听说 JVM 性能优化很难？今天我小试了一把！

Posted 2021-06-03 陈树义

文章首发于公众号「陈树义」及个人博客 shuyi.tech，欢迎关注访问。

对于 Java 开发的同学来说，JVM 性能优化可以说是比较难掌握的知识点。这不仅因为 JVM 性能优化需要掌握晦涩难懂的 JVM 知识，还因为 JVM 性能优化很难有使用场景。这导致了许多人对 JVM 性能优化不熟悉，感觉就像是空中楼阁的天物一样不可触及。这几天工作中做了一次 JVM 性能优化，我想这对于 JVM 调优的初学者会有较大帮助。

背景

我们都知道 JVM 分为了新生代和老年代，并且我们在启动应用的时候都会配置对应的参数，为应用程序运行的 JVM 调整内存大小。但我们都知道，很多时候我们都只是大致估计一个数，随便填填，然后就上线了。

作者所在的公司同样存在这种情况，JVM 内存大小基本上都设得挺大的，毕竟内存大总比内存溢出好，因此就造成了不少的内存浪费。所以作者收到的任务就是对所有的应用进行一次排查，调整合适的内存参数，优化 JVM 的性能。

调优实战

要对应用进行 JVM 性能调优，那么首先得知道其运行的情况。这就像去医院看医生，去开药之前需要医生先望闻问切一样。在 Java 中，有很多方式可以观察到 JVM 的内部情况，例如 JDK 提供的各种命令工作。作者所在公司使用的是 Prometheus 进行监控，因此我们可以直接在 Prometheus 上看到应用的 JVM 运行情况。

文章首发于公众号「陈树义」及个人博客 shuyi.tech，欢迎关注访问。

Prometheus 面板中与 JVM 相关的主要有四块内容：JVM Misc、JVM Memory Pools（Heap）、JVM Memory Pools（Non-Heap）、Garbage Collection。其中与我们此次较为相关的主要是：JVM Memory Pools（Heap）和 Garbage Collection。

JVM Memory Pools（Heap） 展示 JVM 堆内存的使用情况，主要包括了新生代的 Survivor 区、Eden Space 区、老年代。

Garbage Collection 展示 JVM 的垃圾回收情况，主要包括垃圾回收频率（ops 表示一秒回收几次，一般 0.5 是比较合理的值）、每次 GC 停顿时长（一般 80ms 以下是合理值）、分配到新生代/晋升老年代的内存。

我们要进行 JVM 性能优化，那么最简单的一个方法就是观察 Garbage Collection 的 GC 频率以及停顿时间，我们大致就能判断出应用的内存利用效率。之后根据这两个值的实际情况，将其调整到合理的范围内，提高 JVM 的利用率。

如果一个应用的 GC 频率只有 0.02，即每秒 GC 0.02 次，那么需要 50 秒才 GC 一次，那么其 GC 频率是很低的。这时候很可能是分配了较大的新生代空间，这使得其很久才需要 GC 一次。这时候我们再看看其停顿时间，如果停顿时间也很短的话，那我们就可以判定该应用的内存有优化的空间。

文章首发于公众号「陈树义」及个人博客 shuyi.tech，欢迎关注访问。

在这种情况下，一般都是缩小分配的新生代的空间。新生代空间一旦变小了，那么其分配完的时间就会缩减。一旦空间被分配完，那么就会启动进行 GC 操作。我们就是通过调整 JVM 的内存空间，来提高 GC 的频率，从而使其处于一个合理的空间。

在进行内存空间调整的时候，为了避免内存剧烈波动导致的问题，一般我们都是小步快跑地一点点调整。先调整一点试一试，没太大问题之后再调整到目标值。 毕竟是生产环境，要是出了什么叉子，那就得提桶跑路了，还是谨慎为好！

看到这里，想必大家应该也知道怎么做了。接下来无非就是调整 JVM 内存空间的三个参数（-Xmx -Xms -Xmn），使 GC 频率与 GC 停顿时间处于合理的区间。

应用层面优化

除了 GC 频率、GC 停顿时间，我们还能从应用的类型来分析 JVM 的内存消耗情况。

例如对于接口类型的系统来说，很多请求都是 1 秒中之内就结束。对于这种类型的请求，他们进入应用时会分配内存，结束时内存就会立刻被回收，留存下来的对象很少。这种应用的 JVM 内存情况大概是这样的：新生代消耗比较大，并且随着周期性回收内存，但老年代的内存消耗则更小。对于那些持续性处理的应用，例如持续时间长的应用处理。因为其存活时间较久，所以可能会有更多的对象晋升到老年代，因此老年代的内存消耗就比较大。

通过观察 JVM 年轻代与老年代的内存消耗情况，再结合应用本身的特性，我们可以发现应用中不合理的地方，再对应用进行针对性的优化。例如：应用某个地方每次都会存储大量的临时数据到内容中，这样就造成了 JVM 可能爆发 GC，从而导致应用卡顿。

总结

总结一下本篇文章的调优方法：通过观察 GC 频率和停顿时间，来进行 JVM 内存空间调整，使其达到最合理的状态。调整过程记得小步快跑，避免内存剧烈波动影响线上服务。 这其实是最为简单的一种 JVM 性能调优方式了，可以算是粗调吧。但 JVM 性能调优还有更多、更详细的参数，后续有机会我们再聊聊。

此外，通过观察 JVM 年轻代与老年代的情况，也可以帮助我们对应用进行针对性的优化，从而提升应用本身的性能。

如果你之前没了解过 JVM 的基础理论知识，那么你可能看不懂这篇文章。那么我推荐你看看我的「JVM 基础入门系列」，文章由浅入深、循序渐进，可以让你对 JVM 有个感性的理解。看完之后再来看这篇文章，你肯定有种豁然开朗的感觉！

JVM 基础入门系列传送门：JVM 基础入门系列 - 陈树义的博客

关于 JVM 性能调优，就分享到这里吧。

谢谢大家的阅读。如果文章对你有帮助，点个 「在看」 ，或者分享到朋友圈。

文章首发于公众号「陈树义」及个人博客 shuyi.tech，欢迎关注访问。