JVM基本配置与调优

JVM调优，一般都是针对堆内存配置调优。

如图：堆内存分新生代和老年代，新生代又划分为eden区、from区、to区。

一、区域释义

　　JVM内存模型，堆内存代划分为新生代和老年代。

1.新生代（new generation）：用来存放新创建的对象。

新生代空间划分：eden空间、from空间、to空间（from、to又叫幸存者（survival）空间）。

（1）eden空间：存放每一次创建的对象；

（2）from空间：当JVM对eden空间垃圾回收GC时，用来存放eden空间里没有被清除掉的对象，也就是幸存对象。

（3）to空间：当JVM对from空间垃圾回收GC时，用来存放from空间幸存的对象。

注：from和to空间角色会随着GC垃圾回收时，进行角色替换。新生代利用from、to空间采用复制替换的算法，使用Minor GC进行垃圾回收。

2.老年代（tenured generation）：用来存放长期使用的对象。

老年代来自新生代的对象每次使用都会对该对象标记一次，当标记到一定次数（可以通过参数 -XX:MaxTenuringThreshold），将该对象存放到老年代。

注：老年代采用标记整理算法，使用FullGC进行垃圾回收。

3.metaspace：又叫元数据空间（取代永久代），用来存放class元数据、方法、常量池等；

注：一般不会动metaspace，除非该JVM存放的工程超大，常量值超多。

二、GC释义

　　GC（Garbage Collector）：在JAVA中为JVM垃圾收集器。

1.JVM的GC触发有两种：

（1）Minor GC，采用复制算法，适用于堆内存中的新生代区。

当新生代区的初始化内存不足时触发。

（2）FullGC，会对整个Heap进行一次GC，适用于堆内存中的老年代区、新生代区同时GC，老年代GC频率很低，很少出现FullGC。

当老年代区的初始化内存不足时触发。

2.JVM常用的的GC策略

1.新生代

（1）串行GC（SerialGC）：

在整个扫描和复制过程采用单线程的方式来进行，适用于单CPU、新生代空间较小及对暂停时间要求不是非常高的应用上，是client级别默认的GC方式，可以通过-XX:+UseSerialGC来强制指定。

（2）并行回收GC（ParallelScavenge）：

在整个扫描和复制过程采用多线程的方式来进行，适用于多CPU、对暂停时间要求较短的应用上，是server级别默认采用的GC方式，可用-XX:+UseParallelGC来强制指定，用-XX:ParallelGCThreads=4来指定线程数。

（3）并行GC（ParNew）：

当新生代触发MinorGC时，需要老年代的CMS并发同时处理，通过新生代并行-XX:+UseParNewGC老年代并发-XX:+UseConcMarkSweepGC指定。

2.老年代

（1）串行GC（SerialGC）：

client模式下的默认GC方式，可通过-XX:+UseSerialGC强制指定。每次进行全部回收，进行Compact，非常耗费时间。

（2）并行GC（ParallelGC）：

吞吐量大，但是GC的时候响应很慢：server模式下的默认GC方式，用-XX:+UseParallelOldGC强制指定。可以在选项后加等号来制定并行的线程数。

（3）并发GC（CMS）：

响应比并行gc快很多，但是牺牲了一定的吞吐量，通过-XX:+UseConcMarkSweepGC指定，一般硬件牛逼的大型服务器使用。

3.G1收集器

G1收集器适用于新生代和老年代，JDK10默认垃圾收集器，当下主流的垃圾收集器。

特点：

1.支持大内存，高吞吐量

2.支持多CPU多线程回收

3.主线程暂停时，使用并行收集器，快速回收

4.主线程使用，使用并发收集器，不抢占主线程资源，不给服务器造成大的压力

通过：-XX:+UseG1GC指定。

二、常用的配置说明

　　参数摘自：https://www.cnblogs.com/redcreen/archive/2011/05/04/2037057.html

　　因为该参数文章年代久远，跟现在的最新参数会有所差异

1.内存配置

参数名称

含义

默认值

 

-Xms

初始堆大小

物理内存的1/64(<1GB)

默认(MinHeapFreeRatio参数可以调整)空余堆内存小于40%时，JVM就会增大堆直到-Xmx的最大限制.

-Xmx

最大堆大小

物理内存的1/4(<1GB)

默认(MaxHeapFreeRatio参数可以调整)空余堆内存大于70%时，JVM会减少堆直到 -Xms的最小限制

-Xmn

年轻代大小(1.4or lator)

 

注意：此处的大小是（eden+ 2 survivor space).与jmap -heap中显示的New gen是不同的。
整个堆大小=年轻代大小 + 年老代大小 + 持久代大小.
增大年轻代后,将会减小年老代大小.此值对系统性能影响较大,Sun官方推荐配置为整个堆的3/8

-XX:NewSize

设置年轻代大小(for 1.3/1.4)

 

 

-XX:MaxNewSize

年轻代最大值(for 1.3/1.4)

 

 

-XX:PermSize

设置持久代(perm gen)初始值

物理内存的1/64

 

-XX:MaxPermSize

设置持久代最大值

物理内存的1/4

 

-Xss

每个线程的堆栈大小

 

JDK5.0以后每个线程堆栈大小为1M,以前每个线程堆栈大小为256K.更具应用的线程所需内存大小进行 调整.在相同物理内存下,减小这个值能生成更多的线程.但是操作系统对一个进程内的线程数还是有限制的,不能无限生成,经验值在3000~5000左右
一般小的应用， 如果栈不是很深， 应该是128k够用的 大的应用建议使用256k。这个选项对性能影响比较大，需要严格的测试。（校长）
和threadstacksize选项解释很类似,官方文档似乎没有解释,在论坛中有这样一句话:"”
-Xss is translated in a VM flag named ThreadStackSize”
一般设置这个值就可以了。

-XX:ThreadStackSize

Thread Stack Size

 

(0 means use default stack size) [Sparc: 512; Solaris x86: 320 (was 256 prior in 5.0 and earlier); Sparc 64 bit: 1024; Linux amd64: 1024 (was 0 in 5.0 and earlier); all others 0.]

-XX:NewRatio

年轻代(包括Eden和两个Survivor区)与年老代的比值(除去持久代)

 

-XX:NewRatio=4表示年轻代与年老代所占比值为1:4,年轻代占整个堆栈的1/5
Xms=Xmx并且设置了Xmn的情况下，该参数不需要进行设置。

-XX:SurvivorRatio

Eden区与Survivor区的大小比值

 

设置为8,则两个Survivor区与一个Eden区的比值为2:8,一个Survivor区占整个年轻代的1/10

-XX:LargePageSizeInBytes

内存页的大小不可设置过大， 会影响Perm的大小

 

=128m

-XX:+UseFastAccessorMethods

原始类型的快速优化

 

 

-XX:+DisableExplicitGC

关闭System.gc()

 

这个参数需要严格的测试

-XX:MaxTenuringThreshold

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率
该参数只有在串行GC时才有效.

-XX:+AggressiveOpts

加快编译

 

 

-XX:+UseBiasedLocking

锁机制的性能改善

 

 

-Xnoclassgc

禁用垃圾回收

 

 

-XX:SoftRefLRUPolicyMSPerMB

每兆堆空闲空间中SoftReference的存活时间

1s

softly reachable objects will remain alive for some amount of time after the last time they were referenced. The default value is one second of lifetime per free megabyte in the heap

-XX:PretenureSizeThreshold

对象超过多大是直接在旧生代分配

0

单位字节 新生代采用Parallel Scavenge GC时无效
另一种直接在旧生代分配的情况是大的数组对象,且数组中无外部引用对象.

-XX:TLABWasteTargetPercent

TLAB占eden区的百分比

1%

 

-XX:+CollectGen0First

FullGC时是否先YGC

false

 

2.并行收集器相关参数

-XX:+UseParallelGC

Full GC采用parallel MSC
(此项待验证)

 

选择垃圾收集器为并行收集器.此配置仅对年轻代有效.即上述配置下,年轻代使用并发收集,而年老代仍旧使用串行收集.(此项待验证)

-XX:+UseParNewGC

设置年轻代为并行收集

 

可与CMS收集同时使用
JDK5.0以上,JVM会根据系统配置自行设置,所以无需再设置此值

-XX:ParallelGCThreads

并行收集器的线程数

 

此值最好配置与处理器数目相等 同样适用于CMS

-XX:+UseParallelOldGC

年老代垃圾收集方式为并行收集(Parallel Compacting)

 

这个是JAVA 6出现的参数选项

-XX:MaxGCPauseMillis

每次年轻代垃圾回收的最长时间(最大暂停时间)

 

如果无法满足此时间,JVM会自动调整年轻代大小,以满足此值.

-XX:+UseAdaptiveSizePolicy

自动选择年轻代区大小和相应的Survivor区比例

 

设置此选项后,并行收集器会自动选择年轻代区大小和相应的Survivor区比例,以达到目标系统规定的最低相应时间或者收集频率等,此值建议使用并行收集器时,一直打开.

-XX:GCTimeRatio

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:+ScavengeBeforeFullGC

Full GC前调用YGC

true

Do young generation GC prior to a full GC. (Introduced in 1.4.1.)

3.CMS相关参数

-XX:+UseConcMarkSweepGC

使用CMS内存收集

 

测试中配置这个以后,-XX:NewRatio=4的配置失效了,原因不明.所以,此时年轻代大小最好用-Xmn设置.???

-XX:+AggressiveHeap

 

 

试图是使用大量的物理内存
长时间大内存使用的优化，能检查计算资源（内存， 处理器数量）
至少需要256MB内存
大量的CPU／内存， （在1.4.1在4CPU的机器上已经显示有提升）

-XX:CMSFullGCsBeforeCompaction

多少次后进行内存压缩

 

由于并发收集器不对内存空间进行压缩,整理,所以运行一段时间以后会产生"碎片",使得运行效率降低.此值设置运行多少次GC以后对内存空间进行压缩,整理.

-XX:+CMSParallelRemarkEnabled

降低标记停顿

 

 

-XX+UseCMSCompactAtFullCollection

在FULL GC的时候， 对年老代的压缩

 

CMS是不会移动内存的， 因此， 这个非常容易产生碎片， 导致内存不够用， 因此， 内存的压缩这个时候就会被启用。 增加这个参数是个好习惯。
可能会影响性能,但是可以消除碎片

-XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly

使用手动定义初始化定义开始CMS收集

 

禁止hostspot自行触发CMS GC

-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=70

使用cms作为垃圾回收
使用70％后开始CMS收集

92

为了保证不出现promotion failed(见下面介绍)错误,该值的设置需要满足以下公式**CMSInitiatingOccupancyFraction计算公式**

-XX:CMSInitiatingPermOccupancyFraction

设置Perm Gen使用到达多少比率时触发

92

 

-XX:+CMSIncrementalMode

设置为增量模式

 

用于单CPU情况

-XX:+CMSClassUnloadingEnabled

 

 

 

4.辅助信息

-XX:+PrintGC

 

 

输出形式:

[GC 118250K->113543K(130112K), 0.0094143 secs]
[Full GC 121376K->10414K(130112K), 0.0650971 secs]

-XX:+PrintGCDetails

 

 

输出形式:[GC [DefNew: 8614K->781K(9088K), 0.0123035 secs] 118250K->113543K(130112K), 0.0124633 secs]
[GC [DefNew: 8614K->8614K(9088K), 0.0000665 secs][Tenured: 112761K->10414K(121024K), 0.0433488 secs] 121376K->10414K(130112K), 0.0436268 secs]

-XX:+PrintGCTimeStamps

 

 

 

-XX:+PrintGC:PrintGCTimeStamps

 

 

可与-XX:+PrintGC -XX:+PrintGCDetails混合使用
输出形式:11.851: [GC 98328K->93620K(130112K), 0.0082960 secs]

-XX:+PrintGCApplicationStoppedTime

打印垃圾回收期间程序暂停的时间.可与上面混合使用

 

输出形式:Total time for which application threads were stopped: 0.0468229 seconds

-XX:+PrintGCApplicationConcurrentTime

打印每次垃圾回收前,程序未中断的执行时间.可与上面混合使用

 

输出形式:Application time: 0.5291524 seconds

-XX:+PrintHeapAtGC

打印GC前后的详细堆栈信息

 

 

-Xloggc:filename

把相关日志信息记录到文件以便分析.
与上面几个配合使用

 

 

-XX:+PrintClassHistogram

garbage collects before printing the histogram.

 

 

-XX:+PrintTLAB

查看TLAB空间的使用情况

 

 

XX:+PrintTenuringDistribution

查看每次minor GC后新的存活周期的阈值

 

Desired survivor size 1048576 bytes, new threshold 7 (max 15)
new threshold 7即标识新的存活周期的阈值为7。

5.G1参数

Option and Default Value

Description

-XX:+UseG1GC

Use the Garbage First (G1) Collector：启用G1收集器

-XX:MaxGCPauseMillis=n

Sets a target for the maximum GC pause time. This is a soft goal, and the JVM will make its best effort to achieve it.：目标GC暂停时间，尽可能目标

-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent=n

Percentage of the (entire) heap occupancy to start a concurrent GC cycle. It is used by GCs that trigger a concurrent GC cycle based on the occupancy of the entire heap, not just one of the generations (e.g., G1). A value of 0 denotes 'do constant GC cycles'. The default value is 45.：触发GC 堆使用比例，整个堆的占用比例，而不是某个分代区域，0意味着频繁收集，默认为45

-XX:NewRatio=n

Ratio of new/old generation sizes. The default value is 2.：年轻代/老年代比例 默认为2

-XX:SurvivorRatio=n

Ratio of eden/survivor space size. The default value is 8.：eden/survivor比例，默认为8，即 8 1 1

-XX:MaxTenuringThreshold=n

Maximum value for tenuring threshold. The default value is 15.：对象晋升老年代年龄阈值，默认15

-XX:ParallelGCThreads=n

Sets the number of threads used during parallel phases of the garbage collectors. The default value varies with the platform on which the JVM is running.：并行收集线程数

-XX:ConcGCThreads=n

Number of threads concurrent garbage collectors will use. The default value varies with the platform on which the JVM is running.：并发收集线程数

-XX:G1ReservePercent=n

Sets the amount of heap that is reserved as a false ceiling to reduce the possibility of promotion failure. The default value is 10.：预留座位假的堆上限百分比，默认10

-XX:G1HeapRegionSize=n

With G1 the Java heap is subdivided into uniformly sized regions. This sets the size of the individual sub-divisions. The default value of this parameter is determined ergonomically based upon heap size. The minimum value is 1Mb and the maximum value is 32Mb.：G1分割堆为等大小的region，region大小默认由jvm根据效能设置，1~32M

三、调优方案

　　1.将JVM最大内存和初始化内存设置为一样，一般为16G以内的内存设置为1/2，具体则根据应用系统与工程内存占用配置。

-Xmx8192m -Xms8192m

2.根据不同的GC机制结合项目自身配置新生代空间和老年代的占比，以及eden区与幸存者区的占比

-XX:NewRatio=4 -XX:SurvivorRatio=8

3.G1回收期配置

G1依然按照堆内存年代划分的GC机制，但不限制年代或幸存者的空间比例。

java -Xmx8192m -Xms8192m -XX:+UseG1GC -XX:MaxGCPauseMillis=200

注：详细配置参考上面的配置表

四、JVM内存查看

1.jmap

查看java各个应用进程的内存信息

里面有很多过滤参数，可以具体到想要查询的详细内容

2jconcole(限windows)

以控制台的形式查看jvm信息