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JVM面试复习系列：JVM参数调优

2021-12-16 分类：Java面试题 阅读(373)

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

image-20200323150946414

-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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