JVM從入門到精通（七）：GC常用參數，Method Area，JVM調優案例分析

GC常用參數

• -Xmn -Xms -Xmx -Xss
  年輕代 最小堆 最大堆 棧空間
• -XX:+UseTLAB
  使用TLAB，默認打開
• -XX:+PrintTLAB
  打印TLAB的使用情況
• -XX:TLABSize
  設置TLAB大小
• -XX:+DisableExplictGC
  System.gc()不管用 ，FGC
• -XX:+PrintGC
• -XX:+PrintGCDetails
• -XX:+PrintHeapAtGC
• -XX:+PrintGCTimeStamps
• -XX:+PrintGCApplicationConcurrentTime (低)
  打印應用程序時間
• -XX:+PrintGCApplicationStoppedTime （低）
  打印暫停時長
• -XX:+PrintReferenceGC （重要性低）
  記錄回收了多少種不同引用類型的引用
• -verbose:class
  類加載詳細過程
• -XX:+PrintVMOptions
• -XX:+PrintFlagsFinal -XX:+PrintFlagsInitial
  必須會用
• -Xloggc:opt/log/gc.log
• -XX:MaxTenuringThreshold
  升代年齡，最大值15
• 鎖自旋次數 -XX:PreBlockSpin 熱點代碼檢測參數-XX:CompileThreshold 逃逸分析 標量替換 …
  這些不建議設置

JVM調優第一步，瞭解JVM常用命令行參數

• JVM的命令行參數參考：https://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/tools/unix/java.html

• HotSpot參數分類

  標準： - 開頭，所有的HotSpot都支持

  非標準：-X 開頭，特定版本HotSpot支持特定命令

  不穩定：-XX 開頭，下個版本可能取消

  java -version

  java -X

試驗用程序：

import java.util.List;
import java.util.LinkedList;

public class HelloGC {
  public static void main(String[] args) {
    System.out.println("HelloGC!");
    List list = new LinkedList();
    for(;;) {
      byte[] b = new byte[1024*1024];
      list.add(b);
    }
  }
}

查看默認參數
查看GC詳細信息

一條GC信息的詳細信息如下：

關於上圖中的Times含義：在linux中的times代表：

Heap Dump的含義

eden space 5632K, 94% used [0x00000000ff980000,0x00000000ffeb3e28,0x00000000fff00000)
                            後面的內存地址指的是，起始地址，使用空間結束地址，整體空間結束地址

調優實戰

調優前的基礎概念：

1. 吞吐量：用戶代碼時間 /（用戶代碼執行時間 + 垃圾回收時間）
2. 響應時間：STW越短，響應時間越好

所謂調優，首先確定，追求啥？吞吐量優先，還是響應時間優先？還是在滿足一定的響應時間的情況下，要求達到多大的吞吐量…

問題：

科學計算，吞吐量。數據挖掘，thrput。吞吐量優先的一般：（PS + PO）
響應時間：網站 GUI API （1.8 G1）

什麼是調優？

1. 根據需求進行JVM規劃和預調優
2. 優化運行JVM運行環境（慢，卡頓）
3. 解決JVM運行過程中出現的各種問題(不完全等同於解決OOM的問題，因爲前面兩項也很重要)

併發：

• QPS
• TPS
  淘寶雙11併發歷年最高54萬，據說12306併發比淘寶更高，號稱上百萬

調優，從規劃開始

• 調優，從業務場景開始，沒有業務場景的調優都是耍流氓

• 無監控（壓力測試，能看到結果），不調優（可以調整業務邏輯）

• 步驟：

  1. 熟悉業務場景（沒有最好的垃圾回收器，只有最合適的垃圾回收器）
     1. 響應時間、停頓時間 [CMS G1 ZGC] （需要給用戶作響應）
     2. 吞吐量 = 用戶時間 /( 用戶時間 + GC時間) [PS]
  2. 選擇回收器組合
  3. 計算內存需求（沒有一定之規，是經驗值。 1.5G -> 16G，突然卡頓了，爲啥？）
  4. 選定CPU（預算能買到的，當然是越高越好，CPU多核，可以多線程運行呀）
  5. 設定年代大小、升級年齡
  6. 設定日誌參數，這是Java虛擬機的參數，也可以在Tomcat裏面配置，貌似是在叫catalinaoptions裏面指定java日誌的參數。
     1. -Xloggc:/opt/xxx/logs/xxx-xxx-gc-%t.log -XX:+UseGCLogFileRotation-XX:NumberOfGCLogFiles=5 -XX:GCLogFileSize=20M -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCDateStamps -XX:+PrintGCCause
        5個日誌文件，循環產生。生產環境中的日誌參數一般這麼設置。
        %t是生成時間的意思。
        
     2. 或者每天產生一個日誌文件
  7. 觀察日誌情況

如何根據需求進行JVM規劃和預調優？

有人要問你，你應該選用多大的內存？什麼樣的垃圾回收器組合？你怎麼回答？

• 案例1：垂直電商，最高每日百萬訂單，處理訂單系統需要什麼樣的服務器配置？

  這個問題比較業餘，因爲很多不同的服務器配置都能支撐(1.5G 16G 都有可能啊)

  我們做一個假設吧，1小時360000個訂單。集中時間段， 100個訂單/秒，（找一小時內的高峯期，可能是1000訂單/秒）。我們就要找到這個最高峯的時間，保證你的架構能夠承接的住。

  大多數情況下，是靠經驗值，然後做壓測。

  如果非要計算的話，你預估一下，一個訂單對象產生需要多少內存？512K * 1000 = 500M內

  專業一點的問法：要求響應時間在多少時間的情況下，比如100ms，我們去挑一個市面上性價比比較高的服務器，做壓測去測試，再不行加內存，再不行，就上雲服務器…
  這樣說就OK了

• 案例2：12306遭遇春節大規模搶票應該如何支撐？（這個是架構上的一個設計，和調優關係不大）

  12306應該是中國併發量最大的秒殺網站：號稱併發量最高100W

  架構模型：CDN -> LVS -> NGINX -> 業務系統 -> 100臺機器，每臺機器1W併發（單機10K問題），目前這個問題已解決，主要是用redis
  .

  業務流程：普通電商訂單 -> 下單 ->訂單系統（IO）減庫存 ->生成訂單，等待用戶付款

  12306的一種可能的模型，是異步來進行的： 下單 -> 減庫存 和 訂單(redis kafka) 同時異步進行 ->等付款，付完款，持久化到Hbase, MySQL等等
  .
  減庫存最後還會把壓力壓到一臺服務器，怎麼辦？

  可以做分佈式本地庫存 + 單獨服務器做庫存均衡

  大流量的處理方法：分而治之，每臺機器只減自己機器上有的庫存
  流量傾斜的問題怎麼解決？比如有的機器上已經沒庫存了，有的機器上還剩很多？
  這時候你還需要一臺單獨的服務器，去做所有服務器的平衡，如果某臺服務器沒庫存了，從別的機器上挪一些過去。

• 怎麼得到一個事務會消耗多少內存？
  1、弄臺機器，看能承受多少TPS？是不是達到目標？擴容或調優，讓它達到
  2、用壓測來確定

優化環境

1. （這個可以稍微改一下寫進簡歷中）
   有一個50萬PV的文檔資料類網站（從磁盤提取文檔到內存）原服務器32位，1.5G
   的堆，用戶反饋網站比較緩慢。因此公司決定升級，新的服務器爲64位，16G的堆內存，結果用戶反饋卡頓十分嚴重，反而比以前效率更低了！
   1. 爲什麼原網站慢?
      因爲很多用戶瀏覽數據，很多用戶瀏覽導致很多數據Load到內存，產生了很多文檔對應的Java包裝對象（而不是文檔對象，文檔本身可以走Nginx）。內存不足，頻繁GC，STW長，響應時間變慢
   2. 爲什麼會更卡頓？
      內存越大，FGC時間越長
   3. 咋辦？
      PS 換成 PN + CMS，或者 G1
      或者業務上的調整，文檔不走JVM
2. 系統CPU經常100%，如何調優？(面試高頻)
   這樣回答：推理過程是：CPU100%，那麼一定有線程在佔用系統資源，所以
   1. 找出哪個進程cpu高（top命令）
   2. 該進程中的哪個線程cpu高（top -Hp）
   3. 如果是java程序，導出該線程的堆棧 (jstack)
   4. 查找哪個方法（棧幀）消耗時間，哪個方法調用的哪個方法 (jstack)，然後去看這個方法的代碼
   5. 工作線程佔比高 | 垃圾回收線程佔比高
3. 系統內存飆高，如何查找問題？（面試高頻）
   1. 導出堆內存 (jmap)
   2. 分析 (jhat jvisualvm mat jprofiler … )
4. 如何監控JVM
   1. jstat jvisualvm jprofiler arthas top…