Jvm优化参考
| version | author | date |
|---|---|---|
| V1.0.0 | 2020-04-29 | |
目录
Jvm优化参考... 1
一、 预先期望描述... 2
二、 基本概念理解... 3
2.1 gc过程... 3
2.2 gc范围... 3
2.3 栈相关... 4
2.4 堆相关... 4
2.5 Slot复用... 4
三、 图文描述... 5
3.1 优化思维导图... 5
3.2 jvm内存结构... 6
3.3 堆内存分代结构... 8
3.4 栈的结构模型... 9
四、 性能优化实施... 10
4.1 通过分配内存优化... 10
4.2 选择垃圾回收器... 13
4.3 减少gc开销... 14
五、 要点摘录... 16
5.1 内容出处... 16
5.2 摘录内容... 16
六、 常规典例图表... 19
6.1 jvm参数配置项及描述... 19
6.2 jvm常用配置列表... 19
6.3 jvm内存配置典例参考指南... 20
6.4 垃圾收集器选择典例参考指南... 20
一、 预先期望描述
预期：提高资源有效利用率
描述：依据场景而定方案，减少时间/空间/运维成本、降低gc开销
参考指标【待定】
二、 基本概念理解
2.1 gc过程
【内容出处】
http://ifeve.com/jvm-yong-generation/
【简易表述】
在GC开始的时候，对象只会存在于Eden区和名为“From”的Survivor区，Survivor区“To”是空的。紧接着进行GC，Eden区中所有存活的对象都会被复制到“To”，而在“From”区中，仍存活的对象会根据他们的年龄值来决定去向。年龄达到一定值(年龄阈值，可以通过-XX:MaxTenuringThreshold来设置)的对象会被移动到年老代中，没有达到阈值的对象会被复制到“To”区域。经过这次GC后，Eden区和From区已经被清空。这个时候，“From”和“To”会交换他们的角色，也就是新的“To”就是上次GC前的“From”，新的“From”就是上次GC前的“To”。不管怎样，都会保证名为To的Survivor区域是空的。Minor
GC会一直重复这样的过程，直到“To”区被填满，“To”区被填满之后，会将所有对象移动到年老代中。
2.2 gc范围
在Java语言中，可作为GC Roots的对象包括下面几种：
a) 虚拟机栈中引用的对象（栈帧中的本地变量表）；
b) 方法区中类静态属性引用的对象；
c) 方法区中常量引用的对象；
d) 本地方法栈中JNI（Native方法）引用的对象。
2.3 栈相关
未展开部分在【要点摘录】部分有补充，下同
2.4 堆相关
2.5 Slot复用
三、 图文描述
3.1 优化思维导图
图表 1【Jvm运行时数据区思维导图】
3.2 jvm内存结构
图表 2【jvm内存结构（Ver>=jdk8）】
图表 3jvm内存结构（Ver>=jdk8）
3.3 堆内存分代结构
图表 4【堆内存分代结构】
3.4 栈的结构模型
图表 5【栈的结构模型】
四、 性能优化实施
4.1 通过分配内存优化
【内容出处】
https://zhidao.baidu.com/question/367248545489149932.html
【参数配置列表与描述】
l
-Xms：指定最小堆内存,
描述：通常设置成跟最大堆内存一样，减少GC；
l
-Xmx：指定java程序的最大堆内存
描述：使用java
-Xmx5000M -version判断当前系统能分配的最大堆内存；
l
-Xmn：设置年轻代内存大小
描述：整个堆大小=年轻代大小+年老代大小。所以增大年轻代后，将会减小年老代大小。此值对系统性能影响 较大，Sun官方推荐配置为整个堆的3/8；
l
-Xss：指定线程的最大栈空间,
描述: 此参数决定了java函数调用的深度,值越大调用深度越深, 若值太小则容易出栈溢出错误 (StackOverflowError)；
l
-XX:PermSize：指定方法区(永久区)的初始值,
描述：默认是物理内存的1/64，在Java8永久区移除, 代之的是元数据区，由-XX:MetaspaceSize指定；
l
-XX:MaxPermSize：指定方法区的最大值
描述：默认是物理内存的1/4，在java8中由-XX:MaxMetaspaceSize指定元数据区的大小；
l
-XX:NewRatio=年老代与年轻代的比值
描述：如 -XX:NewRatio=2, 表示年老代与年轻代的比值为2:1；
l
-XX:SurvivorRatio= Eden区与Survivor区的from和to的大小比值
描述：-XX:SurvivorRatio=8表示Eden区与Survivor区的大小比值是8:1:1，因为Survivor区有两个(from, to)。
l
JVM事实上分为三大块，年轻代(YoungGen)，年老代(Old Memory)，及持久代(Perm，在Java8中被取消)。
年轻代大小选择
【响应时间优先的应用】
尽可能设大，直到接近系统的最低响应时间限制（根据实际情况选择）。在此种情况下，年轻代收集发生的频率也是最小的。同时，减少到达年老代的对象。
【吞吐量优先的应用】
尽可能的设置大，可能到达Gbit的程度。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。
年老代大小选择
【响应时间优先的应用】
年老代使用并发收集器，所以其大小需要小心设置，一般要考虑并发会话率和会话持续时间等一些参数。如果堆设置小了，可以会造成内存碎片、高回收频率以及应用暂停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。最优化的方案，一般需要参考以下数据获得：并发垃圾收集信息、持久代并发收集次数、传统GC信息、花在年轻代和年老代回收上的时间比例。减少年轻代和年老代花费的GC时间，一般会提高应用的效率。
【吞吐量优先的应用】
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，这样可以尽可能回收掉大部分短期对象，减少中期的对象，而年老代尽存放长期存活对象。
较小堆引起的碎片问题
因为年老代的并发收集器使用标记、清除算法，所以不会对堆进行压缩。当收集器回收时，他会把相邻的空间进行合并，这样可以分配给较大的对象。但是，当堆空间较小时，运行一段时间以后，就会出现“碎片”，如果并发收集器找不到足够的空间，那么并发收集器将会停止，然后使用传统的标记、清除方式进行回收。如果出现“碎片”，可能需要进行如下配置：
l
-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection：使用并发收集器时，开启对年老代的压缩。
l
-XX:CMSFullGCsBeforeCompaction=0：上面配置开启的情况下这里设置多少次Full GC后，对年老代进行压缩。
备注：详情见表
4.2 选择垃圾回收器
收集器设置
-XX:+UseSerialGC:设置串行收集器
-XX:+UseParallelGC:设置并行收集器
-XX:+UseParalledlOldGC:设置并行老年代收集器
-XX:+UseConcMarkSweepGC:设置并发收集器
垃圾回收统计信息
-XX:+PrintGC
-XX:+PrintGCDetails
-XX:+PrintGCTimeStamps
-Xloggc:filename
并行收集器设置
-XX:ParallelGCThreads=n:设置并行收集器收集时使用的CPU数。并行收集线程数。
-XX:MaxGCPauseMillis=n:设置并行收集最大暂停时间
-XX:GCTimeRatio=n:设置垃圾回收时间占程序运行时间的百分比。公式为1/(1+n)
并发收集器设置
-XX:+CMSIncrementalMode:设置为增量模式。适用于单CPU情况。
-XX:ParallelGCThreads=n:设置并发收集器新生代收集方式为并行收集时，使用的CPU数。并行收集线程数。
备注：详情见表
4.3 减少gc开销
【内容出处】
https://www.cnblogs.com/zxf330301/p/5366404.html
【理由】
程序的运行会直接影响系统环境的变化,从而影响GC的触发。若不针对GC的特点进行设计和编码,就会出现内存驻留等一系列负面影响。为了避免这些影响,基本的原则就是尽可能地减少垃圾和减少GC过程中的开销。
【措施】
(1)不要显式调用System.gc()
此函数建议JVM进行主GC,虽然只是建议而非一定,但很多情况下它会触发主GC,从而增加主GC的频率,也即增加了间歇性停顿的次数。
(2)尽量减少临时对象的使用
临时对象在跳出函数调用后,会成为垃圾,少用临时变量就相当于减少了垃圾的产生,从而延长了出现上述第二个触发条件出现的时间,减少了主GC的机会。
(3)对象不用时最好显式置为Null
一般而言,为Null的对象都会被作为垃圾处理,所以将不用的对象显式地设为Null,有利于GC收集器判定垃圾,从而提高了GC的效率。
(4)尽量使用StringBuffer,而不用String来累加字符串(详见blog另一篇文章JAVA中String与StringBuffer)
由于String是固定长的字符串对象,累加String对象时,并非在一个String对象中扩增,而是重新创建新的String对象,如Str5=Str1+Str2+Str3+Str4,这条语句执行过程中会产生多个垃圾对象,因为对次作“+”操作时都必须创建新的String对象,但这些过渡对象对系统来说是没有实际意义的,只会增加更多的垃圾。避免这种情况可以改用StringBuffer来累加字符串,因StringBuffer是可变长的,它在原有基础上进行扩增,不会产生中间对象。
(5)能用基本类型如Int,Long,就不用Integer,Long对象
基本类型变量占用的内存资源比相应对象占用的少得多,如果没有必要,最好使用基本变量。
(6)尽量少用静态对象变量
静态变量属于全局变量,不会被GC回收,它们会一直占用内存。
(7)分散对象创建或删除的时间
集中在短时间内大量创建新对象,特别是大对象,会导致突然需要大量内存,JVM在面临这种情况时,只能进行主GC,以回收内存或整合内存碎片,从而增加主GC的频率。集中删除对象,道理也是一样的。它使得突然出现了大量的垃圾对象,空闲空间必然减少,从而大大增加了下一次创建新对象时强制主GC的机会。
五、 要点摘录
5.1 内容出处
https://blog.csdn.net/rongtaoup/article/details/89142396
5.2 摘录内容
1. 栈是线程私有的，他的生命周期与线程相同。每个线程都会分配一个栈的空间，即每个线程拥有独立的栈空间。
2. 栈帧是栈的元素。每个方法在执行时都会创建一个栈帧。栈帧中存储了局部变量表、操作数栈、动态连接和方法出口等信息。每个方法从调用到运行结束的过程，就对应着一个栈帧在栈中压栈到出栈的过程。
3. 栈帧中，由一个局部变量表存储数据。局部变量表中存储了基本数据类型（boolean、byte、char、short、int、float、long、double）的局部变量（包括参数）、和对象的引用（String、数组、对象等），但是不存储对象的内容。局部变量表所需的内存空间在编译期间完成分配，在方法运行期间不会改变局部变量表的大小。
4. 局部变量的容量以变量槽（Variable Slot）为最小单位，每个变量槽最大存储32位的数据类型。对于64位的数据类型（long、double），JVM 会为其分配两个连续的变量槽来存储。以下简称 Slot
5. JVM 通过索引定位的方式使用局部变量表，索引的范围从0开始至局部变量表中最大的 Slot 数量。普通方法与 static 方法在第 0 个槽位的存储有所不同。非 static 方法的第 0 个槽位存储方法所属对象实例的引用。
6. 为了尽可能的节省栈帧空间，局部变量表中的 Slot 是可以复用的。方法中定义的局部变量，其作用域不一定会覆盖整个方法。当方法运行时，如果已经超出了某个变量的作用域，即变量失效了，那这个变量对应的 Slot 就可以交给其他变量使用，也就是所谓的** Slot 复用**。
7. 再虚拟机的运行参数中加上“-verbose:gc”,这个参数的作用就是打印 GC 信息StackOverflowError：栈溢出错误
8. 如果一个线程在计算时所需要用到栈大小 > 配置允许最大的栈大小，那么Java虚拟机将抛出 StackOverflowError
9. OutOfMemoryError：内存不足，栈进行动态扩展时如果无法申请到足够内存，会抛出 OutOfMemoryError 异常。
如何设置栈参数？
10. 使用 -Xss 设置栈大小，通常几百K就够用了。由于栈是线程私有的，线程数越多，占用栈空间越大。
11. 栈决定了函数调用的深度。这也是慎用递归调用的原因。递归调用时，每次调用方法都会创建栈帧并压栈。当调用一定次数之后，所需栈的大小已经超过了虚拟机运行配置的最大栈参数，就会抛出 StackOverflowError 异常。
12. 堆是Java虚拟机所管理的内存中最大的一块存储区域。堆内存被所有线程共享。主要存放使用new关键字创建的对象。所有对象实例以及数组都要在堆上分配。垃圾收集器就是根据GC算法，收集堆上对象所占用的内存空间（收集的是对象占用的空间而不是对象本身）。
13. 年轻代存储“新生对象”，我们新创建的对象存储在年轻代中。当年轻内存占满后，会触发Minor GC，清理年轻代内存空间。
14. 老年代存储长期存活的对象和大对象。年轻代中存储的对象，经过多次GC后仍然存活的对象会移动到老年代中进行存储。老年代空间占满后，会触发Full GC。
15. 注：Full GC是清理整个堆空间，包括年轻代和老年代。如果Full GC之后，堆中仍然无法存储对象，就会抛出OutOfMemoryError异常。
六、 常规典例图表
6.1 jvm参数配置项及描述
6.2 jvm常用配置列表
6.3 jvm内存配置典例参考指南
6.4 垃圾收集器选择典例参考指南
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doc:
jvm调优典例
jvm调优说明