【Java进阶营】面向Java开发人员的JVM参数指南
通过理解和使用JVM和JVM参数，开发人员和最终用户都可以诊断故障并改进Java应用程序的性能。
当你编写源代码时，你是在编写供人类阅读的代码。在代码被编译成机器语言之前，计算机不能执行源代码。机器语言是一个通用术语，指的是特定机器所需的任意数量的语言。通常，如果在Linux上编译代码，它就在Linux上运行，如果在Windows上编译代码，它就在Windows上运行，以此类推。然而，Java是不同的。它并不以某种真正的机器为目标。它的目标是Java虚拟机(JVM)，因此它可以在任何机器上运行。
Java源代码被编译成字节码，由安装在计算机上的JVM运行。JVM是一个执行引擎，但它不是一个你通常直接与之交互的引擎。它安静地运行，处理Java字节码。大多数人不需要考虑甚至不需要了解JVM，但是了解JVM的工作原理对调试和优化Java代码是很有用的。例如:
- 生产环境中，你可能会发现已部署的应用程序需要性能提升。
- 如果编写的应用程序出现问题，开发人员和最终用户都可以选择调试该问题。
- 你是否希望了解用于开发或运行Java应用程序的Java开发工具包(JDK)的详细信息，可以通过查询JVM获得这些详细信息
本文介绍了一些基本的JVM参数，希望可以在这些场景中提供帮助……
JVM、JDK和JRE之间的区别是什么?
Java有很多J首字母缩略词，包括JVM、JDK和JRE。
- Java开发者工具包（JDK）可供需要在代码中使用开发库的程序员使用。
- Java运行时环境(JRE)是由想要运行Java应用程序的人所使用的。
- Java虚拟机(JVM)是运行Java字节码的组件。
JDK包含JRE和JVM，但是一些Java发行版提供了包含JRE(包括JVM)的替代下载。
Java是开源的，所以会有不同的公司构建和发行不同版本的JDK。你可以在系统上安装多个JDK，当你正在处理或使用不同的Java项目（其中一些可能使用旧的JDK）时，这会很有帮助。在此我向大家推荐一个架构学习交流圈。交流学习伪鑫：1253431195（里面有大量的面试题及答案）里面会分享一些资深架构师录制的视频录像：有Spring，MyBatis，Netty源码分析，高并发、高性能、分布式、微服务架构的原理，JVM性能优化、分布式架构等这些成为架构师必备的知识体系。还能领取免费的学习资源，目前受益良多
要列出Linux系统上的JDK，你可以使用alternatives命令：
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$ alternatives --config java
There are 2 programs that provide java.
Selection Command
-----------------------------------------------
*+ 1 java-11-openjdk.x86_64 (/usr/lib/jvm/java-11-openjdk-11.0.13.0.8-2.fc35.x86_64/bin/java)
2 java-1.8.0-openjdk.x86_64 (/usr/lib/jvm/java-1.8.0-openjdk-1.8.0.312.b07-2.fc35.x86_64/jre/bin/java)
Enter to keep the current selection[+], or type selection number:
要在可用的JDK之间切换，请再次执行以下命令：
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$ sudo alternatives --config java
另一个选择是使用SDKMan，它可以帮助你下载、更新和管理系统上的JDK。
什么是JVM调优?
JVM调优是调整JVM参数以提高Java应用程序性能的过程。它还有助于诊断应用程序故障。
一般来说，在调优之前考虑这些要点是很重要的：
- 成本：有时候，改进运行代码的硬件可以提高应用程序的性能。这似乎是一种“欺骗”，但请考虑你愿意花多少时间来调优JVM参数。有时，应用程序需要更多的内存来执行所需的操作，任何软件优化都无法改变这一点。
- 预期结果：长期来看，稳定比性能更重要。如果调优影响稳定性，那么明智地选择调优参数可能会更好。
- 底层问题：有时，问题可能是主机操作系统的底层问题。在调优JVM之前，请确保JVM的平台按预期工作。
- 内存泄漏：如果你发现自己在使用垃圾收集(GC)调优参数，那么可能存在需要在应用程序代码中修复的内存泄漏。
JVM参数类型
JVM参数分为三类：标准参数、非标准参数和高级选项。
标准参数
所有JVM实现都支持标准参数。在终端中运行’java’命令查看标准参数列表。
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$ java
Usage: java [options] [args...]
To specify an argument for a long option, you can use --= or
-- .
这些都是包含在任意JVM中的标准参数，你可以在使用任何命令行选项时安全地使用它们。例如，为了验证配置的命令参数，创建一个VM并在不执行主类的情况下加载一个主类，使用以下命令：
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$ java --dry-run
非标准参数
非标准参数以-X开头。它们用于通用用途，并且特定于JVM的特定实现。列出这些选项：
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$ java -X
-Xbatch disable background compilation
-Xbootclasspath/a:
append to end of bootstrap class path
-Xinternalversion
displays more detailed JVM version information than the
-version option
-Xloggc: log GC status to a file with time stamps
[...]
这些额外的参数可以在没有通知的情况下更改，并且不是所有的JVM实现都支持这些参数。由Microsoft构建的JVM可能与由Red Hat构建的JVM有不同的参数，等等。
要获取详细的JVM版本信息，请使用以下命令：
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$ java -Xinternalversion --version
OpenJDK 64-Bit Server VM (11.0.13+8) for linux-amd64 JRE (11.0.13+8), built on Nov 8 2021 00:00:00 by "mockbuild" with gcc 11.2.1 20210728 (Red Hat 11.2.1-1)
要获取属性设置，请使用：
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java -XshowSettings:properties --version
高级选项
这些选项不是临时使用的，而是用于调整Hotspot VM的特定区域。这些参数可能会发生变化，并且不能保证所有JVM实现都会支持它。
这些参数以-XX开头。要列出这些参数，请使用以下命令：
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$ java -XX:+UnlockDiagnosticVMOptions -XX:+PrintFlagsFinal -version
例如，要跟踪类的加载，可以使用下面的命令：
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$ java -XX:+TraceClassLoading Hello
Hello.java如下：
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$ cat Hello. java
public class Hello {
}
你可能面临的另一个常见问题是OOM(内存不足)错误，这可能在没有太多调试信息的情况下发生。要解决这样的问题，你可以使用调试选项 -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError，它会创建一个包含调试信息的.hprof文件。
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$ cat TestClass. java
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class TestClass {
}
$ Javac TestClass.java
$ java -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -Xms10m -Xmx1g TestClass
java.lang.OutOfMemoryError: java heap space
Dumping heap to java_pid444496.hprof ...
Heap dump file created [1018925828 bytes in 1.442 secs]
Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: java heap space
at TestClass.main(TestClass.Java:8)
有一些工具可以查看这个.hprof文件，以了解哪里出了问题。
结语
通过理解和使用JVM和JVM参数，开发人员和最终用户都可以诊断故障并改进Java应用程序的性能。下次使用Java时，可以花些时间看看可供选择的选项。