少Swap空间的使用。

 

GC一共有4钟:

1、第一种为单线程GC,也是默认的GC。,该GC适用于单CPU机器。

2、第二种为Throughput GC,是多线程的GC,适用于多CPU,使用大量线程的程序。第二种GC与第一种GC相似,不同在于GC在收集Young区是多线程的,但在Old区和第一种一样,仍然采用单线程。-XX:+UseParallelGC参数启动Throughput GC。

3、第三种为Concurrent Low Pause GC,类似于第一种,适用于多CPU,并要求缩短因GC造成程序停滞的时间。这种GC可以在Old区的回收的同时,运行应用程序。-XX:+UseConcMarkSweepGC参数启动该GC。

4、第四种为Incremental Low Pause GC,适用于要求缩短因GC造成程序停滞的时间。这种GC可以在Young区回收的同时,回收一部分Old区对象。-Xincgc参数启动该GC。

 

JVM参数配置

1、heap size

-Xmx<n>

指定jvm的最大heap大小, 如 :-Xmx=2G

-Xms<n>

指定 jvm 的最小heap大小, 如 :-Xms=2G,高并发应用,建议和-Xmx一样,防止因为内存收缩/突然增大带来的性能影响。

-Xmn<n>

指定 jvm 中 Young Generation的大小 ,如 :-Xmn256m。这个参数很影响性能,如果你的程序需要比较多的临时内存,建议设置到512M,如果用的少,尽量降低这个数值,一般来说128/256足以使用了。

-XX:PermSize=<n>

指定 jvm 中 Perm Generation 的最小值 , 如 :-XX:PermSize=32m。 这个参数需要看你的实际情况,。可以通过jmap命令看看到底需要多少。

XX:MaxPermSize=<n>

指定 Perm Generation 的最大值 , 如 :-XX:MaxPermSize=64m

-Xss<n>

指定线程桟大小 , 如 :-Xss128k, 一般来说,webx框架下的应用需要256K。 如果你的程序有大规模的递归行为,请考虑设置到512K/1M。 这个需要全面的测试才能知道。 不过,256K已经很大了。 这个参数对性能的影响比较大的。

 

-XX:NewRatio=<n>

指定 jvm 中 Old Generation heap size 与 New Generation 的比例 , 在使用 CMS GC 的情况下此参数失效,如: -XX:NewRatio=2(默认值)

-XX:SurvivorRatio=<n>

指定 New Generation 中 Eden Space 与一个 Survivor Space的heap size 比例 ,-XX:SurvivorRatio=8, 那么在总共 New Generation为10M 的情况下,Eden Space 为 8M

-XX:MinHeapFreeRatio=<n>

指定 jvm heap 在使用率小于 n 的情况下 ,heap 进行收缩 ,Xmx==Xms 的情况下无效 , 如 :-XX:MinHeapFreeRatio=30

-XX:MaxHeapFreeRatio=<n>

指定 jvm heap 在使用率大于 n 的情况下 ,heap 进行扩张 ,Xmx==Xms 的情况下无效 , 如 :-XX:MaxHeapFreeRatio=70

-XX:LargePageSizeInBytes=<n>

指定Java heap分页页面大小, 如128M

 

2、garbage collector

-XX:+UseParallelGC

指定在 Young Generation 使用 parallel collector, 并行收集 , 暂停 app threads, 同时启动多个垃圾回收 thread, 不能和CMS GC 一起使用 . 系统吨吐量优先 , 但是会有较长长时间的 app pause, 后台系统任务可以使用此 GC

-XX:ParallelGCThreads=<n>

指定 parallel collection 时启动的 thread 个数 , 默认是物理 processor 的个数

-XX:+UseParallelOldGC

指定在 Old Generation 使用 parallel collector

-XX:+UseParNewGC

指定在 New Generation 使用 parallel collector, 是 UseParallelGC 的 GC 的升级版本 , 有更好的性能或者优点 , 可以和CMS GC 一起使用

-XX:+CMSParallelRemarkEnabled

在使用 UseParNewGC 的情况下 , 尽量减少 mark 的时间

-XX:+UseConcMarkSweepGC

指定在 Old Generation 使用 concurrent mark sweep GC, GC thread 和 App thread 并行 (在init-mark和 remark时pause app thread). app pause 时间较短 , 适合交互性强的系统 , 如 web server

-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection

在使用 concurrent GC 的情况下 , 防止 memory fragmention, 对 live object 进行整理 , 使 memory 碎片减少

-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=<n>

指示在 old generation 在使用了 n% 的比例后 , 启动 concurrent collector, 默认值是 68, 如 :-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=70

-XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly

指示只有在 old generation 在使用了初始化的比例后 concurrent collector 启动收集

 

3、others

-XX:MaxTenuringThreshold=<n>

指定一个 object 在经历了 n 次 Young GC 后转移到 old generation 区 , 在 linux64 的 java6 下默认值是 15, 此参数对于throughput collector 无效 , 如 :-XX:MaxTenuringThreshold=31

-XX:+DisableExplicitGC

禁止 java 程序中的 Full GC, 如 System.gc() 的调用. 最好加上防止程序在代码里误用对性能造成冲击。

-XX:+UseFastAccessorMethods

get,set 方法转成本地代码

-XX:+PrintGCDetails

打应垃圾收集的情况如 :

[GC 15610.466: [ParNew: 229689K->20221K(235968K), 0.0194460 secs] 1159829K->953935K(2070976K), 0.0196420 secs]

-XX:+PrintGCTimeStamps

打应垃圾收集的时间情况 , 如 :

[Times: user=0.09 sys=0.00, real=0.02 secs]

-XX:+PrintGCApplicationStoppedTime

打应垃圾收集时 , 系统的停顿时间 , 如 : Total time for which application threads were stopped: 0.0225920 seconds

JVM参数设置详细说明、JVM 参数设置详细说明 1: heap size a: -Xmx 指定jvm的最大heap大小,如:-Xmx=2g b: -Xms 指定jvm的最小heap大小,如:-Xms=2g,高并发应用,建议-Xmx一样,防止因为内存收缩/突然增大带来的性能影响。 c: -Xmn 指定jvm中New Generation的大小,如:-Xmn256m。这个参数很影响性能,如果你的程序需要比较多的临时内存,建议设置到512M,如果用的少,尽量降低这个数值,一般来说128/256足以使用了。 d: -XX:PermSize= 指定jvm中Perm Generation的最小值,如:-XX:PermSize=32m。这个参数需要看你的实际情况,可以通过jmap命令看看到底需要多少。 e: -XX:MaxPermSize= 指定Perm Generation的最大值,如:-XX:MaxPermSize=64m f: -Xss 指定线程桟大小,如:-Xss128k,一般来说,webx框架下的应用需要256K。如果你的程序有大规模的递归行为,请考虑设置到512K/1M。这个需要全面的测试才能知道。不过,256K已经很大了。这个参数对性能的影响比较大的。 g: -XX:NewRatio= 指定jvm中Old Generation heap size与New Generation的比例,在使用CMS GC的情况下此参数失效,如:-XX:NewRatio=2 h: -XX:SurvivorRatio= 指定New Generation中Eden Space与一个Survivor Space的heap size比例,-XX:SurvivorRatio=8,那么在总共New Generation为10m的情况下,Eden Space为8m i: -XX:MinHeapFreeRatio= 指定jvm heap在使用率小于n的情况下,heap进行收缩,Xmx==Xms的情况下无效,如:-XX:MinHeapFreeRatio=30 j: -XX:MaxHeapFreeRatio= 指定jvm heap在使用率大于n的情况下,heap 进行扩张,Xmx==Xms的情况下无效,如:-XX:MaxHeapFreeRatio=70 k: -XX:LargePageSizeInBytes= 指定Java heap的分页页面大小, 如:-XX:LargePageSizeInBytes=128m 2: garbage collector a: -XX:+UseParallelGC 指定在New Generation使用parallel collector,并行收集,暂停,app threads,同时启动多个垃圾回收thread,不能CMS gc一起使用。系统吨吐量先,但是会有较长长时间的app pause,后台系统任务可以使用此 gc b: -XX:ParallelGCThreads= 指定parallel collection时启动的thread个数,默认是物理processor的个数 c: -XX:+UseParallelOldGC 指定在Old Generation使用parallel collector d: -XX:+UseParNewGC 指定在New Generation使用parallel collector,是UseParallelGC的gc的升级版本,有更好的性能或者点,可以CMS gc一起使用 e: -XX:+CMSParallelRemarkEnabled 在使用UseParNewGC的情况下,尽量减少mark的时间 f: -XX:+UseConcMarkSweepGC 指定在Old Generation使用concurrent cmark sweep gc、gc threadapp thread并行(在init-markremark时pause app thread)。app pause时间较短,适合交互性强的系统,如web server g: -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection 在使用concurrent gc的情况下,防止memory fragmention,对live object进行整理,使memory 碎片减少 h: -XX:CMSInitiatingOccupancyFraction= 指示在old generation 在使用了n%的比例后,启动concurrent collector,默认值是68,如:-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=70 有个bug,在低版本(1.5.09 and early)的jvm上出现, http://bugs.sun.com/bugdatabase/view_bug.do?bug_id=6486089 i: -XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly 指示只有在old generation在使用了初始化的比例后concurrent collector启动收集 3:others a: -XX:MaxTenuringThreshold= 指定一个object在经历了n次young gc后转移到old generation区,在linux64的java6下默认值是15,此参数对于throughput collector无效,如:-XX:MaxTenuringThreshold=31 b: -XX:+DisableExplicitGC 禁止java程序中的full gc,如System.gc()的用。最好加上么,防止程序在代码里误用了。对性能造成冲击。 c: -XX:+UseFastAccessorMethods get、set方法转成本地代码 d: -XX:+PrintGCDetails 打应垃圾收集的情况如: [GC 15610.466: [ParNew: 229689K->20221K(235968K), 0.0194460 secs] 1159829K->953935K(2070976K), 0.0196420 secs] e: -XX:+PrintGCTimeStamps 打应垃圾收集的时间情况,如: [Times: user=0.09 sys=0.00, real=0.02 secs] f: -XX:+PrintGCApplicationStoppedTime 打应垃圾收集时,系统的停顿时间,如: Total time for which application threads were stopped: 0.0225920 seconds 4: a web server product sample and process JAVA_OPTS=" -server -Xmx2g -Xms2g -Xmn256m -XX:PermSize=128m -Xss256k -XX:+DisableExplicitGC -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:+UseParNewGC -XX:+CMSParallelRemarkEnabled -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection -XX:LargePageSizeInBytes=128m -XX:+UseFastAccessorMethods -XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly -XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=70 " 最初的时候我们用UseParallelGCUseParallelOldGC,heap开了3G,NewRatio设成1。这样的配置下young gc发生频率约12、3秒一次,平均每次花费80ms左右,full gc发生的频率极低,每次消耗1s左右。从所有gc消耗系统时间看,系统使用率还是满高的,但是不论是young gc还是old gc,application thread pause的时间比较长,不合适 web 应用。我们也小New Generation的,但是这样会使full gc时间加长。 后来我们就用CMS gc(-XX:+UseConcMarkSweepGC),当时的总heap还是3g,新生代1.5g后,观察不是很理想,改为jvm heap为2g新生代设置-Xmn1g,在这样的情况下young gc发生的频率变成7、8秒一次,平均每次时间40-50毫秒左右,CMS gc很少发生,每次时间在init-markremark(two steps stop all app thread)总共平均花费80-90ms左右。 在这里我们曾经New Generation大到1400m,总共2g的jvm heap,平均每次ygc花费时间60-70ms左右,CMS gc的init-markremark之平均在50ms左右,这里我们意识到错误的方向,或者说CMS的作用,所以进行了修改。 最后我们小New Generation为256m,young gc 2、3秒发生一次,平均停顿时间在25毫秒左右,CMS gc的init-markremark之平均在50ms左右,这样使系统比较平滑,经压力测试,这个配置下系统性能是比较高的。 在使用CMS gc的时候他有两种触发gc的方式:gc估算触发heap占用触发。我们的1.5.0.09 环境下有次old 区heap占用在30%左右,她就频繁gc,个人感觉系统估算触发这种方式不靠谱,还是用 heap 使用比率触发比较稳妥。 这些数据都来自64位测试机,过程中的数据都是我在jboss log找的,当时没有记下来,可能存在一点点偏差,但不会很大,基本过程就是这样。 5: 总结 web server作为交互性要求较高的应用,我们应该使用Parallel+CMS,UseParNewGC这个在jdk6 -server上是默认的new generation gc,新生代不能太大,这样每次pause会短一些。CMS mark-sweep generation可以大一些,可以根据pause time实际情况控制。
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