JVM调优参数+Visual GC 插件安装及使用，jvm分析

news2024/11/17 7:17:38

调优的目的是什么呢？

1.就是让系统更加的丝滑，让用户体验变得更好。
2.提升系统的性能，提高效率，充分利用jvm内存。

更多参考->JVM常用调优参数

一.JVM参数配置位置

1.java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space 解决方法，Java堆异常，需要配置jvm参数，尽量减少GC垃圾回收的次数

2.java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space和java.lang.StackOverflowError：java.lang.OutOfMemoryError：java堆空间和栈溢出

这个问题的根源是jvm虚拟机的默认Heap大小是64M,可以通过设置其最大和最小值来实现.设置的方法主要是几个.

1.可以在windows 更改系统环境变量

加上

JAVA_OPTS=-Xms64m -Xmx512m

2.如果用的tomcat,在windows下,可以在
C:\tomcat5.5.9\bin\catalina.bat 中加上:

set JAVA_OPTS=-Xms64m -Xmx256m

位置在: rem Guess CATALINA_HOME if not defined 这行的下面加合适，或者是在setlocal下面添加，便于查看

3.如果是linux系统
Linux 在{tomcat_home}/bin/catalina.sh的前面，加

set JAVA_OPTS='-Xms64 -Xmx512'

spingboot项目启动，可在VM options项配置，tomcat修改catalina.bat（.sh）,或者是配置系统环境变量均可，看你喜欢

在这里插入图片描述

二.JVM参数详细配置

对于大多数应用来说，Java 堆（Java Heap）是Java 虚拟机所管理的内存中最大的一块。Java 堆是被所有线程共享的一块内存区域，在虚拟机启动时创建。

1).JVM内存结构

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

由上图可以清楚的看到JVM的内存空间分为3大部分：

  1. 堆内存 ：所有new对象都放在堆里，这也是JVM优化的重点。

  2. 栈内存：也叫线程栈，是每个线程独立分配的内存空间，存储的包括局部变量，操作数，动态链接，方法出口。它和堆的关系其实是堆的指针引用。

  3. 本地方法栈：为虚拟机用到的Native方法服务。Native方法是java通过JNI直接调用本地C/C++库，可以认为是暴露给java的本地接口。

  4. 方法区：类装载系统会把class信息放到方法区，通过字节码引擎执行。会放常量（运行时常量池，那么什么是静态常量池），静态变量，类元信息。jdk8以后就叫元空间。

其中栈内存可以再细分为java虚拟机栈和本地方法栈,堆内存可以划分为新生代和老年代,新生代中还可以再次划分为Eden区、From Survivor区和To Survivor区。
其中一部分是线程共享的，包括 Java 堆和方法区；另一部分是线程私有的，包括虚拟机栈和本地方法栈，以及程序计数器这一小部分内存。

2) 堆内存（Heap）

在这里插入图片描述

所有的new对象最开始都放到Eden(伊甸)区，当Eden区沾满之后，JVM会进行一次minor gc，将发现依然存活的对象放到Survivor区，同时讲分代年龄+1（存储在object header里面），会清理eden和form区域，通过复制等算法再次将存活对象放到to区域，依次类推来回复制，当年轻代年龄达到15时，会挪到老年代，比如静态变量，数据库连接池，缓存就属于“老不死”。当老年代内存被占满时，就会触发full gc，full gc会对整个堆进行垃圾回收，因此非常耗时，时间很长，我们要尽量降低full gc的频次。

full gc:完整垃圾回收，整个堆进行垃圾回收
minor gc：局部回收，参考下图，仅回收新生代中的Eden

注意：old区内存满了后，就会触发full gc

在这里插入图片描述

minor gc如何进行垃圾回收呢，这里面运用到一个可达性分析算法，里面有一个GC roots根的概念很关键，要理解一下，gc会根据该算法找出该对象的整条GC root链，定义为有效存活对象，会移动到survivor区域；剩下的对象由于找不到对象引用，因此定义为无效对象，从而进行回收。具体如下

在这里插入图片描述

  1. 对于大多数应用来说，Java 堆（Java Heap）是Java 虚拟机所管理的内存中最大的一块。
  2. Java堆是被所有线程共享的一块内存区域，在虚拟机启动时创建。此内存区域的唯一目的就是存放对象实例，几乎所有的对象实例都在这里分配内存。
  3. 堆内存是所有线程共有的，可以分为两个部分：年轻代和老年代
  4. 下图中的Perm代表的是永久代，但是注意永久代并不属于堆内存中的一部分，同时jdk1.8之后永久代已经被移除，JDK1.8之后永久代部分称为Metaspace(元空间)。
  5. 新生代 ( Young ) 与老年代 ( Old ) 的比例的值为 1:2 ( 该值可以通过参数 –XX:NewRatio 来指定 )，默认的，Eden : from : to = 8 : 1 : 1 ( 可以通过参数 –XX:SurvivorRatio来设定 )，即： Eden = 8/10 的新生代空间大小，from = to = 1/10 的新生代空间大小。

在这里插入图片描述

当old区内存满了后，就会触发full gc，但是发现引用还在（list还是运行），因此没法回收，但是死循环又一直在new对象，old区无内存可用，于是就OOM。

  • 在full gc的时候针对整个heap进行寻找垃圾对象，因此会停顿用户线程（STW）。为什么要停止呢，如果不停止的话，意味着回收线程和用户线程同步执行，回收线程会认为用户线程的内存不是垃圾对象，因此不予理会，但如果用户线程很快执行完，它使用的对象就变成垃圾对象了，这时候回收线程不知道该如何处理，因此为了更好的控制内存，full gc的时候，必须暂停用户线程，回收完成后，再恢复用户线程。
  • 因此问题就出现了，如果频繁的full gc，而且收集时间非常长（因为针对整个堆内存回收）就会频繁的停止用户线程，导致系统功能暂时不可用，也就是卡顿现象或无响应。因此优化的点就一目了然：减少full gc次数，让年轻代去收集释放垃圾对象。

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3) 栈的核心组成部分

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  • 局部变量表： 用于存放方法中的局部变量和参数
  • 操作数栈： 用于存放方法执行过程中产生的中间结果
  • 动态链接：方法区里面的符号引用转为直接引用（即：给出地址）
  • 方法出口：记录当前执行方法执行完毕后返回主方法的下一行位置

4) 方法区（Method Area）

方法区也称"永久代"，它用于存储虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、是各个线程共享的内存区域。

在JDK8之前的HotSpot JVM，存放这些”永久的”的区域叫做“永久代(permanent generation)”。永久代是一片连续的堆空间，在JVM启动之前通过在命令行设置参数-XX:MaxPermSize来设定永久代最大可分配的内存空间，默认大小是64M（64位JVM默认是85M）。

随着JDK8的到来，JVM不再有 永久代(PermGen)。但类的元数据信息（metadata）还在，只不过不再是存储在连续的堆空间上，而是移动到叫做“Metaspace”的本地内存（Native memory。

方法区或永久代相关设置

  • -XX:PermSize=64MB 最小尺寸，初始分配
  • -XX:MaxPermSize=256MB 最大允许分配尺寸，按需分配
  • XX:+CMSClassUnloadingEnabled -XX:+CMSPermGenSweepingEnabled 设置垃圾不回收 默认大小
  • -server选项下默认MaxPermSize为64m
  • -client选项下默认MaxPermSize为32m

5) JVM内存参数设置

在这里插入图片描述

  • -Xms设置堆的最小空间大小。
  • -Xmx设置堆的最大空间大小。
  • -Xmn:设置年轻代大小
  • -XX:NewSize设置新生代最小空间大小。
  • -XX:MaxNewSize设置新生代最大空间大小。
  • -XX:PermSize设置永久代最小空间大小。
  • -XX:MaxPermSize设置永久代最大空间大小。
  • -Xss设置每个线程的堆栈大小
  • -XX:+UseParallelGC: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。
  • -XX:ParallelGCThreads=20:配置并行收集器的线程数,即:同时多少个线程一起进行垃圾回收。此值最好配置与处理器数目相等。

在这里插入图片描述

典型JVM参数配置参考:

  • java-Xmx3550m-Xms3550m-Xmn2g-Xss128k
  • -XX:ParallelGCThreads=20
  • -XX:+UseConcMarkSweepGC-XX:+UseParNewGC

-Xmx3550m:设置JVM最大可用内存为3550M。

-Xms3550m:设置JVM促使内存为3550m。此值可以设置与-Xmx相同,以避免每次垃圾回收完成后JVM重新分配内存。

-Xmn2g:设置年轻代大小为2G。整个堆大小=年轻代大小+年老代大小+持久代大小。持久代一般固定大小为64m,所以增大年轻代后,将会减小年老代大小。此值对系统性能影响较大,官方推荐配置为整个堆的3/8。

-Xss128k:设置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。

三.Visual GC 插件安装及使用

jvm分析工具，安装的jdk的bin目录下

jdk1.8.0_31\bin

1.jvisualvm.exe
2.jconsole.exe

1.下载安装

点击下载VisualVM软件

在这里插入图片描述
由于我的是mac系统，因此我下载下面这个dmg文件，如果你是windows系统，下载上面那个zip文件，windows系统的是zip压缩包，解压即可，无需安装，找到bin目录下的visualvm.exe文件双击即可启动；如果是mac系统的dmg文件，需要下载后安装启动。

2.安装Visual GC插件

上面下载完成之后，解压缩包，执行文件夹里面bin下面的visualvm.exe应用程序

在这里插入图片描述

点击菜单Tools，选择Pulgins，在第二个选项中找到Visual GC，选中，点击Install，然后一路下一步即可安装成功，由于本人已经安装，所以未展示Visual GC，如下图：

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插件界面介绍

安装完插件后重启软件，然后打开idea，随后便可以在左边了Local中看到启动的idea应用，双击即可进入监控页面，如下图：

在这里插入图片描述
右边就是Visual GC 插件的主要界面了，我们可以看到软件运行时的内存变化情况：

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下面对上图中的各个窗口区域做简单介绍，整个界面分为三个区域，分别为：Spaces、Graphs和Histogram。

1.Spaces窗口
在这里插入图片描述
上图是呈现了程序运行时我们比较关注的几个区域的内存使用情况：

  • Metaspace：方法区，如果JDK1.8之前的版本，就是Perm，JDK7和之前的版本都是以永久
  • (PermGen)来实现方法区的，JDK8之后改用元空间来实现(MetaSpace)。
  • Old：老年代
  • Eden: 新生代Eden区
  • S0和S1：新生代的两个 Survivor 区

2.Graphs窗口

该窗口区域包含8个图标，以时间为横坐标动态展示各个指标的运行状态：
在这里插入图片描述
下面从上往下对上图中的各个图标表及其状态进行说明：

  • Compile Time：编译情况 24266 compoles - 39.416s 表示编译总数为24266，编译总耗时为39.416s。 一个脉冲表示一次JIT编译，脉冲越宽表示编译时间越长。
  • Class Loader Time：类加载情况 49052 loaded，39 unloaded - 29.937s表示已加载的数量为49052，卸载的数量为39，耗时为29.537s。
  • GC Time：总的（包含新生代和老年代）gc情况记录 123 collections，859.203ms Last Cause：Allocation Failure表示一共经历了123次gc(包含Minor GC和Full GC)，总共耗时859.203ms。
  • Eden Space：新生代Eden区内存使用情况 (200.00M，34.125M): 31.52M，109 collections，612.827ms表示Eden区的最大容量为200M，当前容量为34.125M，当前已使用31.52M，从开始监控到现在在该内存区域一共发生了109次gc(Minor GC)，gc总耗时为612.827ms。
  • Survivor 0和Survivor 1：新生代的两个Survivor区内存使用情况 (25.000M，4.250M):1.757M表示该Survivor区的最大容量为25M（默认为Eden区的1/8），当前已用1.757M。
  • Old Gen：老年代内存使用情况 (500.000M,255.195M):206.660M,14 collections，246.375ms表示老年区的最大容量为500M，当前容量为255.195M，当前已用206.660M，从开始监控到现在在该内存区域一共发生了14次gc(Full GC)，gc总耗时为246.375ms，换算下可以看出单次Full GC要比Minor GC耗时长很多。
  • Metaspace：方法区内存使用情况 (1.053G,278.250M):262.345M表示方法区最大容量为1.053G,当前容量为278.250M,当前使用量为262.345MM。

3.Histogram窗口

Histogram窗口是对当前正在被使用的Survivor区内存使用情况的详细描述，如下：

  • Tenuring

Threshold：我们知道Survivor区中的对象有一套晋升机制，就是其中的每个对象都有一个年龄标记，每当对象在一次Minor GC中存活下来，其年龄就会+1，当对象的年龄大于一个阈值时，就会进入老年代，这个阈值就是Tenuring Threshold，要注意这个值不是固定不变的，一般情况下Tenuring Threshold会与Max Tenuring Threshold大小保持一致，可如果某个时刻Servivor区中相同年龄的所有对象的内存总等于Survivor空间的一半，那Tenuring
Threshold就会等于该年龄，同时大于或等于该年龄的所有对象将进入老年代。

  • Max Tenuring

Threshold：表示新生代中对象的最大年龄值，这个值在JDK1.8中默认为6，在JDK1.7及之前的版本中默认为15，可以通过参数-XX:MaxTenuringThreshold来指定。

  • Desired Survivor Size

Survivor空间大小验证阈值(默认是survivor空间的一半)，用于给Tenuring
Threshold判断对象是否提前进入老年代。

  • Current Survivor Size：

当前Survivor空间大小，单位为字节（Byte，B）。

  • Histogram柱状图：

表示Survivor中不同年龄段对象分布。

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