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关于java:JVM下篇性能监控与调优篇04JVM运行时参数

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[TOC]

4. JVM 运行时参数

4.1. JVM 参数选项

官网地址：https://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/tools/windows/java.html

4.1.1. 类型一：规范参数选项 

> java -help
用法: java [-options] class [args...]
           (执行类)
   或  java [-options] -jar jarfile [args...]
           (执行 jar 文件)
其中选项包含:
    -d32          应用 32 位数据模型 (如果可用)
    -d64          应用 64 位数据模型 (如果可用)
    -server       抉择 "server" VM
                  默认 VM 是 server.

    -cp < 目录和 zip/jar 文件的类搜寻门路 >
    -classpath < 目录和 zip/jar 文件的类搜寻门路 >
                  用 ; 分隔的目录, JAR 档案
                  和 ZIP 档案列表, 用于搜寻类文件。-D< 名称 >=< 值 >
                  设置零碎属性
    -verbose:[class|gc|jni]
                  启用具体输入
    -version      输入产品版本并退出
    -version:< 值 >
                  正告: 此性能已过期, 将在
                  将来发行版中删除。须要指定的版本能力运行
    -showversion  输入产品版本并持续
    -jre-restrict-search | -no-jre-restrict-search
                  正告: 此性能已过期, 将在
                  将来发行版中删除。在版本搜寻中包含 / 排除用户专用 JRE
    -? -help      输入此帮忙音讯
    -X            输入非标准选项的帮忙
    -ea[:<packagename>...|:<classname>]
    -enableassertions[:<packagename>...|:<classname>]
                  按指定的粒度启用断言
    -da[:<packagename>...|:<classname>]
    -disableassertions[:<packagename>...|:<classname>]
                  禁用具备指定粒度的断言
    -esa | -enablesystemassertions
                  启用零碎断言
    -dsa | -disablesystemassertions
                  禁用零碎断言
    -agentlib:<libname>[=< 选项 >]
                  加载本机代理库 <libname>, 例如 -agentlib:hprof
                  另请参阅 -agentlib:jdwp=help 和 -agentlib:hprof=help
    -agentpath:<pathname>[=< 选项 >]
                  按残缺路径名加载本机代理库
    -javaagent:<jarpath>[=< 选项 >]
                  加载 Java 编程语言代理, 请参阅 java.lang.instrument
    -splash:<imagepath>
                  应用指定的图像显示启动屏幕
无关详细信息, 请参阅 http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/documentation/index.html。

Server 模式和 Client 模式

Hotspot JVM 有两种模式，别离是 server 和 client，别离通过 -server 和 -client 模式设置

  • 32 位零碎上，默认应用 Client 类型的 JVM。要想应用 Server 模式，机器配置至多有 2 个以上的 CPU 和 2G 以上的物理内存。client 模式实用于对内存要求较小的桌面应用程序，默认应用 Serial 串行垃圾收集器
  • 64 位零碎上，只反对 server 模式的 JVM，实用于须要大内存的应用程序，默认应用并行垃圾收集器

官网地址：https://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/guides/vm/server-class.html

如何晓得零碎默认应用的是那种模式呢？

通过 java -version 命令：能够看到 Server VM 字样，代表以后零碎应用是 Server 模式 

> java -version
java version "1.8.0_201"
Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_201-b09)
Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.201-b09, mixed mode)

4.1.2. 类型二：- X 参数选项 

> java -X
    -Xmixed           混合模式执行 (默认)
    -Xint             仅解释模式执行
    -Xbootclasspath:< 用 ; 分隔的目录和 zip/jar 文件 >
                      设置搜寻门路以疏导类和资源
    -Xbootclasspath/a:< 用 ; 分隔的目录和 zip/jar 文件 >
                      附加在疏导类门路开端
    -Xbootclasspath/p:< 用 ; 分隔的目录和 zip/jar 文件 >
                      置于疏导类门路之前
    -Xdiag            显示附加诊断音讯
    -Xnoclassgc       禁用类垃圾收集
    -Xincgc           启用增量垃圾收集
    -Xloggc:<file>    将 GC 状态记录在文件中 (带工夫戳)
    -Xbatch           禁用后盾编译
    -Xms<size>        设置初始 Java 堆大小
    -Xmx<size>        设置最大 Java 堆大小
    -Xss<size>        设置 Java 线程堆栈大小
    -Xprof            输入 cpu 配置文件数据
    -Xfuture          启用最严格的查看, 预期未来的默认值
    -Xrs              缩小 Java/VM 对操作系统信号的应用 (请参阅文档)
    -Xcheck:jni       对 JNI 函数执行其余查看
    -Xshare:off       不尝试应用共享类数据
    -Xshare:auto      在可能的状况下应用共享类数据 (默认)
    -Xshare:on        要求应用共享类数据, 否则将失败。-XshowSettings    显示所有设置并持续
    -XshowSettings:all
                      显示所有设置并持续
    -XshowSettings:vm 显示所有与 vm 相干的设置并持续
    -XshowSettings:properties
                      显示所有属性设置并持续
    -XshowSettings:locale
                      显示所有与区域设置相干的设置并持续

-X 选项是非规范选项, 如有更改, 恕不另行通知。

如何晓得 JVM 默认应用的是混合模式呢？

同样地，通过 java -version 命令：能够看到 mixed mode 字样，代表以后零碎应用的是混合模式

4.1.3. 类型三：-XX 参数选项

Boolean 类型格局 

-XX:+<option>  启用 option 属性
-XX:-<option>  禁用 option 属性

非 Boolean 类型格局 

-XX:<option>=<number>  设置 option 数值，能够带单位如 k /K/m/M/g/G
-XX:<option>=<string>  设置 option 字符值

4.2. 增加 JVM 参数选项

eclipse 和 idea 中配置不用多说，在 Run Configurations 中 VM Options 中配置即可，大同小异

运行 jar 包 

java -Xms100m -Xmx100m -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCDateStamps -XX:+PrintGCTimeStamps -jar demo.jar

Tomcat 运行 war 包 

# linux 下 catalina.sh 增加
JAVA_OPTS="-Xms512M -Xmx1024M"
# windows 下 catalina.bat 增加
set "JAVA_OPTS=-Xms512M -Xmx1024M"

程序运行中 

# 设置 Boolean 类型参数
jinfo -flag [+|-]<name> <pid>
# 设置非 Boolean 类型参数
jinfo -flag <name>=<value> <pid>

4.3. 罕用的 JVM 参数选项

4.3.1. 打印设置的 XX 选项及值 

-XX:+PrintCommandLineFlags 程序运行时 JVM 默认设置或用户手动设置的 XX 选项
-XX:+PrintFlagsInitial 打印所有 XX 选项的默认值
-XX:+PrintFlagsFinal 打印所有 XX 选项的理论值
-XX:+PrintVMOptions 打印 JVM 的参数

4.3.2. 堆、栈、办法区等内存大小设置 

# 栈
-Xss128k <==> -XX:ThreadStackSize=128k 设置线程栈的大小为 128K

# 堆
-Xms2048m <==> -XX:InitialHeapSize=2048m 设置 JVM 初始堆内存为 2048M
-Xmx2048m <==> -XX:MaxHeapSize=2048m 设置 JVM 最大堆内存为 2048M
-Xmn2g <==> -XX:NewSize=2g -XX:MaxNewSize=2g 设置年老代大小为 2G
-XX:SurvivorRatio=8 设置 Eden 区与 Survivor 区的比值，默认为 8
-XX:NewRatio=2 设置老年代与年老代的比例，默认为 2
-XX:+UseAdaptiveSizePolicy 设置大小比例自适应，默认开启
-XX:PretenureSizeThreadshold=1024 设置让大于此阈值的对象间接调配在老年代，只对 Serial、ParNew 收集器无效
-XX:MaxTenuringThreshold=15 设置新生代降职老年代的年龄限度，默认为 15
-XX:TargetSurvivorRatio 设置 MinorGC 完结后 Survivor 区占用空间的冀望比例

# 办法区
-XX:MetaspaceSize / -XX:PermSize=256m 设置元空间 / 永恒代初始值为 256M
-XX:MaxMetaspaceSize / -XX:MaxPermSize=256m 设置元空间 / 永恒代最大值为 256M
-XX:+UseCompressedOops 应用压缩对象
-XX:+UseCompressedClassPointers 应用压缩类指针
-XX:CompressedClassSpaceSize 设置 Klass Metaspace 的大小，默认 1G

# 间接内存
-XX:MaxDirectMemorySize 指定 DirectMemory 容量，默认等于 Java 堆最大值

4.3.3. OutOfMemory 相干的选项 

-XX:+HeapDumpOnOutMemoryError 内存呈现 OOM 时生成 Heap 转储文件，两者互斥
-XX:+HeapDumpBeforeFullGC 呈现 FullGC 时生成 Heap 转储文件，两者互斥
-XX:HeapDumpPath=<path> 指定 heap 转储文件的存储门路，默认当前目录
-XX:OnOutOfMemoryError=<path> 指定可行性程序或脚本的门路，当产生 OOM 时执行脚本

4.3.4. 垃圾收集器相干选项

首先需理解垃圾收集器之间的搭配应用关系

  • 红色虚线示意在 jdk8 时被 Deprecate，jdk9 时被删除
  • 绿色虚线示意在 jdk14 时被 Deprecate
  • 绿色虚框示意在 jdk9 时被 Deprecate，jdk14 时被删除 

# Serial 回收器
-XX:+UseSerialGC  年老代应用 Serial GC，老年代应用 Serial Old GC
# ParNew 回收器
-XX:+UseParNewGC  年老代应用 ParNew GC
-XX:ParallelGCThreads  设置年老代并行收集器的线程数。个别地，最好与 CPU 数量相等，以防止过多的线程数影响垃圾收集性能。

$$
ParallelGCThreads =
\begin{cases}
CPU\_Count & \text (CPU\_Count <= 8) \\
3 + (5 * CPU_Count / 8) & \text (CPU\_Count > 8)
\end{cases}
$$

# Parallel 回收器
-XX:+UseParallelGC  年老代应用 Parallel Scavenge GC，相互激活
-XX:+UseParallelOldGC  老年代应用 Parallel Old GC，相互激活
-XX:ParallelGCThreads
-XX:MaxGCPauseMillis  设置垃圾收集器最大进展工夫（即 STW 的工夫），单位是毫秒。为了尽可能地把进展工夫管制在 MaxGCPauseMills 以内，收集器在工作时会调整 Java 堆大小或者其余一些参数。对于用户来讲，进展工夫越短体验越好；然而服务器端重视高并发，整体的吞吐量。所以服务器端适宜 Parallel，进行管制。该参数应用需谨慎。-XX:GCTimeRatio  垃圾收集工夫占总工夫的比例（1 / (N+1)），用于掂量吞吐量的大小
    取值范畴（0,100），默认值 99，也就是垃圾回收工夫不超过 1%。与前一个 -XX：MaxGCPauseMillis 参数有肯定矛盾性。暂停工夫越长，Radio 参数就容易超过设定的比例。-XX:+UseAdaptiveSizePolicy  设置 Parallel Scavenge 收集器具备自适应调节策略。在这种模式下，年老代的大小、Eden 和 Survivor 的比例、降职老年代的对象年龄等参数会被主动调整，以达到在堆大小、吞吐量和进展工夫之间的平衡点。在手动调优比拟艰难的场合，能够间接应用这种自适应的形式，仅指定虚拟机的最大堆、指标的吞吐量（GCTimeRatio）和进展工夫（MaxGCPauseMills），让虚拟机本人实现调优工作。
# CMS 回收器
-XX:+UseConcMarkSweepGC  年老代应用 CMS GC。开启该参数后会主动将 -XX：+UseParNewGC 关上。即：ParNew（Young 区）+ CMS（Old 区）+ Serial Old 的组合
-XX:CMSInitiatingOccupanyFraction  设置堆内存使用率的阈值，一旦达到该阈值，便开始进行回收。JDK5 及以前版本的默认值为 68，DK6 及以上版本默认值为 92%。如果内存增长迟缓，则能够设置一个稍大的值，大的阈值能够无效升高 CMS 的触发频率，缩小老年代回收的次数能够较为显著地改善应用程序性能。反之，如果应用程序内存使用率增长很快，则应该升高这个阈值，以防止频繁触发老年代串行收集器。因而通过该选项便能够无效升高 Fu1l GC 的执行次数。-XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly  是否动静可调，使 CMS 始终按 CMSInitiatingOccupancyFraction 设定的值启动
-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection  用于指定在执行完 Full GC 后对内存空间进行压缩整顿
    以此防止内存碎片的产生。不过因为内存压缩整顿过程无奈并发执行，所带来的问题就是进展工夫变得更长了。-XX:CMSFullGCsBeforeCompaction  设置在执行多少次 Full GC 后对内存空间进行压缩整顿。-XX:ParallelCMSThreads  设置 CMS 的线程数量。CMS 默认启动的线程数是 (ParallelGCThreads+3)/4，ParallelGCThreads 是年老代并行收集器的线程数。当 CPU 资源比拟缓和时，受到 CMS 收集器线程的影响，应用程序的性能在垃圾回收阶段可能会十分蹩脚。-XX:ConcGCThreads  设置并发垃圾收集的线程数，默认该值是基于 ParallelGCThreads 计算出来的
-XX:+CMSScavengeBeforeRemark  强制 hotspot 在 cms remark 阶段之前做一次 minor gc，用于进步 remark 阶段的速度
-XX:+CMSClassUnloadingEnable  如果有的话，启用回收 Perm 区（JDK8 之前）-XX:+CMSParallelInitialEnabled  用于开启 CMS initial-mark 阶段采纳多线程的形式进行标记
    用于进步标记速度，在 Java8 开始曾经默认开启
-XX:+CMSParallelRemarkEnabled  用户开启 CMS remark 阶段采纳多线程的形式进行从新标记，默认开启
-XX:+ExplicitGCInvokesConcurrent
-XX:+ExplicitGCInvokesConcurrentAndUnloadsClasses
    这两个参数用户指定 hotspot 虚构在执行 System.gc() 时应用 CMS 周期
-XX:+CMSPrecleaningEnabled  指定 CMS 是否须要进行 Pre cleaning 阶段    
# G1 回收器
-XX:+UseG1GC 手动指定应用 G1 收集器执行内存回收工作。-XX:G1HeapRegionSize 设置每个 Region 的大小。值是 2 的幂，范畴是 1MB 到 32MB 之间，指标是依据最小的 Java 堆大小划分出约 2048 个区域。默认是堆内存的 1 /2000。-XX:MaxGCPauseMillis  设置冀望达到的最大 GC 进展工夫指标（JVM 会尽力实现，但不保障达到）。默认值是 200ms
-XX:ParallelGCThread  设置 STW 时 GC 线程数的值。最多设置为 8
-XX:ConcGCThreads  设置并发标记的线程数。将 n 设置为并行垃圾回收线程数（ParallelGCThreads）的 1 / 4 左右。-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent 设置触发并发 GC 周期的 Java 堆占用率阈值。超过此值，就触发 GC。默认值是 45。-XX:G1NewSizePercent  新生代占用整个堆内存的最小百分比（默认 5%）-XX:G1MaxNewSizePercent  新生代占用整个堆内存的最大百分比（默认 60%）-XX:G1ReservePercent=10  保留内存区域，避免 to space（Survivor 中的 to 区）溢出

怎么抉择垃圾回收器？

  • 优先让 JVM 自适应，调整堆的大小
  • 串行收集器：内存小于 100M；单核、单机程序，并且没有进展工夫的要求
  • 并行收集器：多 CPU、高吞吐量、容许进展工夫超过 1 秒
  • 并发收集器：多 CPU、谋求低进展工夫、疾速响应（比方提早不能超过 1 秒，如互联网利用）
  • 官网举荐 G1，性能高。当初互联网的我的项目，根本都是应用 G1

特地阐明：

  • 没有最好的收集器，更没有万能的收集器
  • 调优永远是针对特定场景、特定需要，不存在一劳永逸的收集器

4.3.5. GC 日志相干选项 

-XX:+PrintGC <==> -verbose:gc  打印简要日志信息
-XX:+PrintGCDetails            打印具体日志信息
-XX:+PrintGCTimeStamps  打印程序启动到 GC 产生的工夫，搭配 -XX:+PrintGCDetails 应用
-XX:+PrintGCDateStamps  打印 GC 产生时的工夫戳，搭配 -XX:+PrintGCDetails 应用
-XX:+PrintHeapAtGC  打印 GC 前后的堆信息，如下图
-Xloggc:<file> 输入 GC 导指定门路下的文件中 

-XX:+TraceClassLoading  监控类的加载
-XX:+PrintGCApplicationStoppedTime  打印 GC 时线程的进展工夫
-XX:+PrintGCApplicationConcurrentTime  打印垃圾收集之前利用未中断的执行工夫
-XX:+PrintReferenceGC 打印回收了多少种不同援用类型的援用
-XX:+PrintTenuringDistribution  打印 JVM 在每次 MinorGC 后以后应用的 Survivor 中对象的年龄散布
-XX:+UseGCLogFileRotation 启用 GC 日志文件的主动转储
-XX:NumberOfGCLogFiles=1  设置 GC 日志文件的循环数目
-XX:GCLogFileSize=1M  设置 GC 日志文件的大小

4.3.6. 其余参数 

-XX:+DisableExplicitGC  禁用 hotspot 执行 System.gc()，默认禁用
-XX:ReservedCodeCacheSize=<n>[g|m|k]、-XX:InitialCodeCacheSize=<n>[g|m|k]  指定代码缓存的大小
-XX:+UseCodeCacheFlushing  放弃一些被编译的代码，防止代码缓存被占满时 JVM 切换到 interpreted-only 的状况
-XX:+DoEscapeAnalysis  开启逃逸剖析
-XX:+UseBiasedLocking  开启偏差锁
-XX:+UseLargePages  开启应用大页面
-XX:+PrintTLAB  打印 TLAB 的应用状况
-XX:TLABSize  设置 TLAB 大小

4.4. 通过 Java 代码获取 JVM 参数

Java 提供了 java.lang.management 包用于监督和治理 Java 虚拟机和 Java 运行时中的其余组件，它容许本地或近程监控和治理运行的 Java 虚拟机。其中 ManagementFactory 类较为罕用，另外 Runtime 类可获取内存、CPU 核数等相干的数据。通过应用这些 api，能够监控应用服务器的堆内存应用状况，设置一些阈值进行报警等解决。

public class MemoryMonitor {public static void main(String[] args) {MemoryMXBean memorymbean = ManagementFactory.getMemoryMXBean();
        MemoryUsage usage = memorymbean.getHeapMemoryUsage();
        System.out.println("INIT HEAP:" + usage.getInit() / 1024 / 1024 + "m");
        System.out.println("MAX HEAP:" + usage.getMax() / 1024 / 1024 + "m");
        System.out.println("USE HEAP:" + usage.getUsed() / 1024 / 1024 + "m");
        System.out.println("\nFull Information:");
        System.out.println("Heap Memory Usage:" + memorymbean.getHeapMemoryUsage());
        System.out.println("Non-Heap Memory Usage:" + memorymbean.getNonHeapMemoryUsage());

        System.out.println("======================= 通过 java 来获取相干零碎状态 ============================");
        System.out.println("以后堆内存大小 totalMemory" + (int) Runtime.getRuntime().totalMemory() / 1024 / 1024 + "m");// 以后堆内存大小
        System.out.println("闲暇堆内存大小 freeMemory" + (int) Runtime.getRuntime().freeMemory() / 1024 / 1024 + "m");// 闲暇堆内存大小
        System.out.println("最大可用总堆内存 maxMemory" + Runtime.getRuntime().maxMemory() / 1024 / 1024 + "m");// 最大可用总堆内存大小

    }
}
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