20220605 JVM下篇：性能监控与调优篇 4. JVM 运行时参数

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1. JVM 参数选项

类型一：标准参数选项

特点

比较稳定，后续版本基本不会变化
以 - 开头

各种选项

直接在 DOS 窗口中运行 java 或者 java -help 可以看到所有的标准选项

补充内容：`-server` 与 `-client` 区别

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Hotspot JVM 有两种模式，分别是 server 和 client，分别通过 -server 和 -client 模式设置

32 位系统上，默认使用 Client 类型的 JVM。要想使用 Server 模式，机器配置至少有 2 个以上的 CPU 和 2G 以上的物理内存。client 模式适用于对内存要求较小的桌面应用程序，默认使用 Serial 串行垃圾收集器

64 位系统上，只支持 server 模式的 JVM，适用于需要大内存的应用程序，默认使用并行垃圾收集器

如何知道系统默认使用的是那种模式呢？通过 java -version 命令：可以看到 Server VM 字样，代表当前系统使用是 Server 模式

类型二：-X 参数选项

特点

非标准化参数，功能还是比较稳定的。但官方说后续版本可能会变更
以 -X 开头
直接在 DOS 窗口中运行 java -X 命令可以看到所有的 X 选项

JVM 的 JIT 编译模式相关的选项

-Xint : 只使用解释器：所有字节码都被解释执行，这个模式的速度是很慢的
-Xcomp : 只使用编译器：所有字节码第一次使用就被编译成本地代码，然后再执行
–Xmixed : 混合模式：这是默认模式，刚开始的时候使用解释器慢慢解释执行，后来让 JIT 即时编译器根据程序运行的情况，有选择地将某些热点代码提前编译并缓存在本地，在执行的时候效率就非常高了

-`Xmx` 、`-Xms` 、`-Xss` 属于 XX 参数？

是缩写

-Xms<size> : 设置初始 Java 堆大小，等价于 -XX:InitialHeapSize
-Xmx<size> : 设置最大 Java 堆大小，等价于 -XX:MaxHeapSize
-Xss<size> : 设置 Java 线程堆栈大小，等价于 -XX:ThreadStackSize

类型三：-XX 参数选项

特点

以 -XX 开头
非标准化参数
这类选项属于实验性，不稳定
使用的最多的参数类型

作用

用于开发和调试 JVM

特别

-XX:+PrintFlagsFinal

输出所有参数的名称和默认值
默认不包括 Diagnostic 和 Experimental 的参数
可以配合 -XX:+UnlockDiagnosticVMOptions 和 -XX:UnlockExperimentalVMOptions 使用

2. 添加 JVM 参选项

eclipse 和 idea 中配置不必多说，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 添加 JAVA_OPTS="-Xms512M -Xmx1024M"
Windows 下 catalina.bat 添加 set "JAVA_OPTS=-Xms512M -Xmx1024M"

程序运行中

不是所有参数都能设置，只有 manageable 的才能设置

查看被标记为 manageable 的参数：java -XX:+PrintFlagsFinal -version | grep manageable

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

3. 常用的 JVM 参数选项

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选项的实际值
-XX:+PrintVMOptions 打印JVM的参数

堆、栈、方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 设置年轻代大小为2G
-XX:SurvivorRatio=8 设置Eden区与Survivor区的比值，默认为8
-XX:NewRatio=2 设置老年代与年轻代的比例，默认为2
-XX:+UseAdaptiveSizePolicy 设置大小比例自适应，默认开启
-XX:PretenureSizeThreshold=1024 设置让大于此阈值的对象直接分配在老年代，只对Serial、ParNew收集器有效
-XX:MaxTenuringThreshold=15 设置新生代晋升老年代的年龄限制，默认为15
-XX:TargetSurvivorRatio 设置MinorGC结束后Survivor区占用空间的期望比例

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

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

OutOfMemory 相关的选项

-XX:+HeapDumpOnOutMemoryError 内存出现OOM时生成Heap转储文件，两者互斥
-XX:+HeapDumpBeforeFullGC 出现FullGC时生成Heap转储文件，两者互斥
-XX:HeapDumpPath=<path> 指定heap转储文件的存储路径，默认当前目录
-XX:OnOutOfMemoryError=<path> 指定可行性程序或脚本的路径，当发生OOM时执行脚本

垃圾收集器相关选项

红色虚线表示在 jdk 8 时被 Deprecate，jdk 9 时被删除
绿色虚线表示在 jdk 14 时被 Deprecate
绿色虚框表示在 jdk 9 时被 Deprecate，jdk 14 时被删除

查看默认垃圾收集器

-XX:+PrintCommandLineFlags ：查看命令行相关参数(包含使用的垃圾收集器
使用命令行指令：jnfo -flag 相关垃圾回收器参数进程 ID

Serial 回收器

-XX:+UseSerialGC  年轻代使用Serial GC， 老年代使用Serial Old GC

ParNew 回收器

-XX:+UseParNewGC  年轻代使用 ParNew GC
-XX:ParallelGCThreads=N  限制线程数量，默认开启和CPU数量相同的线程数

Parallel 回收器

-XX:+UseParallelGC  年轻代使用 Parallel Scavenge GC，互相激活
-XX:+UseParallelOldGC  老年代使用 Parallel Old GC，互相激活
-XX:ParallelGCThreads 设置年轻代并行收集器的线程数。一般地，最好与CPU数量相等，以避免过多的线程数影响垃圾收集性能。
-XX:MaxGCPauseMillis  设置垃圾收集器最大停顿时间（即STW的时间），单位是毫秒。
	为了尽可能地把停顿时间控制在MaxGCPauseMills以内，收集器在工作时会调整Java堆大小或者其他一些参数。
	对于用户来讲，停顿时间越短体验越好；但是服务器端注重高并发，整体的吞吐量。
	所以服务器端适合Parallel，进行控制。该参数使用需谨慎。
-XX:GCTimeRatio  垃圾收集时间占总时间的比例（1 / (N＋1)），用于衡量吞吐量的大小
	取值范围（0,100），默认值99，也就是垃圾回收时间不超过1％。
	与前一个-XX：MaxGCPauseMillis参数有一定矛盾性。暂停时间越长，Radio参数就容易超过设定的比例。
-XX:+UseAdaptiveSizePolicy  设置Parallel Scavenge收集器具有自适应调节策略。
	在这种模式下，年轻代的大小、Eden和Survivor的比例、晋升老年代的对象年龄等参数会被自动调整，以达到在堆大小、吞吐量和停顿时间之间的平衡点。
	在手动调优比较困难的场合，可以直接使用这种自适应的方式，仅指定虚拟机的最大堆、目标的吞吐量（GCTimeRatio）和停顿时间（MaxGCPauseMills），让虚拟机自己完成调优工作。

CMS 回收器

-XX:+UseConcMarkSweepGC  年轻代使用CMS GC。	开启该参数后会自动将-XX：＋UseParNewGC打开。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％。	如果内存增长缓慢，则可以设置一个稍大的值，大的阈值可以有效降低CMS的触发频率，减少老年代回收的次数可以较为明显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，则应该降低这个阈值，以避免频繁触发老年代串行收集器。	因此通过该选项便可以有效降低Fu1l GC的执行次数。
-XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly  是否动态可调，使CMS一直按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理	以此避免内存碎片的产生。不过由于内存压缩整理过程无法并发执行，所带来的问题就是停顿时间变得更长了。
-XX:CMSFullGCsBeforeCompaction  设置在执行多少次Full GC后对内存空间进行压缩整理。
-XX:ParallelCMSThreads  设置CMS的线程数量。	CMS 默认启动的线程数是(ParallelGCThreads＋3)/4，ParallelGCThreads 是年轻代并行收集器的线程数。	当CPU 资源比较紧张时，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非常糟糕。
-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，用于提高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阶段采用多线程的方式进行标记	用于提高标记速度，在Java8开始已经默认开启
-XX:+CMSParallelRemarkEnabled  用户开启CMS remark阶段采用多线程的方式进行重新标记，默认开启
-XX:+ExplicitGCInvokesConcurrent
-XX:+ExplicitGCInvokesConcurrentAndUnloadsClasses	这两个参数用户指定hotspot虚拟在执行System.gc()时使用CMS周期
-XX:+CMSPrecleaningEnabled  指定CMS是否需要进行Pre cleaning阶段

G1 回收器

-XX:+UseG1GC 手动指定使用G1收集器执行内存回收任务。
-XX:G1HeapRegionSize 设置每个Region的大小。	值是2的幂，范围是1MB到32MB之间，目标是根据最小的Java堆大小划分出约2048个区域。默认是堆内存的1/2000。
-XX:MaxGCPauseMillis  设置期望达到的最大GC停顿时间指标（JVM会尽力实现，但不保证达到）。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，防止 to space（Survivor中的to区）溢出

怎么选择垃圾回收器？

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，并且没有停顿时间的要求
并行收集器：多CPU、高吞吐量、允许停顿时间超过1秒
并发收集器：多CPU、追求低停顿时间、快速响应（比如延迟不能超过1秒，如互联网应用）
官方推荐G1，性能高。现在互联网的项目，基本都是使用G1

特别说明：

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、特定需求，不存在一劳永逸的收集器

GC 日志相关选项

常用参数

-XX:+PrintGC <==> -verbose:gc  打印简要日志信息
-XX:+PrintGCDetails            打印详细日志信息
-XX:+PrintGCTimeStamps  打印程序启动到GC发生的时间，搭配-XX:+PrintGCDetails使用
-XX:+PrintGCDateStamps  打印GC发生时的时间戳，搭配-XX:+PrintGCDetails使用
-XX:+PrintHeapAtGC  打印GC前后的堆信息
-Xloggc:<file> 输出GC导指定路径下的文件中

其他参数

-XX:+TraceClassLoading  监控类的加载
-XX:+PrintGCApplicationStoppedTime  打印GC时线程的停顿时间
-XX:+PrintGCApplicationConcurrentTime  打印垃圾收集之前应用未中断的执行时间
-XX:+PrintReferenceGC 打印回收了多少种不同引用类型的引用
-XX:+PrintTenuringDistribution  打印JVM在每次MinorGC后当前使用的Survivor中对象的年龄分布
-XX:+UseGCLogFileRotation 启用GC日志文件的自动转储
-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. 通过 Java 代码获取 JVM 参数

Java 提供了 java.lang.management 包用于监视和管理 Java 虚拟机和 Java 运行时中的其他组件，它允许本地或远程监控和管理运行的 Java 虚拟机。其中 ManagementFactory 类较为常用，另外 Runtime 类可获取内存、 CPU 核数等相关的数据。通过使用这些 API ，可以监控应用服务器的堆内存使用情况，设置一些阈值进行报警等处理。

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来获取相关系统状态============================ ");
        System.out.println("当前堆内存大小totalMemory " + (int) Runtime.getRuntime().totalMemory() / 1024 / 1024 + "m");// 当前堆内存大小
        System.out.println("空闲堆内存大小freeMemory " + (int) Runtime.getRuntime().freeMemory() / 1024 / 1024 + "m");// 空闲堆内存大小
        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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20220605 JVM下篇：性能监控与调优篇 4. JVM 运行时参数

1. JVM 参数选项

类型一：标准参数选项

特点

各种选项

补充内容：`-server` 与 `-client` 区别

类型二：-X 参数选项

特点

JVM 的 JIT 编译模式相关的选项

-`Xmx` 、`-Xms` 、`-Xss` 属于 XX 参数？

类型三：-XX 参数选项

特点

作用

分类

Boolean 类型格式

非 Boolean 类型格式（key-value类型）

特别

2. 添加 JVM 参选项

运行 jar 包

Tomcat 运行 war 包

程序运行中

3. 常用的 JVM 参数选项

打印设置的 XX 选项及值

堆、栈、方法区等内存大小设置

OutOfMemory 相关的选项

垃圾收集器相关选项

查看默认垃圾收集器

Serial 回收器

ParNew 回收器

Parallel 回收器

CMS 回收器

G1 回收器

怎么选择垃圾回收器？

GC 日志相关选项

常用参数

其他参数

4. 通过 Java 代码获取 JVM 参数

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20220605 JVM下篇：性能监控与调优篇 4. JVM 运行时参数

1. JVM 参数选项

类型一：标准参数选项

特点

各种选项

补充内容：-server 与 -client 区别

类型二：-X 参数选项

特点

JVM 的 JIT 编译模式相关的选项

-Xmx 、-Xms 、-Xss 属于 XX 参数？

类型三：-XX 参数选项

特点

作用

分类

Boolean 类型格式

非 Boolean 类型格式（key-value类型）

特别

2. 添加 JVM 参选项

运行 jar 包

Tomcat 运行 war 包

程序运行中

3. 常用的 JVM 参数选项

打印设置的 XX 选项及值

堆、栈、方法区等内存大小设置

OutOfMemory 相关的选项

垃圾收集器相关选项

查看默认垃圾收集器

Serial 回收器

ParNew 回收器

Parallel 回收器

CMS 回收器

G1 回收器

怎么选择垃圾回收器？

GC 日志相关选项

常用参数

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补充内容：`-server` 与 `-client` 区别

-`Xmx` 、`-Xms` 、`-Xss` 属于 XX 参数？