JVM调优 内存调优实践

这篇文章通过一个简单的案例来向大家介绍一下几种JVM内存调优方式，希望大家可以通过实践将理论知识形成一个闭环，纸上谈兵是最没有意义的

一、测试案例

该接口 随机产生不同大小的对象，最大4M

/**
     * 内存调优测试
     * @return
     */
    @GetMapping("/tuningTest")
    public String tuningTest(){
        List temp = new ArrayList();
        // 随机产生不同大小的对象,最大4MB
        int i = new Random().nextInt(8)+1;
        Byte[] bytes = new Byte[1024 * 512 * i];
        temp.add(bytes);
        return "Success";
    }

二、测试过程

首先最大堆内存设置800M，初始堆大小也是800M，测试不同并发线程相同请求量的吞吐量以及相应时间

1. 10并发线程/50000请求量 结果（吞吐量：531 平均响应时间：17）

2.20并发线程/50000请求量 结果（吞吐量：566平均响应时间：39）

3.40并发线程/50000请求量 结果（吞吐量：530平均响应时间：78）

4.50并发线程/50000请求量 结果（吞吐量：516平均响应时间：90）

从上述结果我们可以看到随着并发数量的上升，吞吐量很快就上不去了，而且响应时间却在不断上升，我们以第三次结果来看看GC 情况 （多次测试结果不一定一样，因为接口产生的对象大小随机）

YGC ： 3481次 平均时间：73.9ms FGC ：70次 平均时间：3.3ms

三、优化方案

1.增大堆内存，减少FULL GC 频率

（我们把堆内存设置到1.2G，以上述第三种情况测试，因为上述第三种吞吐量上不去了）

结果：（吞吐量：602 平均响应时间：79 FULL GC次数：28 ）

可以看到虽然响应时间没变但吞吐量上去了，而且FULL GC 次数大大减小了

2.增大年轻代，减少YGC 频率

（堆内存800M不变，年轻代设置到600M）

结果：（吞吐量：914平均响应时间：49 YGC 次数：1828 49ms FULL GC次数：28 ）

虽然FGC次数没变，但吞吐量达到了惊人的914 响应时间也降了下来，YGC次数几乎减少了一半

3.我们同时调大堆内存和年轻代

（堆内存1200M，年轻代900M）

结果：（吞吐量：958平均响应时间：41 YGC 次数：756 15ms FULL GC次数：23）

4.设置 Eden、Survivor 区比例

在 JDK1.8 中，默认是开启 AdaptiveSizePolicy 的，则每次 GC后都会重新计算 Eden、From Survivor 和 To Survivor 区的大小，计算依据是 GC 过程中统计的 GC 时间、吞吐量、内存占用量。我们可以通过 -XX:-UseAdaptiveSizePolicy 关闭该项配置，或显示运行 -XX:SurvivorRatio=8 -XX：NewRatio=2 将 Eden、Survivor 的比例固定。

这个比例的设置情况太多了， 我就不再演示了

5.根据需求，设置垃圾回收器

这个我也就不再演示了， 因为到了这一步都会基于场景优化了

6.调整各种阈值参数

不演示，这里DEMO情况过于简单，容易产生误导

总结

调优是一个需要基于场景、基于某种指标，大量测试得出来的一种结论，没有什么万金油的配置，实践大于一切，在复杂的业务场景下，你的理论知识终究是纸上谈兵，调优终究还是内存的利用，以及对项目的熟悉，还有业务场景的适配。

了解对象在JVM的存活周期、了解在JVM升代的过程、了解大对象产生的场景、业务场景、并发量、GC频率、GC平均时间等等，都能给你调优带来很大帮助

四、JVM相关知识

1.JVM内存相关配置参数

• 1. -XX:MaxTenuringThreshold：对象年龄计数器 升代的年龄阈值
• 2.-XX:PetenureSizeThreshold：直接分配到老年代的对象大小阈值
• 3. -XX:+UseAdaptiveSizePolicy：是否动态调整JVM各区域大小以及进入老年代的年龄（JDK8默认开启，建议不要随便关闭，除非你对JVM内存有了非常明确的规划）
• 4.-XX:MaxRAMPercentage ： 以容器的大小为准，按比例分配内存给JVM
• 5. -XX:+PrintGCTimeStamps -XX:+PrintGCDetails -Xloggc:/ #{path}： 打印GC LOG文件到#{path}路径
• 6.-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:HeapDumpPath=/#{path} :服务第一次内存溢出的时候打印Dump文件到#{path}路径
• 7.-Xms：堆初始大小
• 8.-Xmx：堆最大值
• 9. -Xmn：年轻代大小
• 10. -XX:SurvivorRatio 、 -XX：NewRatio ：设置Eden、Survivor的比例

2.GC垃圾回收器

回收算法类型

回收器类型以及设置参数

3.GC性能衡量指标

• 吞吐量：这里的吞吐量是指应用程序所花费的时间和系统总运行时间的比值。我们可以按照这个公式来计算 GC 的吞吐量：系统总运行时间 = 应用程序耗时 +GC 耗时。如果系统运行了 100 分钟，GC 耗时 1 分钟，则系统吞吐量为 99%。GC 的吞吐量一般不能低于95%。
• 停顿时间：指垃圾收集器正在运行时，应用程序的暂停时间。对于串行回收器而言，停顿时间可能会比较长；而使用并发回收器，由于垃圾收集器和应用程序交替运行，程序的停顿时间就会变短，但其效率很可能不如独占垃圾收集器，系统的吞吐量也很可能会降低。
• 垃圾回收频率：多久发生一次指垃圾回收呢？通常垃圾回收的频率越低越好，增大堆内存空间可以有效降低垃圾回收发生的频率，但同时也意味着堆积的回收对象越多，最终也会增加回收时的停顿时间。所以我们只要适当地增大堆内存空间，保证正常的垃圾回收频率即可。

4.年轻代对象进入老年代条件

1.正常晋升：年龄超过设置计数器的阈值

2.大对象晋升：大小超过设置的阈值

3.动态晋升：GC后，Survivor区域中的几个年龄对象加起来超过了Survivor区内存的一半，年龄大的晋升

4.GC后，存活下来的对象太多，此时有新来对象Survivor区放不下，存活的老对象直接晋升老年代

5.常用工具以及排查命令

• 1.MAT （Eclipse Memory Analyzer ）工具 ：分析Dump内存文件
• 2.GCView工具 ：这可以打开GC log文件 便于分析
• 3.top命令：查看系统CPU 以及 内存
• 4.jstat 命令
• 5.jmap命令
• 6.jstack命令

6.常用内存异常

• 1. java heap space：堆内存溢出，FGC后依旧内存不够分配，会引起频繁FGC
• 2.PermGen space：方法区溢出
• 3.StackOverflowError: 栈溢出，每个请求的线程都有一个分配的栈大小，一般是死循环或者深度递归导致
• 4. GC overhead limit exceeded：超出GC开销限制，意思是GC占用大量时间释放了很小的空间，一种内存警告，多半要发生堆内存溢出

五、JVM系列文章

• (一)CPU 100%排查及常见案例
• (二)内存 100%排查及常见案例
• (三)JVM内存调优-实践测试