JVM调优总结

堆大小设置

JVM 中最大堆大小有三方面限制:相关操作系统的数据模型(32-bit 还是 64-bit)限制;系统的可用虚拟内存限制;系统的可用物理内存限制。32 位系统下,一般限制在 1.5G~2G;64 为操作系统对内存无限制。我在Windows Server 2003 系统,3.5G 物理内存,JDK5.0 下测试,最大可设置为 1478M。

典型设置:

  • java -Xmx3550m -Xms3550m -Xmn2g -Xss128k
    -Xmx3550m:设置 JVM 最大可用内存为 3550M。
    -Xms3550m:设置 JVM 促使内存为 3550M。此值可以设置与 -Xmx 相同,以避免每次垃圾回收完成后 JVM 重新分配内存。
    -Xmn2g:设置年轻代大小为 2G。整个 JVM 内存大小=年轻代大小 + 年老代大小 + 持久代大小。持久代一般固定大小为 64M,所以增大年轻代后,将会减小年老代大小。此值对系统性能影响较大,Sun 官方推荐配置为整个堆的 3/8。
    -Xss128k:设置每个线程的堆栈大小。JDK5.0 以后每个线程堆栈大小为 1M,以前每个线程堆栈大小为 256K。更具应用的线程所需内存大小进行调整。在相同物理内存下,减小这个值能生成更多的线程。但是操作系统对一个进程内的线程数还是有限制的,不能无限生成,经验值在 3000~5000 左右。

  • java -Xmx3550m -Xms3550m -Xss128k -XX:NewRatio=4 -XX:SurvivorRatio=4 -XX:MaxPermSize=16m -XX:MaxTenuringThreshold=0
    -XX:NewRatio=4:设置年轻代(包括 Eden 和两个 Survivor 区)与年老代的比值(除去持久代)。设置为 4,则年轻代与年老代所占比值为 1:4,年轻代占整个堆栈的 1/5
    -XX:SurvivorRatio=4:设置年轻代中 Eden 区与 Survivor 区的大小比值。设置为 4,则两个 Survivor 区与一个Eden 区的比值为 2:4,一个 Survivor 区占整个年轻代的 1/6
    -XX:MaxPermSize=16m:设置持久代大小为 16M。
    -XX:MaxTenuringThreshold=0:设置垃圾最大年龄。如果设置为 0 的话,则年轻代对象不经过 Survivor 区,直接进入年老代。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,这样可以增加对象再年轻代的存活时间,增加在年轻代即被回收的概论。

回收器选择

JVM 给了三种选择:串行收集器、并行收集器、并发收集器,但是串行收集器只适用于小数据量的情况,所以这里的选择主要针对并行收集器和并发收集器。默认情况下,JDK5.0以前都是使用串行收集器,如果想使用其他收集器需要在启动时加入相应参数。JDK5.0以后,JVM会根据当前系统配置进行判断。JVM给了三种选择:串行收集器、并行收集器、并发收集器,但是串行收集器只适用于小数据量的情况,所以这里的选择主要针对并行收集器和并发收集器。默认情况下,JDK5.0以前都是使用串行收集器,如果想使用其他收集器需要在启动时加入相应参数。JDK5.0以后,JVM会根据当前系统配置进行判断。

  • 吞吐量优先的并行收集器
    如上文所述,并行收集器主要以到达一定的吞吐量为目标,适用于科学技术和后台处理等。
    典型配置:

    • java -Xmx3800m -Xms3800m -Xmn2g -Xss128k -XX:+UseParallelGC -XX:ParallelGCThreads=20
      -XX:+UseParallelGC:选择垃圾收集器为并行收集器。此配置仅对年轻代有效。即上述配置下,年轻代使用并发收集,而年老代仍旧使用串行收集。
      -XX:ParallelGCThreads=20:配置并行收集器的线程数,即:同时多少个线程一起进行垃圾回收。此值最好配置与处理器数目相等。
    • java -Xmx3550m -Xms3550m -Xmn2g -Xss128k -XX:+UseParallelGC -XX:ParallelGCThreads=20 -XX:+UseParallelOldGC
      -XX:+UseParallelOldGC:配置年老代垃圾收集方式为并行收集。JDK6.0 支持对年老代并行收集。
    • java -Xmx3550m -Xms3550m -Xmn2g -Xss128k -XX:+UseParallelGC -XX:MaxGCPauseMillis=100
      -XX:MaxGCPauseMillis=100:设置每次年轻代垃圾回收的最长时间,如果无法满足此时间,JVM 会自动调整年轻代大小,以满足此值。
    • java -Xmx3550m -Xms3550m -Xmn2g -Xss128k -XX:+UseParallelGC -XX:MaxGCPauseMillis=100 -XX:+UseAdaptiveSizePolicy
      -XX:+UseAdaptiveSizePolicy:设置此选项后,并行收集器会自动选择年轻代区大小和相应的 Survivor 区比例,以达到目标系统规定的最低相应时间或者收集频率等,此值建议使用并行收集器时,一直打开。
  • 响应时间优先的并发收集器
    如上所述,并发收集器主要是保证系统的响应时间,减少垃圾收集时的停顿时间。适用于应用服务器、电信领域等。
    典型配置:

    • java -Xmx3550m -Xms3550m -Xmn2g -Xss128k -XX:ParallelGCThreads=20 -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:+UseParNewGC
      -XX:+UseConcMarkSweepGC:设置年老代为并发收集。测试中配置这个以后,-XX:NewRatio=4 的配置失效了,原因不明。所以,此时年轻代大小最好用 -Xmn 设置。
      -XX:+UseParNewGC:设置年轻代为并行收集。可与CMS收集同时使用。JDK5.0 以上,JVM 会根据系统配置自行设置,所以无需再设置此值。
    • java -Xmx3550m -Xms3550m -Xmn2g -Xss128k -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:CMSFullGCsBeforeCompaction=5 -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection
      -XX:CMSFullGCsBeforeCompaction:由于并发收集器不对内存空间进行压缩、整理,所以运行一段时间以后会产生“碎片”,使得运行效率降低。此值设置运行多少次GC以后对内存空间进行压缩、整理。
      -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection:打开对年老代的压缩。可能会影响性能,但是可以消除碎片

辅助信息

JVM 提供了大量命令行参数,打印信息,供调试使用。主要有以下一些:

  • -XX:+PrintGC
    输出形式:
    [GC 118250K->113543K(130112K), 0.0094143 secs]
    [Full GC 121376K->10414K(130112K), 0.0650971 secs]
    
  • -XX:+PrintGCDetails
    输出形式:
    [GC [DefNew: 8614K->781K(9088K), 0.0123035 secs] 118250K->113543K(130112K), 0.0124633 secs]
    [GC [DefNew: 8614K->8614K(9088K), 0.0000665 secs][Tenured: 112761K->10414K(121024K), 0.0433488 secs] 121376K->10414K(130112K), 0.0436268 secs]
    
  • -XX:+PrintGCTimeStamps -XX:+PrintGC:PrintGCTimeStamps 可与上面两个混合使用
    输出形式:
     11.851: [GC 98328K->93620K(130112K), 0.0082960 secs]
    
  • -XX:+PrintGCApplicationConcurrentTime:打印每次垃圾回收前,程序未中断的执行时间。可与上面混合使用
    输出形式:
    Application time: 0.5291524 seconds
    
  • -XX:+PrintGCApplicationStoppedTime:打印垃圾回收期间程序暂停的时间。可与上面混合使用
    输出形式:
     Total time for which application threads were stopped: 0.0468229 seconds
    
  • -XX:PrintHeapAtGC:打印GC前后的详细堆栈信息
    输出形式:
    34.702: [GC {Heap before gc invocations=7:
     def new generation   total 55296K, used 52568K [0x1ebd0000, 0x227d0000, 0x227d0000)
    eden space 49152K,  99% used [0x1ebd0000, 0x21bce430, 0x21bd0000)
    from space 6144K,  55% used [0x221d0000, 0x22527e10, 0x227d0000)
      to   space 6144K,   0% used [0x21bd0000, 0x21bd0000, 0x221d0000)
     tenured generation   total 69632K, used 2696K [0x227d0000, 0x26bd0000, 0x26bd0000)
    the space 69632K,   3% used [0x227d0000, 0x22a720f8, 0x22a72200, 0x26bd0000)
     compacting perm gen  total 8192K, used 2898K [0x26bd0000, 0x273d0000, 0x2abd0000)
       the space 8192K,  35% used [0x26bd0000, 0x26ea4ba8, 0x26ea4c00, 0x273d0000)
        ro space 8192K,  66% used [0x2abd0000, 0x2b12bcc0, 0x2b12be00, 0x2b3d0000)
        rw space 12288K,  46% used [0x2b3d0000, 0x2b972060, 0x2b972200, 0x2bfd0000)
    34.735: [DefNew: 52568K->3433K(55296K), 0.0072126 secs] 55264K->6615K(124928K)Heap after gc invocations=8:
     def new generation   total 55296K, used 3433K [0x1ebd0000, 0x227d0000, 0x227d0000)
    eden space 49152K,   0% used [0x1ebd0000, 0x1ebd0000, 0x21bd0000)
      from space 6144K,  55% used [0x21bd0000, 0x21f2a5e8, 0x221d0000)
      to   space 6144K,   0% used [0x221d0000, 0x221d0000, 0x227d0000)
     tenured generation   total 69632K, used 3182K [0x227d0000, 0x26bd0000, 0x26bd0000)
    the space 69632K,   4% used [0x227d0000, 0x22aeb958, 0x22aeba00, 0x26bd0000)
     compacting perm gen  total 8192K, used 2898K [0x26bd0000, 0x273d0000, 0x2abd0000)
       the space 8192K,  35% used [0x26bd0000, 0x26ea4ba8, 0x26ea4c00, 0x273d0000)
        ro space 8192K,  66% used [0x2abd0000, 0x2b12bcc0, 0x2b12be00, 0x2b3d0000)
        rw space 12288K,  46% used [0x2b3d0000, 0x2b972060, 0x2b972200, 0x2bfd0000)
    } , 0.0757599 secs]
    
  • -Xloggc:filename:与上面几个配合使用,把相关日志信息记录到文件以便分析。

常见配置汇总

堆设置

  • -Xms:初始堆大小
  • -Xmx:最大堆大小
  • -XX:NewSize=n:设置年轻代大小
  • -XX:NewRatio=n:设置年轻代和年老代的比值。如:为3,表示年轻代与年老代比值为1:3,年轻代占整个年轻代年老代和的1/4
  • -XX:SurvivorRatio=n:年轻代中Eden区与两个Survivor区的比值。注意Survivor区有两个。如:3,表示Eden:Survivor=3:2,一个Survivor区占整个年轻代的1/5
  • -XX:MaxPermSize=n:设置持久代大小

收集器设置

  • -XX:+UseSerialGC:设置串行收集器
  • -XX:+UseParallelGC:设置并行收集器
  • -XX:+UseParalledlOldGC:设置并行年老代收集器
  • -XX:+UseConcMarkSweepGC:设置并发收集器

垃圾回收统计信息

  • -XX:+PrintGC
  • -XX:+PrintGCDetails
  • -XX:+PrintGCTimeStamps
  • -Xloggc:filename

并行收集器设置

  • -XX:ParallelGCThreads=n:设置并行收集器收集时使用的CPU数。并行收集线程数。
  • -XX:MaxGCPauseMillis=n:设置并行收集最大暂停时间
  • -XX:GCTimeRatio=n:设置垃圾回收时间占程序运行时间的百分比。公式为1/(1+n)
  • 并发收集器设置
    • -XX:+CMSIncrementalMode:设置为增量模式。适用于单CPU情况。
    • -XX:ParallelGCThreads=n:设置并发收集器年轻代收集方式为并行收集时,使用的CPU数。并行收集线程数。

总结

年轻代大小选择

  • 响应时间优先的应用:尽可能设大,直到接近系统的最低响应时间限制(根据实际情况选择)。在此种情况下,年轻代收集发生的频率也是最小的。同时,减少到达年老代的对象。
  • 吞吐量优先的应用:尽可能的设置大,可能到达Gbit的程度。因为对响应时间没有要求,垃圾收集可以并行进行,一般适合8CPU以上的应用。

年老代大小选择

  • 响应时间优先的应用:年老代使用并发收集器,所以其大小需要小心设置,一般要考虑并发会话率和会话持续时间等一些参数。如果堆设置小了,可以会造成内存碎片、高回收频率以及应用暂停而使用传统的标记清除方式;如果堆大了,则需要较长的收集时间。最优化的方案,一般需要参考以下数据获得:
    • 并发垃圾收集信息
    • 持久代并发收集次数
    • 传统GC信息
    • 花在年轻代和年老代回收上的时间比例
    • 减少年轻代和年老代花费的时间,一般会提高应用的效率
    • 吞吐量优先的应用:一般吞吐量优先的应用都有一个很大的年轻代和一个较小的年老代。原因是,这样可以尽可能回收掉大部分短期对象,减少中期的对象,而年老代尽存放长期存活对象。

较小堆引起的碎片问题

因为年老代的并发收集器使用标记、清除算法,所以不会对堆进行压缩。当收集器回收时,他会把相邻的空间进行合并,这样可以分配给较大的对象。但是,当堆空间较小时,运行一段时间以后,就会出现“碎片”,如果并发收集器找不到足够的空间,那么并发收集器将会停止,然后使用传统的标记、清除方式进行回收。如果出现“碎片”,可能需要进行如下配置:

  • -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection:使用并发收集器时,开启对年老代的压缩。
  • -XX:CMSFullGCsBeforeCompaction=0:上面配置开启的情况下,这里设置多少次Full GC后,对年老代进行压缩

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