一、我们为什么要对JVM做优化
在本地开发环境中我们很少会遇到需要对JVM进行优化的需求，但是到了生产环境，我们可能会有下面的需求：
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运行的应用“卡住了”，日志不输出，程序没有反应
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服务器的CPU负载突然升高
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在多线程应用下，如何分配线程的数量？
本次使用的JDK版本为1.8
二、JVM的运行参数
在jvm中有很多的参数可以进行设置，这样可以让jvm在各种环境中都能够高效的运行，绝大部分的参数保持默认即可。
2.1 三种参数类型
jvm的参数类型分为三类，分别是：
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标准参数
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-help
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-version
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-X参数（非标准参数）
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-Xint
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-Xcomp
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-XX参数（使用率较高）
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-XX:newSize
-
-XX:+UseSerialGC
2.2 标准参数
jvm的标准参数，一般都是很稳定的，在未来的JVM版本中不会改变，可以使用 java -help 检索出所有的标准参数
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用法: java [-options] class [args...] -
(执行类) -
或 java [-options] -jar jarfile [args...] -
(执行 jar 文件) -
其中选项包括: -
-d32 使用 32 位数据模型 (如果可用) -
-d64 使用 64 位数据模型 (如果可用) -
-server 选择 "server" VM -
默认 VM 是 server. -
-cp <目录和 zip/jar 文件的类搜索路径> -
-classpath <目录和 zip/jar 文件的类搜索路径> -
用 ; 分隔的目录, JAR 档案 -
和 ZIP 档案列表, 用于搜索类文件。 -
-D<名称>=<值> -
设置系统属性 -
-verbose:[class|gc|jni] -
启用详细输出 -
-version 输出产品版本并退出 -
-version:<值> -
警告: 此功能已过时, 将在 -
未来发行版中删除。 -
需要指定的版本才能运行 -
-showversion 输出产品版本并继续 -
-jre-restrict-search | -no-jre-restrict-search -
警告: 此功能已过时, 将在 -
未来发行版中删除。 -
在版本搜索中包括/排除用户专用 JRE -
-? -help 输出此帮助消息 -
-X 输出非标准选项的帮助 -
-ea[:<packagename>...|:<classname>] -
-enableassertions[:<packagename>...|:<classname>] -
按指定的粒度启用断言 -
-da[:<packagename>...|:<classname>] -
-disableassertions[:<packagename>...|:<classname>] -
禁用具有指定粒度的断言 -
-esa | -enablesystemassertions -
启用系统断言 -
-dsa | -disablesystemassertions -
禁用系统断言 -
-agentlib:<libname>[=<选项>] -
加载本机代理库 <libname>, 例如 -agentlib:hprof -
另请参阅 -agentlib:jdwp=help 和 -agentlib:hprof=help -
-agentpath:<pathname>[=<选项>] -
按完整路径名加载本机代理库 -
-javaagent:<jarpath>[=<选项>] -
加载 Java 编程语言代理, 请参阅 java.lang.instrument -
-splash:<imagepath>
2.2.1 实战
1：查看jvm版本
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java version "1.8.0_201" -
Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_201-b09) -
Java HotSpot(TM) Server VM (build 25.201-b09, mixed mode) -
[root@localhost ~]#
2：通过-D设置系统属性参数
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/** -
* @program: hgyq_app -
* @ClassName TestJvm -
* @description: -
* @author: lyy -
* @create: 2020-04-21 10:49 -
* @Version 1.0 -
**/ -
public class TestJvm { -
public static void main(String[] args) { -
String str = System.getProperty("str"); -
if(str == null){ -
System.out.println("muxiaonong"); -
}else{ -
System.out.println(str); -
} -
} -
}
编译、测试：
-
# 编译 -
[root@localhost ~]# javac TestJvm.java -
#测试 -
[root@localhost ~]# java TestJvm -
muxiaonong -
[root@localhost ~]# java -Dstr=520 TestJvm -
520
2.2.2 -server与-client参数
可以通过 -server 或 -client 设置jvm的运行参数
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他们的区别是Server VM的初始堆空间会大一些，默认使用的是并行垃圾回收器，启动慢运行快
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Client VM相对来讲会保守一些，初始堆空间会小一些，使用串行的垃圾回收器，它的目标是为了让JVM的启动速度更快，但运行速度会比Serverm模式慢些
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JVM在启动的时候会根据硬件和操作系统自动选择使用Server还是Client的JVM
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32位操作系统 1.如果是Windows系统，不论硬件配置如何，都默认使用Client类型的JVM 2.如果是其他操作系统上，机器配置有2GB以上的内存同时有2个以上的CPU的话默认使用server模式，否则使用client模式
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64位操作系统
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只有server类型，不支持client类型
测试（本机是32位操作系统）：
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# 参数操作系统位数 -
[root@localhost ~]# cat /proc/version -
Linux version 2.6.32-358.el6.i686 (mockbuild@c6b8.bsys.dev.centos.org) (gcc version 4.4.7 20120313 (Red Hat 4.4.7-3) (GCC) ) #1 SMP Thu Feb 21 21:50:49 UTC 2013 -
#设置Jvm的运行参数 -
[root@localhost ~]# java -client -showversion TestJvm -
[root@localhost ~]# java -server -showversion TestJvm
2.3 -X参数
jvm的 -X参数 是非标准的参数，在不同版本的jvm中，参数可能会有所不用，可以通过 java-X参看非标准参数
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[root@localhost ~]# java -X -
-Xmixed 混合模式执行 (默认) -
-Xint 仅解释模式执行 -
-Xbootclasspath:<用 ; 分隔的目录和 zip/jar 文件> -
设置搜索路径以引导类和资源 -
-Xbootclasspath/a:<用 ; 分隔的目录和 zip/jar 文件> -
附加在引导类路径末尾 -
-Xbootclasspath/p:<用 ; 分隔的目录和 zip/jar 文件> -
置于引导类路径之前 -
-Xdiag 显示附加诊断消息 -
-Xnoclassgc 禁用类垃圾收集 -
-Xincgc 启用增量垃圾收集 -
-Xloggc:<file> 将 GC 状态记录在文件中 (带时间戳) -
-Xbatch 禁用后台编译 -
-Xms<size> 设置初始 Java 堆大小 -
-Xmx<size> 设置最大 Java 堆大小 -
-Xss<size> 设置 Java 线程堆栈大小 -
-Xprof 输出 cpu 配置文件数据 -
-Xfuture 启用最严格的检查, 预期将来的默认值 -
-Xrs 减少 Java/VM 对操作系统信号的使用 (请参阅文档) -
-Xcheck:jni 对 JNI 函数执行其他检查 -
-Xshare:off 不尝试使用共享类数据 -
-Xshare:auto 在可能的情况下使用共享类数据 (默认) -
-Xshare:on 要求使用共享类数据, 否则将失败。 -
-XshowSettings 显示所有设置并继续 -
-XshowSettings:all -
显示所有设置并继续 -
-XshowSettings:vm 显示所有与 vm 相关的设置并继续 -
-XshowSettings:properties -
显示所有属性设置并继续 -
-XshowSettings:locale -
显示所有与区域设置相关的设置并继续 -
-X 选项是非标准选项, 如有更改, 恕不另行通知。
2.3.1 -Xint、-Xcomp、-Xmixed
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在解释模式下(interpreted mode)下，
-Xint标记会强制JVM执行所有的字节码，但是会降低运行速度，通常低10倍或更多 -
-Xcomp参数与它（-Xint）正好相反，JVM在第一次使用时会把所有的字节码编译成本地代码，从而带来最大程度的优化 -
很多应用在使用
-Xcomp也会有一些性能损失，不过会比使用-Xint损失的少，原因是-Xcomp没有让JVM启动JIT编译器的全部功能，JIT编译器可以对是否需要编译做判断，如果所有代码进行编译的话，对于一些只执行一次的代码就没有意义了 -
-Xmixed是混合模式，将解释模式与编译模式进行混合使用，由jvm自己决定，这是jvm默认的模式，也是推荐使用的模式
示例：强势设置运行模式
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# 强制设置为解释模式 -
[root@localhost ~]# java -showversion -Xint TestJvm -
# 强制设置为编译模式 -
# 注意：在编译模式下，第一次执行会比 -
[root@localhost ~]# java -showversion -Xcomp TestJvm -
# 默认的混合模式 -
[root@localhost ~]# java -showversion -Xmixed TestJvm
2.4 -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 -XX参数的使用有2种方式，一种是boolean类型，一种是非boolean类型：
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boolean类型
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格式：
-XX:[+-]<name>标识启用或禁用<name>属性，+表示开启，-表示关闭 -
如：-XX:+DisableExplicitGC 表示禁用手动调用gc操作，也就是说调用System.gc()无效
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非boolean类型
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格式：
-XX:<name>=<value>表示<name>属性的值为<value> -
如：-XX:NewRatio=1表示新生代和老年代的比值
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是否打印GC收集细节
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-XX:+PrintGCDetails
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-XX:-PrintGCDetails
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是否使用串行垃圾收集器
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-XX:+UseSerialGC
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-XX:-UserSerialGC
在这里配置-XX:属性值后再启动我们的main方法
2.5 -Xms与-Xmx参数
-Xms与-Xmx分别是设置jvm的堆内存的初始大小和最大大小 -Xmx2048m：等价于-XX:MaxHeapSize，设置JVM最大堆内存为2048M -Xms512m：等价于-XX:InitialHeapSize，设置JVM初始堆内存为512M 适当的调整jvm的内存大小，可以充分利用服务器资源，让程序跑的更快 示例：
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[root@localhost ~]# java -Xms512m -Xmx2048m TestJvm -
muxiaonong
2.6 查看jvm的运行参数
有些时候我们需要查看jvm的运行参数，这个需求可能会存在2种情况：第一，运行java命令时打印出运行参数；第二，查看正在运行的java进程的参数；
2.6.1 运行java命令时打印参数
java -XX:+PrintFlagsFinal -version在上述的信息可以看出，参数有boolean类型和数字类型，值的操作符是 =或者 :=，分别代表默认值和被修改的值
三、JVM的内存模型
jvm的内存模型在1.7和1.8有较大的区别，虽然本文中是以1.8为例进行讲解，但是我们也会对1.7的内存模型有所了解。所以我们先来了解一下1.7在学习1.8的内存模型
3.1、jdk1.7的堆内存模型
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Young 年轻区（代）
Young区域被划分为三部分，Eden区和两个大小严格相同的Survivor区，其中，Survivor区间中，某一时刻只有其中一个是被使用的，另外一个留做垃圾收集时复制对象用，在Eden区间变满的时候，GC就会将存活的对象移到空闲的Survivor区间中，根据JVM的策略，在经过几次垃圾收集后，任然存活于Survivor的对象被移动到Tenured区间。
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Tenured 年老区
Tenured 区主要保存生命周期长的对象，一般是一些老的对象，当一些对象在Young复制转移一定的次数以后，对象就会被转移到Tenured区，一般如果系统中用了application级别的缓存，缓存中的对象往往会被转移到这一区间
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Perm 永久区
Perm代主要保存
class、method、filed对象，这部分的空间一般不会溢出，除非一次性加载了很多的类，不过在设计到热部署的应用服务器的时候，有时候会遇到java.lang.OutOfMempryError：PermGenSpace的错误，造成这个错误的很大原因就有可能是每次都重新部署，但是重新部署后，类的class没有被卸载掉，这样就造成了大量的class对象保存在perm中，这种情况下，一般重新启动应用服务器可以解决问题 -
Virtual区
最大内存和初始内存的差值，就是 Virtual区
3.2、jdk1.8的堆内存模型
由上图可以看出，jdk1.8的内存模型是 由2部分组成，年轻代 + 年老代 年轻代：Eden + 2*Survivor 年老代：OldGen 在jdk1.8中变化最大的Perm区，用Metaspace（元数据空间）进行了替换
需要特别说明的是：Metaspace所占用的内存空间不是在虚拟机内部，而是在本地内存空间中，这也是与1.7的永久代最大的区别
为什么要废弃1.7中的永久区？
关于为什么会废弃1.7中的永久区 ，我们在官网中可以看到说明，官网地址：http://openjdk.java.net/jeps/122
This is part of the JRockit and Hotspot convergence effort. JRockit customers do not need to configure the permanent generation (since JRockit does not have a permanent generation) and are accustomed to not configuring the permanent generation.
# 移除用永久代是为融合Hot Spot JVm与JRockit VM 而做出的努力，因为Jrockit没有永久代，不需要配置永久代
在我们现实使用中，由于永久代内存经常不够用或发生内存泄露，报出异常 java.lang.OutOfMempryError：PermGen，因此将永久区废弃，而改用元空间，改为了使用本地内存空间
3.4、通过jstat命令进行查看 堆内存使用情况
jstat 命令可以查看堆内存各部分的使用量，以及加载类的数量，命令的格式如下：
3.4.1 查看class加载统计
[root@localhost ~]# jstat -class 20736说明：| 方法 | 描述 |
|---|---|
| Loaded | 加载class的数量 |
| Bytes | 所占用空间大小 |
| Unloaded | 未加载数量 |
| Bytes | 未加载占用空间 |
| Time | 时间 |
3.4.2 查看编译统计
[| 方法 | 描述 |
|---|---|
| Compiled | 编译数量 |
| Failed | 失败数量 |
| Invalid | 不可用数量 |
| Time | 时间 |
| FailedType | 失败类型 |
| FailedMethod | 失败的方法 |
3.4.3 垃圾回收统计
[root@localhost~]#jstat-gc20736 S0C：第一个Survivor区的大小（KB） S1C：第二个Survivor区的大小（KB） S0U：第一个Survivor区的使用大小（KB） S1U：第二个Survivor区的使用大小（KB） EC：Eden区的大小（KB） EU：Eden区的使用大小（KB） OC：Old区大小（KB） OU：Old区使用大小（KB） MC：方法区大小（KB） MU：方法区使用大小（KB） CCSC：压缩类空间大小（KB） CCSU：压缩类空间使用大小（KB） YGC：年轻代垃圾回收次数 YGCT：年轻代垃圾回收消耗时间 FGC：老年代垃圾回收次数 FGCT：老年代垃圾回收消耗时间 GCT ：垃圾回收消耗总时间