一文搞定JVM调优

JVM内存模型

• 程序计数器：线程私有，记录当前线程字节码执行的位置，占用内存很小，java虚拟机规范中唯一没有规定OOM的区域。
• java虚拟机栈：线程私有，每个java方法调用时候创建一个栈帧入栈，结束后出栈，所有栈帧出栈，线程结束。
  • 局部变量表：存放方法参数与内部定义的局部变量，编译期就确定最大容量。
  • 操作数栈：方法执行就是各种字节码指令向操作数栈中写入和读取数据，也就是入栈和出栈,编译期就确定栈的最大深度。
  • 动态链接：保存指向运行时常量池中该栈帧所属方法的引用，运行时期间将符合引用转化为直接引用，找到对应的类和方法。在编译期间就能转换为直接引用的叫做静态解析。此处不明白可以先往下看。
  • 方法出口：方法执行完后返回的位置，一般可以是上一个栈帧的计数，如果方法异常，返回位置通过异常处理器来定位。
• 本地方法栈：同java虚拟机栈类似，执行的是native方法，非java实现，一般由C/C++实现。
• 堆
  • new出来的对象放在堆中，栈中的局部变量引用指向此处
  • 字符串常量池：存放String字符串的实例
  • 运行时常量池：每个class独有，当类加载到内存中，jvm就会将class常量池中的内容放到运行时常量池中，类在解析之后，将符号引用替换成直接引用。运行时常量区中的字符串常量和字符串常量池保持一致。。
• 元空间：元空间存储class的信息，堆中的每个对象都会有一个指向元空间中具体实现类的指针。
  • 类描述信息：类的版本、字段、方法、接口等描述信息
  • class常量池：存放编译器生成的各种字面量（常量）和符号引用（一组符号来描述所引用的目标，一般包括类和接口的全限定名、字段的名称和描述符以及方法的名称和描述符，比如People中引用的Name，编译期间不知道Name的直接地址，所以存放的是符号引用，在运行时常量区中会转换成直接引用）
• 直接内存：不是JVM定义的内存区域，堆外内存。

常用JVM参数

• -Xms ：程序启动时占用内存大小，初始堆大小，一般Xms和Xmx设置相同，避免gc后调整堆大小。

• -Xmx ：程序运行期间最大可占用的内存大小，最大堆大小，超出会抛出OutOfMemory异常。

• -Xmn ：设置年轻代大小，注意，增大年轻代会减少老年代大小，官方推荐为堆的3/8

• -Xss ：设置每个线程的堆栈大小，jdk1.5后为1M

• -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError ：JVM在发生内存溢出时自动的生成堆内存快照

• -XX:HeapDumpPath= ： 堆内存快照会保存在JVM的启动目录下名为java_pid.hprof 的文件里（在这里就是JVM进程的进程号），可以通过该命令指定

• -XX:OnOutOfMemoryError ：内存溢出时，可以指定运行脚本等。例如-XX:OnOutOfMemoryError =”sh cleanup.sh”

• -XX:PermSize ： 永久代初始大小，jdk1.8后已经移除永久代

• -XX:MaxPermSize ：最大永久代大小，jdk1.8后已经移除永久代

• -XX:MetaspaceSize ：首次使用不够而触发FGC的阈值，达到会进行fullgc，后会计算新的FGC值，和此项无关，默认为20M左右。

• XX:MaxMetaspaceSize ：用于设置metaspace区域的最大值，元空间不使用jvm内存，使用的是本地内存，不设置默认-1无穷大，会根据本地内存大小相关，超过会OOM

• -XX:+PrintGCDetails：打印GC详细的日志信息

• -XX:+PrintCommandLineFlags：JVM打印出那些已经被用户或者JVM设置过的详细的XX参数的名称和值

• -Xdebug -Xrunjdwp:transport=dt_socket,server=y,suspend=n,address=1506：开启远程调试

  -XDebug：表示虚拟机启用调试功能

  -Xrunjdwp：加载JDWP

  transport：调试程序JVM使用的进程之间通讯方式

  dt_socket：socket通讯

  server=y/n：JVM是否需要作为调试服务器执行

  address：调试服务器监听的端口号

  suspend=y/n：调试客户端建立连接之后启动虚拟机

• -XX:+UseSerialGC：虚拟机运行在Client模式下的默认值，Serial+Serial Old

• -XX:+UseParNewGC：ParNew+Serial Old，在JDK1.8被废弃，在JDK1.7还可以使用

• XX:+UseConcMarkSweepGC：ParNew+CMS+Serial Old

• -XX:+UseParallelGC：虚拟机运行在Server模式下的默认值，Parallel Scavenge+Serial Old(PS Mark Sweep)

• -XX:+UseParallelOldGC：Parallel Scavenge+Parallel Old，常用

• -XX:+UseG1GC：G1+G1，jdk1.8后可用

常用JVM命令

• jps

  • jps -q：只显示当前进程的pid，后续命令需要使用

  • jps -v：可以显示jvm参数

  • jps -l ：输出完全的包名，应用主类名，jar的完全路径名

• jinfo

  • jinfo ：可以查看JVM的运行参数
  • jinfo -flag name ：查看对应参数的值
  • jinfo -flag [+|-]name ：开启(+)/关闭(-)对应名称的参数
  • jinfo -flag name=value : 修改对应名称参数的值

• jstat

  • jstat -class ：查看类加载数量和占用内存，未加载数量和占用内存，加载时长
  • jstat -compiler : 查看类编译数量，失败数量，不可用数量，编译时长，失败类型和方法
  • jstat -gc : 垃圾回收统计，每个分代的大小和已使用大小等
  • jstat -gccapacity : 堆内存统计，可以查看分代的容量和gc的次数等
  • jstat -gcnew : 年轻代内存情况以及ygc次数和消耗总时间等
  • jstat -gcold : 老年代内存情况以及fgc次数和消耗时间等
  • jstat -gcutil : 垃圾回收统计，分代内存使用比例

• jstack

  • jstack : 查看进程中线程的堆栈信息，查看线程的状态，可以定位死锁，每个线程都有tid(线程编号)和nid(线程id)
  • top -Hp : 查看进程内所有线程的CPU和内存使用情况，找到对应的CPU内存最高的通过printf “%x%n” 转换为16进制
  • jstack | grep <16进制> -A 10：打印对应线程的堆栈信息

• jmap

  • jmap -dump:[live],format=b,file=myjmapfile.txt : [live]可选参数,如果就用live，则输出活的对象到内存文件，慎用，会暂停应用
  • jmap -finalizerinfo : 打印正在回收对象的数量和信息
  • jmap -heap : 查看GC使用的算法，堆的配置及JVM堆内存的使用情况，慎用，可能导致进程挂起
  • jmap -histo:live : 查询每个class的实例数目和内存占用，会先触发gc再统计
  • jmap -permstat : 打印所有classLoad以及class的加载数和内存，慎用，暂停应用

dump快照分析

场景：java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space错误

原因：在JVM中如果98％的时间是用于GC且可用的 Heap size 不足2％的时候将抛出此异常信息。

实例：写一个无限循环并设置jvm参数如下：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

JVM参数: -Xms1m -Xmx1m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:+PrintGCDetails import java.util.ArrayList; import java.util.List; public class Test { public static void main(String[] args) { List list = new ArrayList(); while(true) { list.add("test"); } } }

首先我们可以看到GC日志，可以看到youngGC与fullGc触发前后的内存变化和执行时间

OOM后会在对应运行目录下生成dump快照文件，例如:java_pid33176.hprof

此时win+R ==> cmd ==> jvisualvm ==> 文件 ==> 装入该文件

可以看到此时main线程错误，String实例和占用内存最多，如果是对象实例过多，此处会显示对应的对象。

Arthas性能调优

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未完待续~~