神祕的 JVM 嗎？
有的同學雖然寫了一段時間 Java 了，但是對於 JVM 卻不太關注。有的同學說，參數都是團隊規定好的，部署的時候也不用我動手，關注它有什麼用，而且，JVM 這東西，聽上去就感覺很神祕很高深的樣子，還是算了吧。
沒錯，部署的時候可能用不到你親自動手，但是出現問題了怎麼辦，難道不用你解決問題嗎，如果對 JVM 瞭解不夠的話，有些問題可能排查起來就很費力，或者根本無法解決。
本篇以 JDK Hotspot 8 爲背景，介紹一下 JVM 的常用參數。建議你在做一些小項目、小 demo 的時候，也把這些參數加上，加深印象。以我的經驗來看，有些知識你剛開始接觸的時候會感覺很難理解，但是沒關係，萬事開頭難嘛，知識點都是需要消化時間的。第一天不理解，甚至過了一個月也不理解，但是總有那麼一刻，你會突然有種茅塞頓開的感覺，感覺一下子通了。最後心裏面感謝自己在多少多少天以前能夠開始學習並堅持學習這些知識點。
只介紹一些常用參數，除了這些常用參數外，Hotspot 還提供了很多其他的參數，每一個都值得考究。
在使用這些參數之前，你需要對 Java 內存模型有一定的瞭解，可以讀一下 這篇文章 瞭解一下內存模型。
還是要把內存模型圖放在這裏，方便理解。
堆參數：
-Xms: 堆的初始值，例如 -Xmx2048，初始堆大小爲 2G
-Xmx: 堆的最大值，例如 -Xmx2048M，允許最大堆內存 2G
-Xmn: 新生代大小
-XX:SurvivorRatio：Eden 區所佔比例，默認是 8，也就是 80%，例如 -XX:SurvivorRatio=8
最好將 -Xms 和 -Xmx 的值設置成一樣的值，這樣做是爲了防止隨着堆空間使用量增加，會動態的調整堆空間大小，有一定的性能損耗，不如開始就設置成相同的值，來規避性能損失。
棧參數
-Xss：棧空間大小，棧是線程獨佔的，所以是一個線程使用棧空間的大小，例如 -Xss256K，如果不設置此參數，默認值是 1M，一般來講設置成 256K 就足夠了。
Metaspace 參數
-XX:MetaspaceSize：Metaspace 空間初始大小，如果不設置的話，默認是20.79M，這個初始大小是觸發首次 Metaspace Full GC 的閾值，例如 -XX:MetaspaceSize=256M
-XX:MaxMetaspaceSize：Metaspace 最大值，默認不限制大小，但是線上環境建議設置，例如
-XX:MaxMetaspaceSize=256M
-XX:MinMetaspaceFreeRatio：最小空閒比，當 Metaspace 發生 GC 後，會計算 Metaspace 的空閒比，如果空閒比(空閒空間/當前 Metaspace 大小)小於此值，就會觸發 Metaspace 擴容。默認值是 40 ，也就是 40%，例如 -XX:MinMetaspaceFreeRatio=40
-XX:MaxMetaspaceFreeRatio:最大空閒比，當 Metaspace 發生 GC 後，會計算 Metaspace 的空閒比，如果空閒比(空閒空間/當前 Metaspace 大小)大於此值，就會觸發 Metaspace 釋放空間。默認值是 70 ，也就是 70%，例如 -XX:MaxMetaspaceFreeRatio=70
建議將 MetaspaceSize 和 MaxMetaspaceSize 設置爲同樣大小，避免頻繁擴容。
GC 日誌
簡單日誌
-verbose:gc 或者 -XX:+PrintGC
日誌格式：
[GC (Allocation Failure) 7892K->5646K(19456K), 0.0060442 secs]
[GC (Allocation Failure) , 0.0066315 secs]
[Full GC (Allocation Failure) 19302K->13646K(19456K), 0.0032698 secs]
複製代碼
詳細日誌
#打印詳細日誌
-XX:+PrintGCDetails
#打印 GC 的時間點
-XX:+PrintGCDateStamps
複製代碼
日誌格式：
2019-11-13T14:06:46.099-0800: [GC (Allocation Failure) 2019-11-13T14:06:46.099-0800: [DefNew (promotion failed) : 9180K->9157K(9216K), 0.0084297 secs]2019-11-13T14:06:46.107-0800: [Tenured: 10145K->10145K(10240K), 0.0035768 secs] 13802K->13646K(19456K), [Metaspace: 3895K->3895K(1056768K)], 0.0120887 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.02 secs]
2019-11-13T14:06:47.243-0800: [Full GC (Allocation Failure) 2019-11-13T14:06:47.244-0800: [Tenured: 10145K->10145K(10240K), 0.0042686 secs] 19304K->19146K(19456K), [Metaspace: 3895K->3895K(1056768K)], 0.0043232 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]
複製代碼
以下幾個 GC 日誌相關的參數打印的內容比較多，生產環境可選擇性開啓，大多數時候不需要開啓。
GC 前後的堆信息
-XX:+PrintHeapAtGC
{Heap before GC invocations=0 (full 0):
def new generation total 9216K, used 7892K [0x00000007bec00000, 0x00000007bf600000, 0x00000007bf600000)
eden space 8192K, 96% used [0x00000007bec00000, 0x00000007bf3b5200,
xxx....
class space used 445K, capacity 462K, committed 512K, reserved 1048576K
Heap after GC invocations=1 (full 0):
def new generation total 9216K, used 1023K [0x00000007bec00000,
xxx...
Metaspace used 3892K, capacity 4646K, committed 4864K, reserved 1056768K
class space used 445K, capacity 462K, committed 512K, reserved 1048576K
}
複製代碼
GC 導致的 Stop the world 時間
-XX:+PrintGCApplicationStoppedTime
Total time for which application threads were stopped: 0.0070384 seconds, Stopping threads took: 0.0000200 seconds
複製代碼
加載類信息
-verbose:class
[Loaded java.net.URLClassLoader$3$1 from /Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_111.jdk/Contents/Home/jre/lib/rt.jar]
複製代碼
GC 前後的類加載情況
-XX:+PrintClassHistogramBeforeFullGC
-XX:+PrintClassHistogramAfterFullGC
複製代碼
num #instances #bytes class name
----------------------------------------------
1: 140 19016264 [B
2: 2853 226256 [C
3: 138 169072 [I
4: 761 86240 java.lang.Class
5: 2850 68400 java.lang.String
6: 660 41024 [Ljava.lang.Object;
複製代碼
日誌輸出到文件
以上參數配置好之後，默認會輸出到控制檯或者服務指定的統一日誌的位置。但是這裏還會有服務的一般性信息日誌、錯誤日誌等，都混在一起的話會比較亂，所以，一般都會把 jvm 日誌單獨存放。
#GC 活動日誌，根據配置的參數輸出內容
-Xloggc:/Users/fengzheng/jvmlog/gc.log
複製代碼
#致命錯誤日誌，只有在 jvm 發生崩潰的時候會輸出 -XX:ErrorFile=/Users/fengzheng/jvmlog/hs_err_pid%p.log 複製代碼
堆溢出現場保留
有些錯誤雖然不會導致 jvm 崩潰，但是對於服務而言也是非常嚴重的，比如stackOverflow、OutOfMemoryError，發生錯誤後，留存現場信息對分析錯誤原因是至關重要的。jvm 提供了保留堆溢出現場的方法，對於 JDK 8 而言，可能是 heap 溢出，也可能是 Metasapce 溢出。
-XX:HeapDumpPath=/Users/fengzheng/jvmlog
-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
複製代碼
最後出現異常後，保存的文件格式爲 java_pidxxx.hprof，pid 後面是發生溢出的進程 id，之後可以用 VisualVM、JProfiler 等工具打開分析。
設置垃圾回收器類型
隨着 JDK 版本的升級，可使用的垃圾收集器類型也越來越多了。JDK 8 可使用的垃圾收集器有 7 種，當然有點只適用於年輕代，有點只使用於老年代，JDK 8 中最新的垃圾收集器是 G1，可以用於年輕代和老年代。到了 JDK 11，還出了 ZGC。
下圖是 JDK 8 中可使用的垃圾收集器以及它們配合使用的關係。 
在 JDK 8 中，如果不指定垃圾收集器，默認使用參數 -XX:+UseParallelGC，新生代使用 Parallel Scavenge，老年代使用 Serial Old。
-XX:+UseSerialGC：使用 Serial + Serial Old ，運行於 client 模式下的默認設置
-XX:+UseConcMarkSweepGC：使用 ParNew+CMS+Serial Old，CMS 垃圾收集器
-XX:+UseParallelGC：Parallel Scavenge + Serial Old，JDK 8 server 模式下的默認設置
-XX:+UseParallelOldGC：Parallel Scavenge + Parallel Old
-XX:+UseG1GC：使用 G1 垃圾收集器
開啓遠程 JMX 監控
除了日誌外，當我們需要實時查看 JVM 運行情況的時候怎麼辦，當然可以到 JVM 所在服務器用 jstack、jmap、jinfo 等工具進行查看，但是又不夠直觀，這時候就需要開啓 JMX 遠程功能，使用 jConsole、VisualVM 等工具進行監控。或者自己開發監控平臺，比如我之前就做了一個 web 版的簡易 VisualVm。無意中就做了個 web 版 JVM 監控端
開啓參數如下：
-Dcom.sun.management.jmxremote
#指定 jvm 所在服務器 ip 或域名
-Djava.rmi.server.hostname=192.168.1.1
#指定端口
-Dcom.sun.management.jmxremote.port=9999
-Dcom.sun.management.jmxremote.rmi.port=9999
-Dcom.sun.management.jmxremote.authenticate=false
-Dcom.sun.management.jmxremote.ssl=false
複製代碼
最後
學習 Java 一段時間之後，想要進一步提升，JVM 是你永遠繞不過去的，JVM 如何工作的，如何調優，將決定你和其他開發人員的差距。別等了，趕緊學吧。