[ JVM ] 常用参数 优化参考

news2025/3/9 10:54:49

基础概念回顾

JDK、JRE、JVM的关系（JDK>JRE>JVM）

JDK = JRE + 开发工具 、JRE = JVM + 类库，具体关系如下图：

JDK（Java Development Kit） 用于开发 Java 应用程序的软件开发工具集合，包括 了 【Java 运行时的环境（JRE）】、【DevelopmentTools开发工具包：解释器（Java）：编译器（javac）、Java 归档 （jar）、文档生成器（Javadoc）等工具】。简单的说我们要开发Java程序，就需要安 装某个版本的JDK工具包。

JRE（Java Runtime Enviroment ）提供 Java 应用程序执行时所需的环境，由 Java 虚拟机（JVM）、核心类、支持文件等组成。简单的说，我们要是想在某个机器上运 行Java程序，可以安装JDK，也可以只安装JRE，后者体积比较小。

JVM（Java Virtual Machine）（Java 虚拟机）有三层含义，分别是：

  • JVM规范要求

  • 满足 JVM 规范要求的一种具体实现（一种计算机程序）

  • 一个 JVM 运行实例，在命令提示符下编写 Java 命令以运行 Java 类时，都会创建一 个 JVM 实例，我们下面如果只记到JVM则指的是这个含义；如果我们带上了某种JVM 的名称，比如说是Zing JVM，则表示上面第二种含义

三者在开发运行Java程序时的交互关系：                                                                                                                                                                                                                                          

        简单的说，就是通过JDK开发工具，编译以后，可以打包分发给其他装有JRE的机器上去运行。而这个运行的程序，就是通过java命令启动的一个JVM实例，我们所有代码逻辑的执行都运行在这 个JVM实例上 。                                                                                                                                                                                                                                                                                

关于 Java运行时 和 JVM虚拟机 概念：                                                                                                                                                                                                                                          

        简单的说JRE就是Java的 “运行时”，包括虚拟机和相关的库等资源。 可以说运行时提供了程序运行的基本环境，JVM在启动时需要加载所有运行时的核心库（Libraries）等资源，然后再加载我们的应用程序字节码，才能让应用程序字节码运行在JVM这 个容器里。                                              

下图为JDK中的开发 [Development Tools工具包] 编译成Class文件到运行时 [JRE-JVM] 的过程：

三大类型事件

  • MinorGC： 收集年轻代内存的GC事件称为 Minor GC

  • MajorGC： 清理老年代空间（Old Space）的GC事件

  • FullGC： 清理整个堆内存空间的GC事件，包括年轻代空间和老年代空间

                                                                                                                                                     

        其实 Major GC 和 Full GC 有时候并不能很好地区分。更复杂的情况是， 很多 Major GC 是由Minor GC 触发的，所以很多情况下这两者是不可分离的。 另外，像G1这种垃圾收集算法，是每次找一小部分区域来进行清理，这部分区域中可能有一部分是年轻 代，另一部分区域属于老年代。

                                                                                                                                                        

        所以我们不要太纠结具体是叫 Major GC 呢还是叫 Full GC ，它们一般都会造成单次较长时间的STW暂停。我们需要关注的是：某次GC事件，是暂停了所有线程、进而对系统造成了性能影响呢，还是与其他业务线程并发执行、暂停时间几乎可以忽略不计，比如GC频率高如果暂停时间低的话就会降低延迟，但是牺牲了吞吐率，而如果频率低，暂停时间如果高的话则会提升吞吐率，但会可能提升延迟，而这些就是需要权衡优化的点之一。

                                                                                                                                                                                           

关键指标参考

计算机中三个关键指标

  1. cpu：因单位时间有限，所以由于业务逻辑不合理而出现瓶颈等...

  2. 内存：数据可直接使用的暂存空间，GC会回收垃圾，但是GC配置不合理也有可能造成OOM

  3. IO（存储+网络）：存储数据时持久化的IO过程，分布式多机部署时网络的IO过程。

性能优化常见套路

遵循2/8原则： 所有慢因素按照对性能影响列一个清单，前20%的瓶颈问题对性能影响站80%，也就是说解决这20%性能就会好一大半。

ps：与JVM有关的核心资源cpu和内存。

衡量系统的三个维度 —— [ 延迟（单位: RP）、吞吐量（单位: TPS、QPS）、系统容量 (计算机常用单位)]

  • 延迟： 衡量单位 —— RT（Response Time）响应时间，一般为平均响应时间，比如要保障95%用户在可接受响应范围，则可叫做P95（percent95）-95线，而同理99%用户就是99线。那么要保障P95用户平均1s的RT就是保障95%用户请求的平均响应时间为1s。

  • 吞吐量： 衡量单位——TPS（TransactionPerSecend）每秒处理的事务(增删改查)数、QPS（QueryPerSecend）每秒处理的请求(查)数。

  • 系统容量： 也叫做设计容量，可理解为硬件配置。

此外还可从另外一个维度来讲性能指标分为两类：

业务需求指标： 如吞吐量(QPS、TPS)、响应时间(RT)、并发数、业务成功率等

资源约束指标： 如CPU、内存、I/O等资源的消耗情况。

PS:另外不同种类的系统，关注的性能侧重点还不一样。比如【批处理/流处理型系统】更关注的是吞吐量，延迟可适当放宽。而【高可用的Web型系统】则及关注高并发下的系统响应时间也关注吞吐量。

                                                                                                                                                      

例： "配置2核4GB的节点，每秒响应200个请求，95%线是20ms，最大响应时间40ms。"

                                                                                                                                                      

从上文可以解读出基本的性能信息: 响应时间(RT<40ms), 吞吐量(200TPS), 系统配置信息(2C4G)。隐含的条件可能是 "并发请求数不超过200 "。类似这样的情况，我们可采用的分析优化的手段和方式包括：

                                                                                                                                                      

  • 使用JDWP(Java Platform Debugger Architecture) 或开发工具做本地/远程调试

  • 系统和JVM的状态监控，收集分析指标

  • 性能分析: CPU使用情况/内存分配分析                                                                                          

常用配置清单

        以下为常用配置参数介绍，有点要先说明 —— 大部分情况下，配置GC参数并不是越多越好。原则上只配置最重要的几个参数即可，其他的都保持默认值，除非你对系统的业务特征有了深入的分析和了解，才需要进行某些细微参数的调整。 毕竟，古语有云：“过早优化是万恶之源”。

一、内存参数：

  • -Xmx： 最大堆内存大小

  • -Xms： 初始化时的堆内存大小

  • -Xmn： 等价于-XX:NewSize，指新生代大小（注意：使用 G1 垃圾收集器 不应该 设置该选项，在其他的某些业务场景下可以设置。官方建议设置为 -Xmx 的 1/2 ~ 1/4。）

  • -XX:MetaspaceSize： 指定元数据区最小大小（Java8以后）

  • -XX:MaxMetaspaceSize： 指定元数据区最大大小（Java8以后）（注意：Java8 默认不限制 Meta 空间, 一般不允许设置该选项）

  • -XX:PermSize、-XX:MaxPermSize: 分别设置永久代最小大小与最大大小（Java8以前）

  • -XX:MaxDirectMemorySize： 最大直接内存(也就是堆外内存)，这个参数跟-Dsun.nio.MaxDirectMemorySize效果相同。

  • -XX:MaxTenuringThreshold: 设置转入老年代的存活次数（也就是在新生代未被回收的次数）。如果是0，则直接跳过新生代进入老年代

  • -XX:SurvivorRatio: 新生代中Eden区与两个Survivor区的比值。

  • -XX:NewRatio: 设置新生代和老年代的比值。

  • Xss：设置每个线程栈的字节数。 例如 -Xss1m 指定线程栈为 1MB，与-XX:ThreadStackSize=1m等价

二、垃圾回收器参数：

  • -XX:+UseG1GC：使用 G1 垃圾回收器（注意：使用 G1垃圾收集器： -XX:+UseG1GC 。原则上不能指定G1垃圾收集器的年轻代大小，否则不仅是画 蛇添足，更是自废武功了。因为G1的回收方式是小批量划定区块（region）进行，可能一次普通GC中 既有年轻代又有老年代，可能某个区块一会是老年代，一会又变成年轻代了。 ）

  • -XX:+UseSerialGC:使用串行收集器

  • -XX:+UseParallelGC:使用并行收集器

  • -XX:+UseParalledlOldGC:使用并行老年代收集器

  • -XX:+UseConcMarkSweepGC:使用并发收集器

三、垃圾回收器参数：

  • -XX:+PrintGCDetails： 打印GC日志详情

  • -Xloggc:gc.demo.log ： 将日志信息作为文件保存（默认在项目的根目录下，若需指定位置可在前面加路径,如

    -Xloggc:/var/log/gc.demo.log）

  • -XX:+PrintGCDateStamps：打印GC时间发生的日期和时间

  • -XX:+PrintGCApplicationStoppedTime： 输出每次GC的持续时间和程序暂停时间；

四、其他参数（诊断or预警）：

  • -XX:+-HeapDumpOnOutOfMemoryError： 当 OutOfMemoryError 产生 —— 即内存溢出(堆内存或持久代)时，自动 Dump 堆内存。 因为在运行时并没有什么开销, 所以==在生产机器上是可以使用的==。 示例用法: java -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -Xmx256m ConsumeHeap

  • -XX:HeapDumpPath ： 与HeapDumpOnOutOfMemoryError搭配使用, 指定内存溢出时 Dump 文件的目录。 如果没有指定则默认为启动 Java 程序的工作目录。 示例用法: java -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:HeapDumpPath=/usr/local/ ConsumeHeap 自动 Dump 的 hprof 文件会存储到 /usr/local/ 目录下。

  • -XX:OnError ： 发生致命错误时(fatal error)执行的脚本。 例如, 写一个脚本来记录出错时间, 执行一些命令, 或者 curl 一下某个在线报警的url. 示例用法: java -XX:OnError="gdb - %p" MyApp 可以发现有一个 %p 的格式化字符串，表示进程 PID。

  • -XX:OnOutOfMemoryError ： 抛出 OutOfMemoryError 错误时执行的脚本。

  • -XX:ErrorFile=filename 选项: 致命错误的日志文件名，绝对路径或者相对路径。

        注: 以上只把JVM一些常用配置参数列举出来了，如果要了解完整的JVM配置参数清单，可在官网查看：

Java HotSpot VM Options

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