面试题-JVM性能调优

目录

• 前言
• JVM性能调优
  • 内存溢出错误
    • 堆溢出错误和预判堆溢出的错误
    • 虚拟机栈和本地方法栈溢出错误
    • 方法区（元数据区）和运行时常量池溢出
    • 直接内存区域的溢出
  • 实践案例
    • 如何正确利用大内存-高性能硬件上的程序部署策略
    • 如何排查内存溢出错误
    • 如何排查系统CPU性能指标异常-外部命令导致系统缓慢

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前言

JVM性能调优是一个很大的话题，很多中小企业的业务规模受限，没有迫切的性能调优需求，但是如果不知道JVM相关的理论知识，写出来的代码或者配置的JVM参数不合理时，就会出现很严重的性能问题，到时候开发就会像热锅上的蚂蚁，等待各方的炙烤。笔者一直在学习JVM相关的理论书籍，看过周志明老师的 深入理解Java虚拟机，也学习过 葛鸣老师的 实战Java虚拟机 ，但是在实际工作中，只有过寥寥几次的调优经验，几乎无处施展学习到的理论知识，致使知识大部分都存在在笔记和书本中，这次总结面试题，一是希望能够应对性能调优岗位相关的面试；二是希望总结一下具体的实战步骤，并努力吸收书中的实践案例，让自己的经验更丰富一些。

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JVM性能调优

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内存溢出错误

学习目的:

• 通过异常信息及时定位到发生内存溢出的运行时数据区域
• 了解什么样的代码会导致内存溢出，防止写出这样的代码
• 出现异常后该如何处理，也就是学习事中的处理手段

内存溢出和内存泄露的区别

• 内存泄露：不该留存在进程中的内存数据，虽然很小，但是在经过多次长期的积累后，会导致内存溢出
• 内存溢出：程序申请内存时，内存不足的现象

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堆溢出错误和预判堆溢出的错误

如何复现出堆溢出错误？

• JVM参数部分：最大堆和最小堆设置相同并且设置的比较小，比如只有10M，这样就不会自动扩展堆
• 代码部分：在一个方法中不断地往集合中加入元素

代码实践

package org.example;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

/**
 * -Xmx10M -Xms10M -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
 */
public class App {
    static class OOMObject {
        int a = 1;
        long b = 2;
        float c = 2.1f;
    }

    public static void main(String[] args) {
        List list = new ArrayList<>();
        while (true) {
            list.add(new OOMObject());
        }
    }
}

正确的出现了我们想要的结果：

java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
Dumping heap to java_pid24476.hprof ...
Heap dump file created [13268403 bytes in 0.077 secs]
Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
	at java.util.Arrays.copyOf(Arrays.java:3210)
	at java.util.Arrays.copyOf(Arrays.java:3181)
	at java.util.ArrayList.grow(ArrayList.java:265)
	at java.util.ArrayList.ensureExplicitCapacity(ArrayList.java:239)
	at java.util.ArrayList.ensureCapacityInternal(ArrayList.java:231)
	at java.util.ArrayList.add(ArrayList.java:462)
	at org.example.App.main(App.java:22)

Process finished with exit code 1

如果把参数调大，调整20M，那么会报另外的error

java.lang.OutOfMemoryError: GC overhead limit exceeded
Dumping heap to java_pid8796.hprof ...
Heap dump file created [27391983 bytes in 0.141 secs]
Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: GC overhead limit exceeded
	at org.example.App.main(App.java:19)

Process finished with exit code 1

这个错误的原因是，JVMGC时间占据了整个运行时间的98%，但是回收只得到了2%可用的内存，至少出现5次，就会报这个异常。