JVM 参数及调优

调优基本概念

在调整 JVM 性能时，通常有三个组件需要考虑：

1. 堆大小调整
2. 垃圾收集器调整
3. JIT 编译器

大多数调优选项都与调整堆大小和选择合适的垃圾收集器有关，JIT 编译器对性能也有很大影响，但很少需要对其进行调优，尤其是针对较新版本的 JVM。

通常，在进行 Java 程序调优的时候，会重点关注两个主要指标：

• 响应性：应用程序对请求进行响应的速度，对于专注响应性的应用程序，长时间的暂停是不可接受的，需要在最短时间内做出响应
• 吞吐量：侧重于在特定时间内最大化应用程序的工作量，对于专注于吞吐量的应用程序，符合要求的暂停是可以接受的。

JVM 本身是在不断优化的，系统瓶颈的核心还是在于应用代码，更多的情况下还是要专注于应用代码的优化。

常用 JVM 参数

参数	描述
-XX:+AlwaysPreTouch	JVM 启动时分配内存，堆的每个页面都在初始化期间按需置零，而不是在应用程序执行期间递增
-XX:Errorfile = filename	错误日志
-XX:+TraceClassLoading	跟踪类加载信息
-XX:+PrintClassHistogram	按下 Ctrl+Break 后打印类信息
-Xmx -Xms	最大堆 最小堆
-xx:permSize	永久代大小
-xx:metaspaceSize	元数据空间大小
-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError	当抛出 OOM 时进行 HeapDump
-XX:+HeapDumpPath	OOM 时堆导出的路径
-XX:OnOutOfMemoryError	当发生 OOM 时执行用户指定的命令

命令： java -XX:+PrintFlagsFinal -version 会 打印所有的 - XX 参数及其默认值

GC 调优思路

1. 分析场景，如：启动速度慢，偶尔出现响应慢于平均水平或出现卡顿
2. 确定目标，如：内存占用，低延时，吞吐量
3. 收集日志，如：通过参数配置收集 GC 日志，通过 JDK 工具查看 GC 状态
4. 分析日志，如：使用工具辅助分析日志，查看 GC 次数，GC 时间
5. 调整参数，如：切换垃圾收集器或者调整垃圾收集器参数

常用 GC 参数

参数	描述
-XX:ParallelGCThreads	并行 GC 线程数量
-XX:ConcGcThreads	并发 GC 线程数量
-XX:MaxGCPauseMillis	最大停顿时间，单位毫秒，GC 尽力保证回收时间不超过设定值
-XX:GCTimeRatio	垃圾收集时间占总时间的比值，取值 0-100，默认 99，即最大允许 1% 的时间做 GC
-XX:SurvivorRatio	设置 eden 区大小和 survivor 区大小的比例，8 表示两个 survivor:eden=2:8，即一个 survivor 占年轻代的 1/10
-XX:NewRatio	新生代和老年代的比，4 表示新生代：老年代 = 1:4，即年轻代占堆的 1/5
-verbose:gc，-XX:+PrintGC	打印 GC 的简要信息
-XX:+PrintGCDetails	打印 GC 详细信息（JDK9 之后不再使用）
-XX:+PrintGCTimeStamps	打印 GC 发生的时间戳（JDK9 之后不再使用）
-Xloggc:log/gc.log	指定 GC log 的位置，以文件输出
-XX:PrintHeapAtGC	每次 GC 后都打印堆信息

垃圾收集器 Parallel 参数调优

Parallel 垃圾收集器在 JDK8 中是 JVM 默认的垃圾收集器，它是以吞吐量优先的垃圾收集器。其可调节的参数如下：

参数	描述
-XX:+UseParallelGC	新生代使用并行垃圾收集器
-XX:+UseParallelOldGC	老年代使用并行垃圾收集器
-XX:ParallelGCThreads	设置用于垃圾回收的线程数
-XX:+UseAdaptiveSizePolicy	打开自适应 GC 策略

垃圾收集器 CMS 参数调优

CMS 垃圾收集器是一个响应时间优先的垃圾收集器，Parallel 收集器无法满足应用程序延迟要求时再考虑使用 CMS 垃圾收集器，从 JDK9 开始 CMS 收集器已不建议使用，默认用的是 G1 垃圾收集器。

参数	描述
-XX:+UseConcMarkSweepGC	新生代使用并行收集器，老年代使用 CMS + 串行收集器
-XX:+UseParNewGC	新生代使用并行收集器，老年代 CMS 收集器默认开启
-XX:CMSInitiatingOccupanyFraction	设置触发 GC 的阈值，默认 68%，如果内存预留空间不够，就会引起 concurrent mode failure
-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection	Full GC 后，进行一次整理，整理过程是独占的，会引起停顿时间变长
-XX:+CMSFullGCsBeforeCompaction	设置进行几次 Full GC 后进行一次碎片整理
-XX:+CMSClassUnloadingEnabled	允许对类元数据进行回收
-XX:+UseCMSInitiatingOccupanyOnly	表示只在达到阈值的时候才进行 CMS 回收
-XX:+CMSIncrementalMode	使用增量模式，比较适合单 CPU

垃圾收集器 G1 参数调优

G1 收集器是一个兼顾吞吐量和响应时间的收集器，如果是大堆（如堆的大小超过 6GB）, 堆的使用率超过 50%，GC 延迟要求稳定且可预测的低于 0.5 秒，建议使用 G1 收集器。

参数	描述
-XX:G1HeapRegionSize	设置 Region 大小，默认 heap/2000
-XX:G1MixedGCLiveThresholdPercent	老年代依靠 Mixed GC, 触发阈值
-XX:G1OldSetRegionThresholdPercent	定多包含在一次 Mixed GC 中的 Region 比例
-XX:+ClassUnloadingWithConcurrentMark	G1 增加默认开启，在并发标记阶段结束后，JVM 即进行类型卸载
-XX:G1NewSizePercent	新生代的最小比例
-XX:G1MaxNewSizePercent	新生代的最大比列
-XX:G1MixedGCCountTraget	Mixed GC 数量控制

调优示例

GC 分析主要查看 GC 导致的 Stop The World 的时间，它会导致程序的延时增加。

示例代码运行的时候建议指定其堆内存的最大值，启动时添加 JVM 参数 - Xmx1024m。程序运行起来之后可以利用 jps 或者 jcmd 产看运行的程序进程号。

拿到进程号之后利用 jstat 命令查看 GC 信息，如动态监控 GC 统计信息，间隔 1000 毫秒统计一次，每 10 行数据后输出列标题：

上述两个步骤也可以合并成一个 jstat -gc -h10 $(jcmd | grep “com.example.springbootdemo.SpringBootDemoApplication” | awk ‘{print $1}’) 1000

当然除了动态监控 GC 信息，也可以将 GC 日志信息打印到文件，然后利用 GC 分析工具进行分析。
在程序启动时添加 JVM 参数”-Xmx1024m -Xloggc:/gc.log“，则可以可以将 GC 日志打印到 gc.log 文件，然后可以利用 GCViewer 工具辅助分析 GC 日志文件，参考地址：https://github.com/chewiebug/GCViewer

GCViewer 下载后双击 gcviewer-x.xx-SNAPSHOT.jar 文件即可运行，然后将 gc.log 日志文件导入即可观察 GC 信息。

GC 调优之前，我们需要了解当前 JVM 参数的信息。命令 java -XX:+PrintFlagsFinal -version 会打印所有的 JVM 参数，如需查看指定参数，如查看 UseAdaptiveSizePolicy 的值可以使用 java -XX:+PrintFlagsFinal -version | grep UseAdaptiveSizePolicy

调整 - XX:ParallelGCThreads 的值可以指定 GC 并发的线程数，如在 JVM 启动参数中可以添加 “-Xmx1024m -XX:ParallelGCThreads=4”，调节 GC 并发的线程数，观察 GC 的信息，如 Full GC 次数 FGC，Full GC 的总时间 FGCT，GC 的总时间 GCT 等进行调优。

同样我们可以在 JVM 启动参数中指定 - XX:MaxGCPauseMills，使用 G1 收集器 - XX:+UseG1GC 等，调节 JVM 启动参数，收集 GC 日志，更具监控进行相应的调节，进而找到最优值。