JVM调优1- JVM参数及JDK自带的JVM查询工具

Posted 2022-12-13

1. JVM的运行参数

1.1 三种参数类型

• 标准参数

• help
• -version

• -X参数 （非标准参数）

• -Xint
• -Xcomp

• -XX参数（使用率比较高， 常用语jvm调优）

• -XX:newSize
• -XX:+UseSeriaIGC

1.2 标准参数

-D 设置系统属性： java -Dstr=hello

String str = System.getProperty("str")
println(str)

输出结果： hello
JVM的两个启动模式： server和client
JVM在启动的时候回根据硬件和操作系统自动选择是使用Server还是Client类型的JVM
64位操作系统只有Server类型，没有Client

1.3 非标准参数

JVM的运行模式：
-Xint: 解释模式， 强制要求JVM执行所有的字节码(interpreted mode)
-Xcomp： 编译模式，JVM在第一次使用时会把所有字节码编译成本地代码(compiled mode)
-Xmixed：混合模式，将解释模式和编译模式混合使用， JVM默认的模式， 也是推荐的模式（mixed mode）

1.4 -XX 参数

-XX参数也是非标准参数， 主要用于JVM的调优和debug操作
两种使用方式：

• boolean类型
  格式： -XX:[+-]<name> 表示启用或者禁用name指令
  -XX:+DisableExplicitGC表示禁用手动调用gc操作， System.gc()无效
• 非boolean类型
  格式: -XX<name>=<value> 表示name的属性值为value
  -XX:NewRatie=1 表示新生代和老年代的比值

1.5 -Xms, -Xmx

-Xms和-Xmx分别是设置jvm的堆内存的初始大小和最大大小
-Xms512m相当于： -XX:InitialHeapSize=512m
-Xms2048m相当于：-XX:MaxHeapSize=2048m

JVM启动时会自动设置Heap size的值， -Xms初始空间是物理内存的1/64, -Xmx最大值时物理空间的1/4。
进行JVM优化时， 可将-Xms和-Xmx设置值相同， 最大值不超过物理内存的80%

1.6 查看jvm运行参数：

运行java命令时打印参数： -XX:+PrintFlagsFinal
参数列表中： = 表示默认值， :=表示值被修改过

1.7 查看正在运行的进程的jvm信息

​​jps -l​​查看当前系统中所有运行的java项目的进程id及详细包信息
​​jinfo -flags 29200​​ 查看进程id为29200进程的所有jvm参数信息
​​jinfo -flag MaxheapSize 29200​​ 查看pid下的具体某一jvm信息

image.png

2. jvm的内存模型

jvm的内存模型1.7和1.8有较大的区别

2.1 jdk1.7的堆内存模型：

• 年轻区： 新new的一些对象会在这个区域，young区被分为:Eden区和两个大小严格相同的Survivor区， 当Eden区变满时， 数据会移到Survior中，几次jvm垃圾收集后， 依然存活的Survivor会知道老年区
• 老年区：tenured区主要保存生命周期长的对象， 一般是一些老的对象
• 永久区： 主要保存class, method, field对象， 这部分空间一般不会溢出

2.2 jdk1.8的堆内存模型

年轻区：Eden+2*Survivor
老年区：OldGen
元数据空间(Metaspace)：Matespace是不是在虚拟机内部， 而是占用服务器的内存空间，这是和1.7最大的区别

2.3 为什么废除了1.7的永久区

现实中是因为永久代内存总会发生不够用或者内存泄漏， 基于此将永久区废弃， 改为使用本地的内存空间

2.4 通过jstat命令进行查看堆内存的使用情况

jstat 参数指令 进程id 时间间隔 查询次数
​​jstat -class 29200​​ 查看类加载情况
loaded: 加载类的数量
Bytes：类占得空间
uloaded：未加载类的数量
Time: 加载占用的时间

image.png

​​jstat -compiler 29200​​ 查看编译情况

image.png

查看垃圾回收器的使用情况
​​jstat -gc 29200 1000 10​​ 每1000毫秒（1秒）钟打印一次gc使用情况， 总共打印10次

image.png

3. jmap的使用以及内存溢出分析

3.1 查看内存使用情况

jmap -heap 29200

3.2 查看内存中对象数量及大小：

​​jmap -histo <pid> | more​​ 查看所有对象的
​​jmap -histo:live <pid> | more​​ 查看活跃对象的

image.png

[B-> byte
[I -> int
[C->char

3.3 将内存使用情况dump到文件中, jhat对快照文件分析

​​jmap -dump:format=b,file=filename <pid>​​ 例如 jmap -dump:format=b,file=dumptest.dat 29200 会生成一份29200内存使用情况的二进制文件dumptest.dat
使用jhat对dump的二进制文件分析：jhat port 9999 dumptest.dat

image.png

浏览器访问7000端口：

image.png

4. 内存溢出的定位与分析

内存溢出在生产环境中经常会遇到， 比如不断地将数据写入到一个集合中，出现了死循环， 读取超大文件等等，都可能造成内存溢出。

4.1模拟内存溢出：

设置jvm参数： -Xms8m -Xmx8m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
jvm初始内存8m， 最大内存8m， 内存溢出时dump内存快照
编写代码：

public static void main(String[] args) 
        ArrayList<String> strings = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i <= 1000000000; i++)
            String id = "";
            for (int j = 0; j < 1000; j++)
                id += UUID.randomUUID().toString();
            
            strings.add(id);
        
    

mat工具分析内存

image.png

4.2 jstack的使用：

有时候我们需要查看jvm中的线程执行情况， 比如发现CPU的负载突然增高，出现了死锁，死循环等， 由于程序正常运行的，没有任何的输出， 从日志方面也看不出什么问题， 需要从jvm的内部线程的执行情况查找并且分析原因。
​​jstack <pid>​​ 可以看到当前pid进程中所有线程的执行情况。

5. jstack中Java中线程的状态

1. 初始状态（NEW）： 创建一个thread对象， 但还未调用start启动线程， 则处于初始状态
2. 运行状态（RUNNABLE）：

• 就绪状态: 等待CPU分配执行权， 放在就绪队列中
• 运行状态：获得CPU的执行权， 一个CPU在同一时间只能执行一个线程，所以每个CPU在每个时刻都只有一条运行态的线程。

3. 阻塞状态（BLOCKED）：java中指请求某一锁失败时， 线程会进入阻塞态， 阻塞态会不断地请求资源， 一旦请求成功就会进入就绪队列， 等待CPU分配。
4. 等待状态（WAITING）：无线等待， 当线程中调用 wait, join, park等函数时，线程进入等待状态，等待线程会释放CPU以及锁资源，进入等待队列， 需要其他线程指示才能继续运行。
5. 超时等待态 (TIMED_WAITING): 有限等待，与等待态的区别是， 到了超时时间会进入阻塞队列， 开始竞争锁。
6. 终止态

5.1死锁问题

模拟死锁问题：

private static Object obj1 = new Object();

    private static Object obj2 = new Object();


    public static void main(String[] args) 
        new Thread(new Thread1()).start();
        new Thread(new Thread2()).start();
    

    private static class Thread1 implements Runnable
        @Override
        public void run() 
            synchronized (obj1)
                System.out.println("Thread1 拿到了 obj1 的锁！");

                try 
                    // 停顿2秒的意义在于，让Thread2线程拿到obj2的锁
                    Thread.sleep(2000);
                 catch (InterruptedException e) 
                    e.printStackTrace();
                

                synchronized (obj2)
                    System.out.println("Thread1 拿到了 obj2 的锁！");
                
            
        
    

    private static class Thread2 implements Runnable
        @Override
        public void run() 
            synchronized (obj2)
                System.out.println("Thread2 拿到了 obj2 的锁！");

                try 
                    // 停顿2秒的意义在于，让Thread1线程拿到obj1的锁
                    Thread.sleep(2000);
                 catch (InterruptedException e) 
                    e.printStackTrace();
                

                synchronized (obj1)
                    System.out.println("Thread2 拿到了 obj1 的锁！");
                
            
        
    

线程1和线程2相互持续持有对方需要的锁资源， 造成死锁问题。
使用jstack查看死锁进程：

image.png

image.png

jstack查找除了发生死锁进程的原因， 以及对应的堆栈信息。

6. 使用JDK子代的 Java VisualVm

综合的结合了以上介绍jvm性能查看的jdk自带可视化工具：

位置： 当前jdk安装目录bin下的jvisualvm

image.png

既可以查看本地java进程， 也可以查看远程进程

配置远程java进程如tomcat的启动文件catalina.sh， 允许jmx远程监控

JAVA_OPTS="
-Dcom.sun.management.jmxremote 
-Dcom.sun.management.jmxremote.port=9999 
-Dcom.sun.management.jmxremote.authenticate=false 
-Dcom.sun.management.jmxremote.ssl=false"

开放9999端口， 不需要认证，关闭ssl认证