常见面试题之JVM实践（调优）

1. `JVM`调优的参数可以在哪里设置参数值？

1.1 `tomcat`的设置`vm`参数

修改TOMCAT_HOME/bin/catalina.sh文件，如下图：

JAVA_OPTS="-Xms512m -Xmx1024m"

在这里插入图片描述

1.2 `springboot`项目`jar`文件启动

通常在linux系统下直接加参数启动springboot项目。

nohup java -Xms512m -Xmx1024m -jar xxxx.jar --spring.profiles.active=prod &

nohup : 用于在系统后台不挂断地运行命令，退出终端不会影响程序的运行。

参数 & ：让命令在后台执行，终端退出后命令仍旧执行。

2. 用的`JVM`调优的参数都有哪些？

对于JVM调优，主要就是调整年轻代、年老大、元空间的内存空间大小及使用的垃圾回收器类型。

https://www.oracle.com/java/technologies/javase/vmoptions-jsp.html

1）设置堆的初始大小和最大大小，为了防止垃圾收集器在初始大小、最大大小之间收缩堆而产生额外的时间，通常把最大、初始大小设置为相同的值。

-Xms：设置堆的初始化大小

-Xmx：设置堆的最大大小

2）设置年轻代中Eden区和两个Survivor区的大小比例。该值如果不设置，则默认比例为8:1:1。Java官方通过增大Eden区的大小，来减少YGC发生的次数，但有时我们发现，虽然次数减少了，但Eden区满。

的时候，由于占用的空间较大，导致释放缓慢，此时STW的时间较长，因此需要按照程序情况去调优。

-XXSurvivorRatio=3，表示年轻代中的分配比率：survivor:eden = 2:3

3）年轻代和老年代默认比例为1：2。可以通过调整二者空间大小比率来设置两者的大小。

-XX:newSize   设置年轻代的初始大小
-XX:MaxNewSize   设置年轻代的最大大小，  初始大小和最大大小两个值通常相同

4）线程堆栈的设置：每个线程默认会开启1M的堆栈，用于存放栈帧、调用参数、局部变量等，但一般256K就够用。通常减少每个线程的堆栈，可以产生更多的线程，但这实际上还受限于操作系统。

-Xss   对每个线程stack大小的调整,-Xss128k

5）一般来说，当survivor区不够大或者占用量达到50%，就会把一些对象放到老年区。通过设置合理的eden区，survivor区及使用率，可以将年轻对象保存在年轻代，从而避免full GC，使用-Xmn设置年轻代的大小。

6）系统CPU持续飙高的话，首先先排查代码问题，如果代码没问题，则咨询运维或者云服务器供应商，通常服务器重启或者服务器迁移即可解决。

7）对于占用内存比较多的大对象，一般会选择在老年代分配内存。如果在年轻代给大对象分配内存，年轻代内存不够了，就要在eden区移动大量对象到老年代，然后这些移动的对象可能很快消亡，因此导致full GC。通过设置参数：-XX:PetenureSizeThreshold=1000000，单位为B，标明对象大小超过1M时，在老年代(tenured)分配内存空间。

8）一般情况下，年轻对象放在eden区，当第一次GC后，如果对象还存活，放到survivor区，此后，每GC一次，年龄增加1，当对象的年龄达到阈值，就被放到tenured老年区。这个阈值可以同构-XX:MaxTenuringThreshold设置。如果想让对象留在年轻代，可以设置比较大的阈值。

（1）-XX:+UseParallelGC:年轻代使用并行垃圾回收收集器。这是一个关注吞吐量的收集器，可以尽可能的减少垃圾回收时间。

（2）-XX:+UseParallelOldGC:设置老年代使用并行垃圾回收收集器。

9）尝试使用大的内存分页：使用大的内存分页增加CPU的内存寻址能力，从而系统的性能。

-XX:+LargePageSizeInBytes 设置内存页的大小

10）使用非占用的垃圾收集器。

-XX:+UseConcMarkSweepGC老年代使用CMS收集器降低停顿。

3. 说一下`JVM`调优的工具？

3.1 命令工具

3.1.1 `jps`（`Java Process Status`）

输出JVM中运行的进程状态信息(现在一般使用jconsole)。

在这里插入图片描述

3.1.2 `jstack`

查看java进程内线程的堆栈信息。

jstack [option] <pid>

java案例

package com.dcxuexi.jvm;

public class Application {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        while (true){
            Thread.sleep(1000);
            System.out.println("哈哈哈");
        }
    }
}

使用jstack查看进行堆栈运行信息。

在这里插入图片描述

3.1.3 `jmap`

用于生成堆转存快照。

jmap [options] pid 内存映像信息

jmap -heap pid 显示Java堆的信息

jmap -dump:format=b,file=heap.hprof pid

format=b表示以hprof二进制格式转储Java堆的内存
file=<filename>用于指定快照dump文件的文件名。

例：显示了某一个java运行的堆信息。

在这里插入图片描述

PS D:\dcbut.coding> jmap -heap 34420
Attaching to process ID 34420, please wait...
Debugger attached successfully.
Server compiler detected.
JVM version is 25.191-b12

using thread-local object allocation.
Parallel GC with 8 thread(s)  //并行的垃圾回收器

Heap Configuration:  //堆配置
   MinHeapFreeRatio         = 0  //空闲堆空间的最小百分比
   MaxHeapFreeRatio         = 100  //空闲堆空间的最大百分比
   MaxHeapSize              = 4265607168 (4068.0MB) //堆空间允许的最大值
   NewSize                  = 89128960 (85.0MB) //新生代堆空间的默认值
   MaxNewSize               = 1421869056 (1356.0MB) //新生代堆空间允许的最大值
   OldSize                  = 179306496 (171.0MB)//老年代堆空间的默认值
   NewRatio                 = 2 //新生代与老年代的堆空间比值，表示新生代：老年代=1：2
   SurvivorRatio            = 8 //两个Survivor区和Eden区的堆空间比值为8,表示S0:S1:Eden=1:1:8
   MetaspaceSize            = 21807104 (20.796875MB) //元空间的默认值
   CompressedClassSpaceSize = 1073741824 (1024.0MB) //压缩类使用空间大小
   MaxMetaspaceSize         = 17592186044415 MB //元空间允许的最大值
   G1HeapRegionSize         = 0 (0.0MB)//在使用 G1 垃圾回收算法时，JVM 会将 Heap 空间分隔为若干个 Region，该参数用来指定每个 Region 空间的大小。

Heap Usage:
PS Young Generation
Eden Space: //Eden使用情况
   capacity = 67108864 (64.0MB)
   used     = 36235792 (34.55714416503906MB)
   free     = 30873072 (29.442855834960938MB)
   53.995537757873535% used
From Space: //Survivor-From 使用情况
   capacity = 11010048 (10.5MB)
   used     = 8700008 (8.296974182128906MB)
   free     = 2310040 (2.2030258178710938MB)
   79.01880173456101% used
To Space: //Survivor-To 使用情况
   capacity = 11010048 (10.5MB)
   used     = 0 (0.0MB)
   free     = 11010048 (10.5MB)
   0.0% used
PS Old Generation  //老年代 使用情况
   capacity = 179306496 (171.0MB)
   used     = 16384 (0.015625MB)
   free     = 179290112 (170.984375MB)
   0.009137426900584795% used

8724 interned Strings occupying 751096 bytes.
PS D:\dcbut.coding>

3.1.4 `jhat`

用于分析jmap生成的堆转存快照（一般不推荐使用，而是使用Ecplise Memory Analyzer）。

3.1.5 `jstat`

是JVM统计监测工具。可以用来显示垃圾回收信息、类加载信息、新生代统计信息等。

常见参数：

①总结垃圾回收统计

jstat -gcutil pid

在这里插入图片描述

字段	含义
`S0`	幸存1区当前使用比例
`S1`	幸存2区当前使用比例
`E`	伊甸园区使用比例
`O`	老年代使用比例
`M`	元数据区使用比例
`CCS`	压缩使用比例
`YGC`	年轻代垃圾回收次数
`YGCT`	年轻代垃圾回收消耗时间
`FGC`	老年代垃圾回收次数
`FGCT`	老年代垃圾回收消耗时间
`GCT`	垃圾回收消耗总时间

②垃圾回收统计

jstat -gc pid

在这里插入图片描述

3.2 可视化工具

3.2.1 `jconsole`

Jconsole是JDK自带的监控工具，在JDK/bin目录下可以找到。它用于连接正在运行的本地或者远程的JVM，对正在运行。

用于对jvm的内存，线程，类的监控，是一个基于jmx的GUI性能监控工具。

打开方式：

通过cmd命令行（直接输入jconsole）打开
JDK安装目录bin目录下直接启动 jconsole.exe就行。

在这里插入图片描述

可以内存、线程、类等信息。

在这里插入图片描述

3.2.2 `VisualVM`：故障处理工具

能够监控线程，内存情况，查看方法的CPU时间和内存中的对象，已被GC的对象，反向查看分配的堆栈。

打开方式：JDK安装目录bin目录下直接启动jvisualvm.exe就行。

在这里插入图片描述

监控程序运行情况。

在这里插入图片描述

查看运行中的dump。

在这里插入图片描述

查看堆中的信息。

在这里插入图片描述

4. `java`内存泄露的排查思路？

原因：

如果线程请求分配的栈容量超过java虚拟机栈允许的最大容量的时候，java虚拟机将抛出一个StackOverFlowError异常。

如果java虚拟机栈可以动态拓展，并且扩展的动作已经尝试过，但是目前无法申请到足够的内存去完成拓展，或者在建立新线程的时候没有足够的内存去创建对应的虚拟机栈，那java虚拟机将会抛出一个OutOfMemoryError异常。

如果一次加载的类太多，元空间内存不足，则会报OutOfMemoryError: Metaspace。

在这里插入图片描述

1、通过jmap指定打印他的内存快照dump。

有的情况是内存溢出之后程序则会直接中断，而jmap只能打印在运行中的程序，所以建议通过参数的方式的生成dump文件，配置如下：

-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
-XX:HeapDumpPath=/home/app/dumps/ 指定生成后文件的保存目录

2、通过工具， VisualVM（Ecplise MAT）去分析dump文件。

VisualVM可以加载离线的dump文件，如下图：

文件–>装入—>选择dump文件即可查看堆快照信息。