JVM监控与调优
一、JVM内存及参数设置
-Xmn
新生代内存大小的最大值，包括E区和两个S区的总和，使用方法如：-Xmn65535，-Xmn1024k，-Xmn512m，-Xmn1g (-Xms,-Xmx也是种写法)
-Xmn只能使用在JDK1.4或之后的版本中，（之前的1.3/1.4版本中，可使用-XX:NewSize设置年轻代大小，用-XX:MaxNewSize设置年轻代最大值）；
如果同时设置了-Xmn和-XX:NewSize，-XX:MaxNewSize，则谁设置在后面，谁就生效；如果同时设置了-XX:NewSize -XX:MaxNewSize与-XX:NewRatio则实际生效的值是：min(MaxNewSize,max(NewSize, heap/(NewRatio+1)))（看考：http://www.open-open.com/home/space.php?uid=71669&do=blog&id=8891）
在开发、测试环境，可以-XX:NewSize 和 -XX:MaxNewSize来设置新生代大小，但在线上生产环境，使用-Xmn一个即可（推荐），或者将-XX:NewSize 和 -XX:MaxNewSize设置为同一个值，这样能够防止在每次GC之后都要调整堆的大小（即：抖动，抖动会严重影响性能）
-Xms
初始堆的大小，也是堆大小的最小值，默认值是总共的物理内存/64（且小于1G），默认情况下，当堆中可用内存小于40%(这个值可以用-XX: MinHeapFreeRatio 调整，如-X:MinHeapFreeRatio=30)时，堆内存会开始增加，一直增加到-Xmx的大小；
-Xmx
堆的最大值，默认值是总共的物理内存/64（且小于1G），如果Xms和Xmx都不设置，则两者大小会相同，默认情况下，当堆中可用内存大于70%（这个值可以用-XX: MaxHeapFreeRatio 调整，如-X:MaxHeapFreeRatio=60）时，堆内存会开始减少，一直减小到-Xms的大小；
整个堆的大小=年轻代大小+年老代大小，堆的大小不包含持久代大小，如果增大了年轻代，年老代相应就会减小，官方默认的配置为年老代大小/年轻代大小=2/1左右（使用-XX:NewRatio可以设置-XX:NewRatio=5，表示年老代/年轻代=5/1）；
建议在开发测试环境可以用Xms和Xmx分别设置最小值最大值，但是在线上生产环境，Xms和Xmx设置的值必须一样，原因与年轻代一样——防止抖动；
-Xss
这个参数用于设置每个线程的栈内存，默认1M，一般来说是不需要改的。除非代码不多，可以设置的小点，另外一个相似的参数是-XX:ThreadStackSize，这两个参数在1.6以前，都是谁设置在后面，谁就生效；1.6版本以后，-Xss设置在后面，则以-Xss为准，-XXThreadStackSize设置在后面，则主线程以-Xss为准，其它线程以-XX:ThreadStackSize为准。
-Xrs
减少JVM对操作系统信号（OS Signals）的使用（JDK1.3.1之后才有效），当此参数被设置之后，jvm将不接收控制台的控制handler，以防止与在后台以服务形式运行的JVM冲突；
-Xprof
跟踪正运行的程序，并将跟踪数据在标准输出输出；适合于开发环境调试。
-Xnoclassgc
关闭针对class的gc功能；因为其阻止内存回收，所以可能会导致OutOfMemoryError错误，慎用；
-Xincgc
开启增量gc（默认为关闭）；这有助于减少长时间GC时应用程序出现的停顿；但由于可能和应用程序并发执行，所以会降低CPU对应用的处理能力。
-Xloggc:file
与-verbose:gc功能类似，只是将每次GC事件的相关情况记录到一个文件中，文件的位置最好在本地，以避免网络的潜在问题。
若与verbose命令同时出现在命令行中，则以-Xloggc为准。
比较详细的非Stable参数总结，请参考Java 6 JVM参数选项大全（中文版），
对于非Stable参数，使用方法有4种：
- -XX:+<option> 启用选项
- -XX:-<option> 不启用选项
- -XX:<option>=<number> 给选项设置一个数字类型值，可跟单位，例如 32k, 1024m, 2g
- -XX:<option>=<string> 给选项设置一个字符串值，例如-XX:HeapDumpPath=./dump.core
首先介绍性能参数，性能参数往往用来定义内存分配的大小和比例，相比于行为参数和调试参数，一个比较明显的区别是性能参数后面往往跟的有数值，常用如下：
| 参数及其默认值 | 描述 |
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-XX:NewSize=2.125m
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新生代对象生成时占用内存的默认值
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| -XX:MaxNewSize=size | 新生成对象能占用内存的最大值 |
| -XX:MaxPermSize=64m | 方法区所能占用的最大内存（非堆内存） |
| -XX:PermSize=64m | 方法区分配的初始内存 |
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-XX:MaxTenuringThreshold=15
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对象在新生代存活区切换的次数（坚持过MinorGC的次数，每坚持过一次，该值就增加1），大于该值会进入老年代 |
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-XX:MaxHeapFreeRatio=70
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GC后java堆中空闲量占的最大比例，大于该值，则堆内存会减少
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| -XX:MinHeapFreeRatio=40 | GC后java堆中空闲量占的最小比例，小于该值，则堆内存会增加 |
| -XX:NewRatio=2 | 新生代内存容量与老生代内存容量的比例 |
| -XX:ReservedCodeCacheSize= 32m | 保留代码占用的内存容量 |
| -XX:ThreadStackSize=512 | 设置线程栈大小，若为0则使用系统默认值 |
| -XX:LargePageSizeInBytes=4m |
设置用于Java堆的大页面尺寸
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| -XX:PretenureSizeThreshold= size | 大于该值的对象直接晋升入老年代（这种对象少用为好） |
| -XX:SurvivorRatio=8 | Eden区域Survivor区的容量比值，如默认值为8，代表Eden：Survivor1：Survivor2=8:1:1 |
常用的行为参数，主要用来选择使用什么样的垃圾收集器组合，以及控制运行过程中的GC策略等：
| 参数及其默认值 | 描述 |
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-XX:-UseSerialGC
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启用串行GC，即采用Serial+Serial Old模式
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-XX:-UseParallelGC
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启用并行GC，即采用Parallel Scavenge+Serial Old收集器组合（-Server模式下的默认组合）
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| -XX:GCTimeRatio=99 | 设置用户执行时间占总时间的比例（默认值99，即1%的时间用于GC） |
| -XX:MaxGCPauseMillis=time | 设置GC的最大停顿时间（这个参数只对Parallel Scavenge有效） |
| -XX:+UseParNewGC | 使用ParNew+Serial Old收集器组合 |
| -XX:ParallelGCThreads | 设置执行内存回收的线程数，在+UseParNewGC的情况下使用 |
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-XX:+UseParallelOldGC
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使用Parallel Scavenge +Parallel Old组合收集器 |
| -XX:+UseConcMarkSweepGC | 使用ParNew+CMS+Serial Old组合并发收集，优先使用ParNew+CMS，当用户线程内存不足时，采用备用方案Serial Old收集。 |
| -XX:-DisableExplicitGC | 禁止调用System.gc()；但jvm的gc仍然有效 |
| -XX:+ScavengeBeforeFullGC | 新生代GC优先于Full GC执行 |
常用的调试参数，主要用于监控和打印GC的信息：
| 参数及其默认值 | 描述 |
| -XX:-CITime | 打印消耗在JIT编译的时间 |
| -XX:ErrorFile=./hs_err_pid<pid>.log | 保存错误日志或者数据到文件中 |
| -XX:-ExtendedDTraceProbes | 开启solaris特有的dtrace探针 |
| -XX:HeapDumpPath=./java_pid<pid>.hprof | 指定导出堆信息时的路径或文件名 |
| -XX:-HeapDumpOnOutOfMemoryError | 当首次遭遇OOM时导出此时堆中相关信息 |
| -XX:OnError="<cmd args>;<cmd args>" | 出现致命ERROR之后运行自定义命令 |
| -XX:OnOutOfMemoryError="<cmd args>;<cmd args>" | 当首次遭遇OOM时执行自定义命令 |
| -XX:-PrintClassHistogram | 遇到Ctrl-Break后打印类实例的柱状信息，与jmap -histo功能相同 |
| -XX:-PrintConcurrentLocks | 遇到Ctrl-Break后打印并发锁的相关信息，与jstack -l功能相同 |
| -XX:-PrintCommandLineFlags | 打印在命令行中出现过的标记 |
| -XX:-PrintCompilation | 当一个方法被编译时打印相关信息 |
| -XX:-PrintGC | 每次GC时打印相关信息 |
| -XX:-PrintGC Details | 每次GC时打印详细信息 |
| -XX:-PrintGCTimeStamps | 打印每次GC的时间戳 |
| -XX:-TraceClassLoading | 跟踪类的加载信息 |
| -XX:-TraceClassLoadingPreorder | 跟踪被引用到的所有类的加载信息 |
| -XX:-TraceClassResolution | 跟踪常量池 |
| -XX:-TraceClassUnloading | 跟踪类的卸载信息 |
| -XX:-TraceLoaderConstraints | 跟踪类加载器约束的相关信息 |
二、启动内存分配
关于GC有一个常见的疑问是，在启动时，我的内存如何分配？经过前面的学习，已经很容易知道，用-Xmn，-Xmx，-Xms，-Xss，-XX:NewSize，-XX:MaxNewSize，-XX:MaxPermSize，-XX:PermSize，-XX:SurvivorRatio，-XX:PretenureSizeThreshold，-XX:MaxTenuringThreshold就基本可以配置内存启动时的分配情况。但是，具体配置多少？设置小了，频繁GC（甚至内存溢出），设置大了，内存浪费。结合前面对于内存区域和其作用的学习，尽量考虑如下建议：
- -XX:PermSize尽量比-XX:MaxPermSize小，-XX:MaxPermSize>= 2 * -XX:PermSize, -XX:PermSize> 64m，一般对于4G内存的机器，-XX:MaxPermSize不会超过256m；
- -Xms = -Xmx（线上Server模式），以防止抖动，大小受操作系统和内存大小限制，如果是32位系统，则一般-Xms设置为1g-2g（假设有4g内存），在64位系统上，没有限制，不过一般为机器最大内存的一半左右；
- -Xmn，在开发环境下，可以用-XX:NewSize和-XX:MaxNewSize来设置新生代的大小（-XX:NewSize<=-XX:MaxNewSize），在生产环境，建议只设置-Xmn，一般-Xmn的大小是-Xms的1/2左右，不要设置的过大或过小，过大导致老年代变小，频繁Full GC，过小导致minor GC频繁。如果不设置-Xmn，可以采用-XX:NewRatio=2来设置，也是一样的效果；
- -Xss一般是不需要改的，默认值即可。
- -XX:SurvivorRatio一般设置8-10左右，推荐设置为10，也即：Survivor区的大小是Eden区的1/10，一般来说，普通的Java程序应用，一次minorGC后，至少98%-99%的对象，都会消亡，所以，survivor区设置为Eden区的1/10左右，能使Survivor区容纳下10-20次的minor GC才满，然后再进入老年代，这个与 -XX:MaxTenuringThreshold的默认值15次也相匹配的。如果XX:SurvivorRatio设置的太小，会导致本来能通过minor回收掉的对象提前进入老年代，产生不必要的full gc；如果XX:SurvivorRatio设置的太大，会导致Eden区相应的被压缩。
- -XX:MaxTenuringThreshold默认为15，也就是说，经过15次Survivor轮换（即15次minor GC），就进入老年代， 如果设置的小的话，则年轻代对象在survivor中存活的时间减小，提前进入年老代，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，这样可以增加对象在年轻代的存活时间，增加在年轻代即被回收的概率。需要注意的是，设置了 -XX:MaxTenuringThreshold，并不代表着，对象一定在年轻代存活15次才被晋升进入老年代，它只是一个最大值，事实上，存在一个动态计算机制，计算每次晋入老年代的阈值，取阈值和MaxTenuringThreshold中较小的一个为准。
- -XX:PretenureSizeThreshold一般采用默认值即可。
参见:http://my.oschina.net/chape/blog/200790?fromerr=t037M1rv
调优方法
一切都是为了这一步，调优，在调优之前，我们需要记住下面的原则：
- 多数的Java应用不需要在服务器上进行GC优化；
- 多数导致GC问题的Java应用，都不是因为我们参数设置错误，而是代码问题；
- 在应用上线之前，先考虑将机器的JVM参数设置到最优（最适合）；
- 减少创建对象的数量；
- 减少使用全局变量和大对象；
- GC优化是到最后不得已才采用的手段；
- 在实际使用中，分析GC情况优化代码比优化GC参数要多得多；
GC优化的目的有两个（http://www.360doc.com/content/13/0305/10/15643_269388816.shtml）：
- 将转移到老年代的对象数量降低到最小；
- 减少full GC的执行时间；
为了达到上面的目的，一般地，你需要做的事情有：
- 减少使用全局变量和大对象；
- 调整新生代的大小到最合适；
- 设置老年代的大小为最合适；
- 选择合适的GC收集器；
在上面的4条方法中，用了几个“合适”，那究竟什么才算合适，一般的，请参考上面“收集器搭配”和“启动内存分配”两节中的建议。但这些建议不是万能的，需要根据您的机器和应用情况进行发展和变化，实际操作中，可以将两台机器分别设置成不同的GC参数，并且进行对比，选用那些确实提高了性能或减少了GC时间的参数。
真正熟练的使用GC调优，是建立在多次进行GC监控和调优的实战经验上的，进行监控和调优的一般步骤为：
1，监控GC的状态
使用各种JVM工具，查看当前日志，分析当前JVM参数设置，并且分析当前堆内存快照和gc日志，根据实际的各区域内存划分和GC执行时间，觉得是否进行优化；
2，分析结果，判断是否需要优化
如果各项参数设置合理，系统没有超时日志出现，GC频率不高，GC耗时不高，那么没有必要进行GC优化；如果GC时间超过1-3秒，或者频繁GC，则必须优化；
注：如果满足下面的指标，则一般不需要进行GC：
- Minor GC执行时间不到50ms；
- Minor GC执行不频繁，约10秒一次；
- Full GC执行时间不到1s；
- Full GC执行频率不算频繁，不低于10分钟1次；
3，调整GC类型和内存分配
如果内存分配过大或过小，或者采用的GC收集器比较慢，则应该优先调整这些参数，并且先找1台或几台机器进行beta，然后比较优化过的机器和没有优化的机器的性能对比，并有针对性的做出最后选择；
4，不断的分析和调整
通过不断的试验和试错，分析并找到最合适的参数
5，全面应用参数
如果找到了最合适的参数，则将这些参数应用到所有服务器，并进行后续跟踪。
调优实例
上面的内容都是纸上谈兵，下面我们以一些真实例子来进行说明：
实例1：
笔者昨日发现部分开发测试机器出现异常：java.lang.OutOfMemoryError: GC overhead limit exceeded，这个异常代表：GC为了释放很小的空间却耗费了太多的时间，其原因一般有两个：1，堆太小，2，有死循环或大对象；
笔者首先排除了第2个原因，因为这个应用同时是在线上运行的，如果有问题，早就挂了。所以怀疑是这台机器中堆设置太小；
使用ps -ef |grep "java"查看，发现：
该应用的堆区设置只有768m，而机器内存有2g，机器上只跑这一个java应用，没有其他需要占用内存的地方。另外，这个应用比较大，需要占用的内存也比较多；
笔者通过上面的情况判断，只需要改变堆中各区域的大小设置即可，于是改成下面的情况：
跟踪运行情况发现，相关异常没有再出现；
实例2：（http://www.360doc.com/content/13/0305/10/15643_269388816.shtml）
一个服务系统，经常出现卡顿，分析原因，发现Full GC时间太长：
jstat -gcutil:
S0 S1 E O P YGC YGCT FGC FGCT GCT
12.16 0.00 5.18 63.78 20.32 54 2.047 5 6.946 8.993
分析上面的数据，发现Young GC执行了54次，耗时2.047秒，每次Young GC耗时37ms，在正常范围，而Full GC执行了5次，耗时6.946秒，每次平均1.389s，数据显示出来的问题是：Full GC耗时较长，分析该系统的是指发现，NewRatio=9，也就是说，新生代和老生代大小之比为1:9，这就是问题的原因：
1，新生代太小，导致对象提前进入老年代，触发老年代发生Full GC；
2，老年代较大，进行Full GC时耗时较大；
优化的方法是调整NewRatio的值，调整到4，发现Full GC没有再发生，只有Young GC在执行。这就是把对象控制在新生代就清理掉，没有进入老年代（这种做法对一些应用是很有用的，但并不是对所有应用都要这么做）
实例3：
一应用在性能测试过程中，发现内存占用率很高，Full GC频繁，使用sudo -u admin -H jmap -dump:format=b,file=文件名.hprof pid 来dump内存，生成dump文件，并使用Eclipse下的mat差距进行分析，发现：
从图中可以看出，这个线程存在问题，队列LinkedBlockingQueue所引用的大量对象并未释放，导致整个线程占用内存高达378m，此时通知开发人员进行代码优化，将相关对象释放掉即可。
