JVM-3-JVM调优

问题

• JDK8默认GC策略
  • PS Young + Par Old
• 什么时候开始Young GC
  • Eden不够分配时
• 什么时候开始Full GC
  • Old区可用容量不足历次平均晋升
  • 担保失败
• CMS会有什么问题
  • 并发失败，并发阶段直接爆掉
  • 怎么规避：增大空闲比例
• G1什么时候会进入Full GC
  • 标记期跪掉；Full GC时会采用Serial，所以还是比较可怕的
  • 怎么规避：减小开始标记的内存占用阈值InitiatingHeapOccupancyPercent；增多标记线程ConcGCThreads
• G1怎么调优
  • https://www.cnblogs.com/halberts/p/7810487.html
  • https://zhaoyanblog.com/archives/440.html
• 案例
  • https://blog.csdn.net/ljunjie82/article/details/50437643/

堆大小设置

• JVM堆大小限制因素
  • 操作系统位数
  • 系统可用物理内存
  • 系统可用虚拟内存
  • x32：Windows一般1.5~2G；Linux 2~3G
  • x64：无限制
• 典型设置

-Xms3550M -Xmx3550M -Xmn2G -Xss128K 
-XX:NewRatio=4 -XX:SurvivorRatio=8 -XX:PermSize=16M -XX:MaxPermSize=16M -XX:MaxTenuringThreshold=0

• 参数说明
  • -XX:+PrintHeapAtGC
  • -Xms3550M：JVM初始内存
  • -Xmx3550M：JVM最大内存，等于Xms可避免自扩容和压缩
  • -Xmn2G：年轻代大小
    • JVM内存 = 年轻代 + 年老代 + 永久代
    • 永久代一般固定为64M，增大年轻代后，将会减小年老代；Sun官方推荐配置为整个堆的3/8
  • -Xss128K：每个线程栈大小
    • JDK 5以后每个线程栈大小为1M，以前为256K
    • 相同物理内存下，减小这个值能生成更多的线程；但操作系统对一个进程内的线程数有限制，不能无限生成，经验值在3000~5000左右
  • -XX:NewRatio=4
    • 年轻代与老年代的比例
    • 设置为4，年轻代：老年代为1：4
    • -XX:SurvivorRatio=8
      • Eden与Survivor比例
      • 设置为8，Survivor：Eden为2：8，一个Survivor区占1/10
  • -XX:PermSize=6M：初始永久代大小
  • -XX:MaxPermSize=16M：最大永久代大小
  • -XX:MaxTenuringThreshold=0
    • 年轻代对象最大年龄
    • 设置为0时，年轻代对象不经过Survivor，直接进入年老代
    • 对于老年代对象比较多的应用，可以提高效率
    • 如果设置为一个较大值，则对象会在Survivor区进行多次复制，可以增加对象在年轻代的存活时间，增加在年轻代被回收的概率

收集器选择

• 串行
  • 小数据量场景
  • JDK 5以前默认，JDK 5开始会自动调整
• 并行
  • 吞吐量优先
  • 科学计算和后台处理
• 并发
  • 响应时间优先
  • 应用服务器
• 并行典型配置

-XX:+UseParallelGC -XX:+UseParallelOldGC -XX:ParallelGCThreads=20
-XX:MaxGCPauseMillis=100 -XX:GCTimeRatio=n -XX:+UseAdaptiveSizePolicy

• 说明
  • -XX:+UseParallelGC
    • 并行收集器，仅对年轻代有效；年老代仍使用串行
  • -XX:+UseParallelOldGC
    • 年老代并行；JDK 6开始支持
  • -XX:ParallelGCThreads=20
    • 并行收集线程数，最好与处理器数目相等
  • -XX:MaxGCPauseMillis=100
    • 年轻代回收最长时间；若无法满足，JVM会自动调整年轻代大小
  • -XX:GCTimeRatio=n
    • 垃圾收集时间占比1/(n+1)
  • -XX:+UseAdaptiveSizePolicy
    • 并行收集器自动选择年轻代大小和相应的Survivor比例，以达到最低响应时间或收集频率，建议使用并行收集器时一直打开
• 并发典型配置

-XX:ParallelGCThreads=20 -XX:+UseParNewGC -XX:+UseConcMarkSweepGC
-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection -XX:CMSFullGCsBeforeCompaction=5 -XX:+CMSIncrementalMode

• 说明
  • -XX:+UseParNewGC
    • 年轻代并行收集，可与CMS同时使用
    • JDK 5以上，JVM会根据系统配置自行设置，所以无需再设置
  • -XX:+UseConcMarkSweepGC
    • 年老代并发收集
    • 测试中该配置后，-XX:NewRatio=4失效，原因不明；此时年轻代最好用-Xmn设置
  • -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection
    • 打开压缩，可能会影响性能
  • -XX:CMSFullGCsBeforeCompaction
    • CMS不进行压缩整理，所以会产生碎片
    • 运行多少次GC后对内存进行压缩整理
  • -XX:+CMSIncrementalMode
    • 并发标记阶段，GC线程会暂停一些间隔，将CPU让给应用线程，已废弃

G1

-XX:+UseG1GC # G1

辅助信息

• 选项

-XX:+PrintGC

• 输出

[GC 118250K->113543K(130112K), 0.0094143 secs]
[Full GC 121376K->10414K(130112K), 0.0650971 secs]

• 选项

-XX:+PrintGCDetails

• 输出

[GC (System.gc()) [PSYoungGen: 3722K->904K(35840K)] 3722K->912K(117760K), 0.0033150 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] 
[Full GC (System.gc()) [PSYoungGen: 904K->0K(35840K)] [ParOldGen: 8K->860K(81920K)] 912K->860K(117760K), [Metaspace: 3476K->3476K(1056768K)], 0.0091323 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.01 secs] 
Heap
 PSYoungGen      total 35840K, used 307K [0x00000000d8600000, 0x00000000dae00000, 0x0000000100000000)
  eden space 30720K, 1% used [0x00000000d8600000,0x00000000d864ce40,0x00000000da400000)
  from space 5120K, 0% used [0x00000000da400000,0x00000000da400000,0x00000000da900000)
  to   space 5120K, 0% used [0x00000000da900000,0x00000000da900000,0x00000000dae00000)
 ParOldGen       total 81920K, used 860K [0x0000000089200000, 0x000000008e200000, 0x00000000d8600000)
  object space 81920K, 1% used [0x0000000089200000,0x00000000892d73e8,0x000000008e200000)
 Metaspace       used 3483K, capacity 4496K, committed 4864K, reserved 1056768K
  class space    used 381K, capacity 388K, committed 512K, reserved 1048576K

• 选项

-XX:+PrintGCTimeStamps

-输出

11.851: [GC 98328K->93620K(130112K), 0.0082960 secs]

• 选项

-XX:+PrintGCApplicationConcurrentTime # 每次垃圾回收前，程序未中断的执行时间

• 输出

Application time: 0.5291524 seconds

• 选项

-XX:+PrintGCApplicationStoppedTime # 垃圾回收期间程序暂停的时间

• 输出

Total time for which application threads were stopped: 0.0468229 seconds

• 选项

-XX:+PrintHeapAtGC # 打印GC前后的详细堆栈信息

• 输出

{Heap before GC invocations=1 (full 0):
 PSYoungGen      total 35840K, used 3722K [0x00000000d8600000, 0x00000000dae00000, 0x0000000100000000)
  eden space 30720K, 12% used [0x00000000d8600000,0x00000000d89a2908,0x00000000da400000)
  from space 5120K, 0% used [0x00000000da900000,0x00000000da900000,0x00000000dae00000)
  to   space 5120K, 0% used [0x00000000da400000,0x00000000da400000,0x00000000da900000)
 ParOldGen       total 81920K, used 0K [0x0000000089200000, 0x000000008e200000, 0x00000000d8600000)
  object space 81920K, 0% used [0x0000000089200000,0x0000000089200000,0x000000008e200000)
 Metaspace       used 3477K, capacity 4496K, committed 4864K, reserved 1056768K
  class space    used 380K, capacity 388K, committed 512K, reserved 1048576K
Heap after GC invocations=1 (full 0):
 PSYoungGen      total 35840K, used 936K [0x00000000d8600000, 0x00000000dae00000, 0x0000000100000000)
  eden space 30720K, 0% used [0x00000000d8600000,0x00000000d8600000,0x00000000da400000)
  from space 5120K, 18% used [0x00000000da400000,0x00000000da4ea020,0x00000000da900000)
  to   space 5120K, 0% used [0x00000000da900000,0x00000000da900000,0x00000000dae00000)
 ParOldGen       total 81920K, used 8K [0x0000000089200000, 0x000000008e200000, 0x00000000d8600000)
  object space 81920K, 0% used [0x0000000089200000,0x0000000089202000,0x000000008e200000)
 Metaspace       used 3477K, capacity 4496K, committed 4864K, reserved 1056768K
  class space    used 380K, capacity 388K, committed 512K, reserved 1048576K
}
{Heap before GC invocations=2 (full 1):
 PSYoungGen      total 35840K, used 936K [0x00000000d8600000, 0x00000000dae00000, 0x0000000100000000)
  eden space 30720K, 0% used [0x00000000d8600000,0x00000000d8600000,0x00000000da400000)
  from space 5120K, 18% used [0x00000000da400000,0x00000000da4ea020,0x00000000da900000)
  to   space 5120K, 0% used [0x00000000da900000,0x00000000da900000,0x00000000dae00000)
 ParOldGen       total 81920K, used 8K [0x0000000089200000, 0x000000008e200000, 0x00000000d8600000)
  object space 81920K, 0% used [0x0000000089200000,0x0000000089202000,0x000000008e200000)
 Metaspace       used 3477K, capacity 4496K, committed 4864K, reserved 1056768K
  class space    used 380K, capacity 388K, committed 512K, reserved 1048576K
Heap after GC invocations=2 (full 1):
 PSYoungGen      total 35840K, used 0K [0x00000000d8600000, 0x00000000dae00000, 0x0000000100000000)
  eden space 30720K, 0% used [0x00000000d8600000,0x00000000d8600000,0x00000000da400000)
  from space 5120K, 0% used [0x00000000da400000,0x00000000da400000,0x00000000da900000)
  to   space 5120K, 0% used [0x00000000da900000,0x00000000da900000,0x00000000dae00000)
 ParOldGen       total 81920K, used 860K [0x0000000089200000, 0x000000008e200000, 0x00000000d8600000)
  object space 81920K, 1% used [0x0000000089200000,0x00000000892d73e8,0x000000008e200000)
 Metaspace       used 3477K, capacity 4496K, committed 4864K, reserved 1056768K
  class space    used 380K, capacity 388K, committed 512K, reserved 1048576K
}

• 选项

-Xloggc:filename # 记录日志到文件

调优总结

• 年轻代大小
  • 响应时间优先
    • 尽可能大，接近系统最低响应时间限制；此种情况下，年轻代收集频率最小；同时，减少到达年老代的对象
  • 吞吐量优先
    • 尽可能大，可能到达GB；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
• 老年代大小
  • 响应时间优先
    • 年老代使用并发，所以大小需小心设置，一般要考虑并发会话率和会话持续时间等一些参数；若堆设置小了，可能因高回收频率及碎片引起的空间不足，导致并发收集停止，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
  • 吞吐量优先
    • 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：尽可能回收掉大部分短期对象，减少中期对象，而年老代仅存放长期存活对象
  • 较小堆引起的碎片问题
    • 年老代并发收集器使用标记清除算法，不会进行压缩
    • 堆空间较小时，运行一段时间出现碎片，并发收集器找不到足够空间，就会停止；然后使用传统的标记清除方式进行回收
    • 若出现碎片，可考虑
      • -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection
      • -XX:CMSFullGCsBeforeCompaction=0