jvm调优技巧 - 内存抖动 Xms和Xmx参数为什么要设置相同的值

Posted 2021-08-28 java叶新东老师

前言

在网上看到大部分的帖子都有介绍性能调优的案例，其中有一项就是告诉你 Xms 和 Xmx 参数一定要设置成相同的，这样就可以达到优化的目的，就像这样

-Xms1024m -Xmx1024m

但是却没说为什么要这么设置，那么这篇文章就是来告诉你这样设置的目的。底层做了哪些事情。

jvm性能调优的最基本条件

    首先我们要知道，垃圾回收器（GC）在回收内存空间时候，所有的工作线程都会暂停，待回收工作完成后，工作线程才会继续运行。如果GC太频繁，工作线程的效率和响应时间肯定会受影响，所以，jvm性能调优的最基本条件就是要尽可能地减少垃圾回收的次数。

那么说到这里，jvm性能调优跟内存抖动有什么关系呢？跟Xms和Xmx又有什么关联呢？往下看，你就会知道，他们都是息息相关的！

Xms和Xmx参数为什么要设置相同的值

首先来看看Xms和Xmx的作用

• -Xms：堆内存的最小Heap值，默认为物理内存的1/64，但小于1G。默认当空余堆内存大于指定阈值时，JVM会减小heap的大小到-Xms指定的大小。比如我电脑内存是16G，那么默认的Xms就是 16*1024/64=256m

• -Xmx：堆内存的最大Heap值，默认为物理内存的1/4。默认当空余堆内存小于指定阈值时，JVM会增大Heap到-Xmx指定的大小。比如我电脑内存是16G，那么默认的Xmx就是16/4=4G

Xms和Xmx不同值产生的内存抖动

其实Xms和Xmx参数设置成相同的值就是为了防止 内存抖动， 如果将Xms和Xmx参数设置为不同的值，比如将堆内存的初始值设置为256m，将最大值设为 4096m

-Xms256m -Xmx4096m

当项目在运行 过程中，

• 默认空余堆内存小于40%时，就会进行扩容，注意这里是提前扩容的，不是达到256m的时候才扩容，跟HashMap类似，博主猜测里面应该也是有一个负载因子类似的参数；只要你一直往塞对象，堆内存就会向操作系统申请内存，基本上是要多少就申请多少，一直到达最大内存(Xmx)

• 空余堆内存大于70%时，JVM会减少堆直到-Xms的最小限制。
  

代码示例内存抖动

以下代码测试内存抖动，在项目一开始运行时，默认的的堆内存大小为256m（mac电脑计算内存的方式会有差异，所以显示的实际内存为245m），运行项目后，每隔2秒就会往list对象插入一个占用100M内存的对象，因为初始内存只有245m，所以每次都需要向操作系统申请新的内存来给对象使用；Runtime.getRuntime().totalMemory()这个方法会打印向操作系统申请到的内存总数。

package com.gc;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 *
 *在网上看到大部分的帖子都有介绍性能调优的案例，其中有一项就是告诉你 **`Xms`** 和 **`Xmx`** 参数一定要设置成相同的，这样就可以达到优化的目的，就像这样
 *-Xms1024m -Xmx1024m
 *但是却没说为什么要这么设置，那么这就是来告诉你这样设置的目的
 */
public class XmxAndXms {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

        XmxAndXms test = new XmxAndXms();
        // 添加内存前先打印默认的堆内存情况
        test.showHeapSpace();

        // 开始添加内存
        test.addMemory();
    }

    /**
     * 展示堆空间大小
     */
    public void showHeapSpace(){
        // 每次增加对象时，totalMemory都会增大100倍
        System.out.print("当前堆内存：" + Runtime.getRuntime().totalMemory()/1024/1024 + "M") ;
        System.out.print("，最大内存："+Runtime.getRuntime().maxMemory()/1024/1024+ "M");
        System.out.print("，空闲内存：" + Runtime.getRuntime().freeMemory()/1024/1024+ "M");
        System.out.println();
    }

    /**
     * 每2秒钟往堆内存添加一个占用100m内存的对象
     * @throws InterruptedException
     */
    public void addMemory() throws InterruptedException {
        List<byte[]> list = new ArrayList<>();
        for (int j = 0; j < 10; j++) {
            System.out.print("第"+(j+ 1)+"次添加内存");
            // 每2秒增加100M内存
            list.add(new byte[1024 * 1024 * 100]);
            // 添加完后展示内存大小
            this.showHeapSpace();
            TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
        }
    }
}

打印结果如下

当前堆内存：245M，最大内存：3641M，空闲内存：240M
第1次添加内存当前堆内存：245M，最大内存：3641M，空闲内存：140M
第2次添加内存当前堆内存：346M，最大内存：3641M，空闲内存：138M
第3次添加内存当前堆内存：446M，最大内存：3641M，空闲内存：138M
第4次添加内存当前堆内存：547M，最大内存：3641M，空闲内存：139M
第5次添加内存当前堆内存：647M，最大内存：3641M，空闲内存：139M
第6次添加内存当前堆内存：748M，最大内存：3641M，空闲内存：140M
第7次添加内存当前堆内存：848M，最大内存：3641M，空闲内存：140M
第8次添加内存当前堆内存：949M，最大内存：3641M，空闲内存：141M
第9次添加内存当前堆内存：1049M，最大内存：3641M，空闲内存：141M
第10次添加内存当前堆内存：1150M，最大内存：3641M，空闲内存：142M

我们主要看当前堆内存的值，可以看到一开始是245M，当我添加了100M的对象后，每2秒钟就多了 100M左右，每次多出来的100M内存就是jvm向操作系统申请的内存；网上有的帖子说是jvm向操作系统挖过来的内存，其实意思都一样；每次申请内存时的时序图如下

为什么要防止内存抖动

上面已经说过，Xms和Xmx参数设置成相同的值就是为了防止 内存抖动，为什么要防止内存抖动呢？ 是因为每次jvm向操作系统申请内存时都需要一定的开销，

就比如我上街看到一个很喜欢的商品，想要买下这个商品，但是我身上的钱不够了， 于是我向你借钱，你同意了，然后你掏出钱包， 把钱拿出来，然后再交给我，你拿钱给我的这整个过程也是需要时间的。所以我为了省下这个拿钱的时间，我在一开始出门的时候就直接带上足够的钱，这样就可以省下借钱的时间了；

jvm也一样，在启动项目的时候就直接设置好足够的堆内存大小，避免不够用的时候又要跟操作系统申请；省下了申请内存的开销，就达到了优化的目的。

完

下次有人问你为什么Xms和Xmx参数设置成相同的值，你就把我这篇文章推给他，这样它就明白了。