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JVM面试复习系列:JVM参数调优

JVM参数调优

前言

你说你做过JVM调优和参数配置,请问如何盘点查看JVM系统默认值

使用jps和jinfo进行查看

-Xms:初始堆空间
-Xmx:堆最大值
-Xss:栈空间

-Xms 和 -Xmx最好调整一致,防止JVM频繁进行收集和回收

JVM参数类型

  • 标配参数(从JDK1.0 - Java12都在,很稳定)
    • -version
    • -help
    • java -showversion
  • X参数(了解)
    • -Xint:解释执行
    • -Xcomp:第一次使用就编译成本地代码
    • -Xmixed:混合模式
  • XX参数(重点)
    • Boolean类型
      • 公式:-XX:+ 或者-某个属性 + 表示开启,-表示关闭
      • Case:-XX:-PrintGCDetails:表示关闭了GC详情输出
    • key-value类型
      • 公式:-XX:属性key=属性value
      • 不满意初始值,可以通过下列命令调整
      • case:如何:-XX:MetaspaceSize=21807104:查看Java元空间的值

查看运行的Java程序,JVM参数是否开启,具体值为多少?

首先我们运行一个HelloGC的java程序

public class HelloGC {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        System.out.println("hello GC");
        Thread.sleep(Integer.MAX_VALUE);
    }
}

然后使用下列命令查看它的默认参数

jps:查看java的后台进程
jinfo:查看正在运行的java程序

具体使用:

jps -l得到进程号
12608 com.moxi.interview.study.GC.HelloGC
15200 sun.tools.jps.Jps
15296 org.jetbrains.idea.maven.server.RemoteMavenServer36
4528
12216 org.jetbrains.jps.cmdline.Launcher
9772 org.jetbrains.kotlin.daemon.KotlinCompileDaemon

查看到HelloGC的进程号为:12608

我们使用jinfo -flag 然后查看是否开启PrintGCDetails这个参数

jinfo -flag PrintGCDetails 12608

得到的内容为

-XX:-PrintGCDetails

上面提到了,-号表示关闭,即没有开启PrintGCDetails这个参数

下面我们需要在启动HelloGC的时候,增加 PrintGCDetails这个参数,需要在运行程序的时候配置JVM参数

image-20200319122922264

然后在VM Options中加入下面的代码,现在+号表示开启

-XX:+PrintGCDetails

然后在使用jinfo查看我们的配置

jps -l
jinfo -flag PrintGCDetails 13540

得到的结果为

-XX:+PrintGCDetails

我们看到原来的-号变成了+号,说明我们通过 VM Options配置的JVM参数已经生效了

使用下列命令,会把jvm的全部默认参数输出

jinfo -flags ***

题外话(坑题)

两个经典参数:-Xms 和 -Xmx,这两个参数 如何解释

这两个参数,还是属于XX参数,因为取了别名

  • -Xms 等价于 -XX:InitialHeapSize :初始化堆内存(默认只会用最大物理内存的64分1)
  • -Xmx 等价于 -XX:MaxHeapSize :最大堆内存(默认只会用最大物理内存的4分1)

查看JVM默认参数

  • -XX:+PrintFlagsInitial

    • 主要是查看初始默认值
    • 公式
      • java -XX:+PrintFlagsInitial -version
      • java -XX:+PrintFlagsInitial(重要参数)

    image-20200320212256284

  • -XX:+PrintFlagsFinal:表示修改以后,最终的值

​ 会将JVM的各个结果都进行打印

​ 如果有 := 表示修改过的, = 表示没有修改过的

工作中常用的JVM基本配置参数

image-20200322163252777

查看堆内存

查看JVM的初始化堆内存 -Xms 和最大堆内存 Xmx

public class HelloGC {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        // 返回Java虚拟机中内存的总量
        long totalMemory = Runtime.getRuntime().totalMemory();

        // 返回Java虚拟机中试图使用的最大内存量
        long maxMemory = Runtime.getRuntime().maxMemory();

        System.out.println("TOTAL_MEMORY(-Xms) = " + totalMemory + "(字节)、" + (totalMemory / (double)1024 / 1024) + "MB");
        System.out.println("MAX_MEMORY(-Xmx) = " + maxMemory + "(字节)、" + (maxMemory / (double)1024 / 1024) + "MB");

    }
}

运行结果为:

TOTAL_MEMORY(-Xms) = 257425408(字节)245.5MB
MAX_MEMORY(-Xmx) = 3790077952(字节)3614.5MB

-Xms 初始堆内存为:物理内存的1/64 -Xmx 最大堆内存为:系统物理内存的 1/4

打印JVM默认参数

使用 -XX:+PrintCommandLineFlags 打印出JVM的默认的简单初始化参数

比如我的机器输出为:

-XX:InitialHeapSize=266376000 -XX:MaxHeapSize=4262016000 -XX:+PrintCommandLineFlags -XX:+UseCompressedClassPointers -XX:+UseCompressedOops -XX:-UseLargePagesIndividualAllocation -XX:+UseParallelGC 

生活常用调优参数

  • -Xms:初始化堆内存,默认为物理内存的1/64,等价于 -XX:initialHeapSize
  • -Xmx:最大堆内存,默认为物理内存的1/4,等价于-XX:MaxHeapSize
  • -Xss:设计单个线程栈的大小,一般默认为512K~1024K,等价于 -XX:ThreadStackSize
    • 使用 jinfo -flag ThreadStackSize 会发现 -XX:ThreadStackSize = 0
    • 这个值的大小是取决于平台的
    • Linux/x64:1024KB
    • OS X:1024KB
    • Oracle Solaris:1024KB
    • Windows:取决于虚拟内存的大小
  • -Xmn:设置年轻代大小
  • -XX:MetaspaceSize:设置元空间大小
    • 元空间的本质和永久代类似,都是对JVM规范中方法区的实现,不过元空间与永久代之间最大的区别在于:元空间并不在虚拟机中,而是使用本地内存,因此,默认情况下,元空间的大小仅受本地内存限制。
    • -Xms10m -Xmx10m -XX:MetaspaceSize=1024m -XX:+PrintFlagsFinal
    • 但是默认的元空间大小:只有20多M
    • 为了防止在频繁的实例化对象的时候,让元空间出现OOM,因此可以把元空间设置的大一些
  • -XX:PrintGCDetails:输出详细GC收集日志信息
    • GC
    • Full GC

GC日志收集流程图

image-20200322185639902

我们使用一段代码,制造出垃圾回收的过程

首先我们设置一下程序的启动配置: 设置初始堆内存为10M,最大堆内存为10M

-Xms10m -Xmx10m -XX:+PrintGCDetails

然后用下列代码,创建一个 非常大空间的byte类型数组

byte [] byteArray = new byte[50 * 1024 * 1024];

运行后,发现会出现下列错误,这就是OOM:java内存溢出,也就是堆空间不足

Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
	at com.moxi.interview.study.GC.HelloGC.main(HelloGC.java:22)

同时还打印出了GC垃圾回收时候的详情

[GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 1972K->504K(2560K)] 1972K->740K(9728K), 0.0156109 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.03 secs] 
[GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 504K->480K(2560K)] 740K->772K(9728K), 0.0007815 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] 
[Full GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 480K->0K(2560K)] [ParOldGen: 292K->648K(7168K)] 772K->648K(9728K), [Metaspace: 3467K->3467K(1056768K)], 0.0080505 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.01 secs] 
[GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 0K->0K(2560K)] 648K->648K(9728K), 0.0003035 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] 
[Full GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 0K->0K(2560K)] [ParOldGen: 648K->630K(7168K)] 648K->630K(9728K), [Metaspace: 3467K->3467K(1056768K)], 0.0058502 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.01 secs] 
Heap
 PSYoungGen      total 2560K, used 80K [0x00000000ffd00000, 0x0000000100000000, 0x0000000100000000)
  eden space 2048K, 3% used [0x00000000ffd00000,0x00000000ffd143d8,0x00000000fff00000)
  from space 512K, 0% used [0x00000000fff00000,0x00000000fff00000,0x00000000fff80000)
  to   space 512K, 0% used [0x00000000fff80000,0x00000000fff80000,0x0000000100000000)
 ParOldGen       total 7168K, used 630K [0x00000000ff600000, 0x00000000ffd00000, 0x00000000ffd00000)
  object space 7168K, 8% used [0x00000000ff600000,0x00000000ff69dbd0,0x00000000ffd00000)
 Metaspace       used 3510K, capacity 4500K, committed 4864K, reserved 1056768K
  class space    used 389K, capacity 392K, committed 512K, reserved 1048576K

问题发生的原因:

因为们通过 -Xms10m 和 -Xmx10m 只给Java堆栈设置了10M的空间,但是创建了50M的对象,因此就会出现空间不足,而导致出错

同时在垃圾收集的时候,我们看到有两个对象:GC 和 Full GC

GC垃圾收集

GC在新生区

[GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 1972K->504K(2560K)] 1972K->740K(9728K), 0.0156109 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.03 secs]

GC (Allocation Failure):表示分配失败,那么就需要触发年轻代空间中的内容被回收

[PSYoungGen: 1972K->504K(2560K)] 1972K->740K(9728K), 0.0156109 secs]

参数对应的图为:

image-20200323124000865

Full GC垃圾回收

Full GC大部分发生在养老区

[Full GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 0K->0K(2560K)] [ParOldGen: 648K->630K(7168K)] 648K->630K(9728K), [Metaspace: 3467K->3467K(1056768K)], 0.0058502 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.01 secs] 

image-20200323125839653

规律:

[名称: GC前内存占用 -> GC后内存占用 (该区内存总大小)]

当我们出现了老年代都扛不住的时候,就会出现OOM异常

-XX:SurvivorRatio

调节新生代中 eden 和 S0、S1的空间比例,默认为 -XX:SuriviorRatio=8,Eden:S0:S1 = 8:1:1

加入设置成 -XX:SurvivorRatio=4,则为 Eden:S0:S1 = 4:1:1

SurvivorRatio值就是设置eden区的比例占多少,S0和S1相同

Java堆从GC的角度还可以细分为:新生代(Eden区,From Survivor区合To Survivor区)和老年代

image-20200323130442088

  • eden、SurvivorFrom复制到SurvivorTo,年龄 + 1

首先,当Eden区满的时候会触发第一次GC,把还活着的对象拷贝到SurvivorFrom去,当Eden区再次触发GC的时候会扫描Eden区合From区域,对这两个区域进行垃圾回收,经过这次回收后还存活的对象,则直接复制到To区域(如果对象的年龄已经到达老年的标准,则赋值到老年代区),通知把这些对象的年龄 + 1

  • 清空eden、SurvivorFrom

然后,清空eden,SurvivorFrom中的对象,也即复制之后有交换,谁空谁是to

  • SurvivorTo和SurvivorFrom互换

最后,SurvivorTo和SurvivorFrom互换,原SurvivorTo成为下一次GC时的SurvivorFrom区,部分对象会在From和To区域中复制来复制去,如此交换15次(由JVM参数MaxTenuringThreshold决定,这个参数默认为15),最终如果还是存活,就存入老年代

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-XX:NewRatio(了解)

配置年轻代new 和老年代old 在堆结构的占比

默认: -XX:NewRatio=2 新生代占1,老年代2,年轻代占整个堆的1/3

-XX:NewRatio=4:新生代占1,老年代占4,年轻代占整个堆的1/5,NewRadio值就是设置老年代的占比,剩下的1个新生代

新生代特别小,会造成频繁的进行GC收集

-XX:MaxTenuringThreshold

设置垃圾最大年龄,SurvivorTo和SurvivorFrom互换,原SurvivorTo成为下一次GC时的SurvivorFrom区,部分对象会在From和To区域中复制来复制去,如此交换15次(由JVM参数MaxTenuringThreshold决定,这个参数默认为15),最终如果还是存活,就存入老年代

这里就是调整这个次数的,默认是15,并且设置的值 在 0~15之间

查看默认进入老年代年龄:jinfo -flag MaxTenuringThreshold 17344

-XX:MaxTenuringThreshold=0:设置垃圾最大年龄。如果设置为0的话,则年轻对象不经过Survivor区,直接进入老年代。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的值,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念

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