一、jvm內(nèi)存調(diào)優(yōu)

主要的目的是減小GC的頻率和Full GC的次數(shù)。

1.Full GC

會對整個堆進(jìn)行整理，包括Young、Tenured和Perm。Full GC由于須要對整個堆進(jìn)行回收，因此比較慢，所以應(yīng)該盡量減小Full GC的次數(shù)。數(shù)組

2.致使Full GC的緣由緩存

1)年老代（Tenured）被寫滿服務(wù)器
調(diào)優(yōu)時盡可能讓對象在新生代GC時被回收、讓對象在新生代多存活一段時間和不要建立過大的對象及數(shù)組避免直接在舊生代建立對象 。并發(fā)
2)持久代Pemanet Generation空間不足jvm
增大Perm Gen空間，避免太多靜態(tài)對象 ， 控制好新生代和舊生代的比例高并發(fā)
3)System.gc()被顯示調(diào)用工具
垃圾回收不要手動觸發(fā)，盡可能依靠JVM自身的機制

在對JVM調(diào)優(yōu)的過程當(dāng)中，很大一部分工做就是對于FullGC的調(diào)節(jié)，下面詳細(xì)介紹對應(yīng)JVM調(diào)優(yōu)的方法和步驟。

二、jvm性能調(diào)優(yōu)工具及思路(重要)—面試必看

2.1.JVM調(diào)優(yōu)參數(shù)參考

1.針對JVM堆的設(shè)置，通常能夠經(jīng)過-Xms -Xmx限定其最小、最大值，為了防止垃圾收集器在最小、最大之間收縮堆而產(chǎn)生額外的時間，一般把最大、最小設(shè)置為相同的值;
2.年輕代和年老代將根據(jù)默認(rèn)的比例（1：2）分配堆內(nèi)存， 能夠經(jīng)過調(diào)整兩者之間的比率NewRadio來調(diào)整兩者之間的大小，也能夠針對回收代。
好比年輕代，經(jīng)過 -XX:newSize -XX:MaxNewSize來設(shè)置其絕對大小。一樣，為了防止年輕代的堆收縮，咱們一般會把-XX:newSize -XX:MaxNewSize設(shè)置為一樣大小。
3.年輕代和年老代設(shè)置多大才算合理
1）更大的年輕代必然致使更小的年老代，大的年輕代會延長普通GC的周期，但會增長每次GC的時間；小的年老代會致使更頻繁的Full GC
2）更小的年輕代必然致使更大年老代，小的年輕代會致使普通GC很頻繁，但每次的GC時間會更短；大的年老代會減小Full GC的頻率
如何選擇應(yīng)該依賴應(yīng)用程序?qū)ο笊芷诘姆植紶顩r： 若是應(yīng)用存在大量的臨時對象，應(yīng)該選擇更大的年輕代；若是存在相對較多的持久對象，年老代應(yīng)該適當(dāng)增大。但不少應(yīng)用都沒有這樣明顯的特性。
在抉擇時應(yīng)該根 據(jù)如下兩點：
（1）本著Full GC盡可能少的原則，讓年老代盡可能緩存經(jīng)常使用對象，JVM的默認(rèn)比例1：2也是這個道理 。
（2）經(jīng)過觀察應(yīng)用一段時間，看其余在峰值時年老代會占多少內(nèi)存，在不影響Full GC的前提下，根據(jù)實際狀況加大年輕代，好比能夠把比例控制在1：1。但應(yīng)該給年老代至少預(yù)留1/3的增加空間。
4.在配置較好的機器上（好比多核、大內(nèi)存），能夠為年老代選擇并行收集算法： -XX:+UseParallelOldGC 。
5.線程堆棧的設(shè)置：每一個線程默認(rèn)會開啟1M的堆棧，用于存放棧幀、調(diào)用參數(shù)、局部變量等，對大多數(shù)應(yīng)用而言這個默認(rèn)值太了，通常256K就足用。
理論上，在內(nèi)存不變的狀況下，減小每一個線程的堆棧，能夠產(chǎn)生更多的線程，但這實際上還受限于操做系統(tǒng)。

2.2.調(diào)優(yōu)工具之jps(Java Virtual Machine Process Status Tool)

jps主要用來輸出JVM中運行的進(jìn)程狀態(tài)信息。語法格式如下：

jps [options] [hostid]

如果不指定hostid就默認(rèn)為當(dāng)前主機或服務(wù)器。
命令行參數(shù)選項說明如下：

-q 不輸出類名、Jar名和傳入main方法的參數(shù)
-m 輸出傳入main方法的參數(shù)
-l 輸出main類或Jar的全限名
-v 輸出傳入JVM的參數(shù)

比如下面：

root@ubuntu:/# jps -m -l2458 org.artifactory.standalone.main.Main /usr/local/artifactory-2.2.5/etc/jetty.xml29920 com.sun.tools.hat.Main -port 9998 /tmp/dump.dat3149 org.apache.catalina.startup.Bootstrap start30972 sun.tools.jps.Jps -m -l8247 org.apache.catalina.startup.Bootstrap start25687 com.sun.tools.hat.Main -port 9999 dump.dat21711 mrf-center.jar

2.3.調(diào)優(yōu)工具之jstack

jstack主要用來查看某個Java進(jìn)程內(nèi)的線程堆棧信息。語法格式如下：

jstack [option] pid

jstack [option] executable core

jstack [option] [server-id@]remote-hostname-or-ip

命令行參數(shù)選項說明如下：

-l long listings，會打印出額外的鎖信息，在發(fā)生死鎖時可以用jstack -l pid來觀察鎖持有情況
-m mixed mode，不僅會輸出Java堆棧信息，還會輸出C/C++堆棧信息（比如Native方法）

jstack可以定位到線程堆棧，根據(jù)堆棧信息我們可以定位到具體代碼，所以它在JVM性能調(diào)優(yōu)中使用得非常多。下面我們來一個實例找出某個Java進(jìn)程中最耗費CPU的Java線程并定位堆棧信息，用到的命令有ps、top、printf、jstack、grep。

第一步先找出Java進(jìn)程ID，我部署在服務(wù)器上的Java應(yīng)用名稱為mrf-center：

root@ubuntu:/# ps -ef | grep mrf-center | grep -v grep

root     21711     1  1 14:47 pts/3    00:02:10 java -jar mrf-center.jar

得到進(jìn)程ID為21711，第二步找出該進(jìn)程內(nèi)最耗費CPU的線程，可以使用ps -Lfp pid或者ps -mp pid -o THREAD, tid, time或者top -Hp pid，我這里用第三個，輸出如下：

TIME列就是各個Java線程耗費的CPU時間，CPU時間最長的是線程ID為21742的線程，用

printf "%x/n" 21742

得到21742的十六進(jìn)制值為54ee，下面會用到。

OK，下一步終于輪到j(luò)stack上場了，它用來輸出進(jìn)程21711的堆棧信息，然后根據(jù)線程ID的十六進(jìn)制值grep，如下：

root@ubuntu:/# jstack 21711 | grep 54ee

"PollIntervalRetrySchedulerThread" prio=10 tid=0x00007f950043e000 nid=0x54ee in Object.wait() [0x00007f94c6eda000]

可以看到CPU消耗在PollIntervalRetrySchedulerThread這個類的Object.wait()，我找了下我的代碼，定位到下面的代碼：

// Idle waitgetLog().info("Thread [" + getName() + "] is idle waiting...");schedulerThreadState = PollTaskSchedulerThreadState.IdleWaiting;long now = System.currentTimeMillis();long waitTime = now + getIdleWaitTime();long timeUntilContinue = waitTime - now;synchronized(sigLock) {    try {        if(!halted.get()) {            sigLock.wait(timeUntilContinue);        }    }    catch (InterruptedException ignore) {    }}

它是輪詢?nèi)蝿?wù)的空閑等待代碼，上面的sigLock.wait(timeUntilContinue)就對應(yīng)了前面的Object.wait()。

2.4.調(diào)優(yōu)工具之jmap(Memory Map)和jhat(Java Heap Analysis Tool)

jmap用來查看堆內(nèi)存使用狀況，一般結(jié)合jhat使用。

jmap語法格式如下：

jmap [option] pid

jmap [option] executable core

jmap [option] [server-id@]remote-hostname-or-ip

如果運行在64位JVM上，可能需要指定-J-d64命令選項參數(shù)。

jmap -permstat pid

打印進(jìn)程的類加載器和類加載器加載的持久代對象信息，輸出：類加載器名稱、對象是否存活（不可靠）、對象地址、父類加載器、已加載的類大小等信息，如下圖：

使用jmap -heap pid查看進(jìn)程堆內(nèi)存使用情況，包括使用的GC算法、堆配置參數(shù)和各代中堆內(nèi)存使用情況。比如下面的例子：

root@ubuntu:/# jmap -heap 21711Attaching to process ID 21711, please wait...Debugger attached successfully.Server compiler detected.JVM version is 20.10-b01 using thread-local object allocation.Parallel GC with 4 thread(s) Heap Configuration:   MinHeapFreeRatio = 40   MaxHeapFreeRatio = 70   MaxHeapSize      = 2067791872 (1972.0MB)   NewSize          = 1310720 (1.25MB)   MaxNewSize       = 17592186044415 MB   OldSize          = 5439488 (5.1875MB)   NewRatio         = 2   SurvivorRatio    = 8   PermSize         = 21757952 (20.75MB)   MaxPermSize      = 85983232 (82.0MB) Heap Usage:PS Young GenerationEden Space:   capacity = 6422528 (6.125MB)   used     = 5445552 (5.1932830810546875MB)   free     = 976976 (0.9317169189453125MB)   84.78829520089286% usedFrom Space:   capacity = 131072 (0.125MB)   used     = 98304 (0.09375MB)   free     = 32768 (0.03125MB)   75.0% usedTo Space:   capacity = 131072 (0.125MB)   used     = 0 (0.0MB)   free     = 131072 (0.125MB)   0.0% usedPS Old Generation   capacity = 35258368 (33.625MB)   used     = 4119544 (3.9287033081054688MB)   free     = 31138824 (29.69629669189453MB)   11.683876009235595% usedPS Perm Generation   capacity = 52428800 (50.0MB)   used     = 26075168 (24.867218017578125MB)   free     = 26353632 (25.132781982421875MB)   49.73443603515625% used   ....

使用jmap -histo[:live] pid查看堆內(nèi)存中的對象數(shù)目、大小統(tǒng)計直方圖，如果帶上live則只統(tǒng)計活對象，如下：

root@ubuntu:/# jmap -histo:live 21711 | more  num     #instances         #bytes  class name----------------------------------------------   1:         38445        5597736  <constMethodKlass>   2:         38445        5237288  <methodKlass>   3:          3500        3749504  <constantPoolKlass>   4:         60858        3242600  <symbolKlass>   5:          3500        2715264  <instanceKlassKlass>   6:          2796        2131424  <constantPoolCacheKlass>   7:          5543        1317400  [I   8:         13714        1010768  [C   9:          4752        1003344  [B  10:          1225         639656  <methodDataKlass>  11:         14194         454208  java.lang.String  12:          3809         396136  java.lang.Class  13:          4979         311952  [S  14:          5598         287064  [[I  15:          3028         266464  java.lang.reflect.Method  16:           280         163520  <objArrayKlassKlass>  17:          4355         139360  java.util.HashMap$Entry  18:          1869         138568  [Ljava.util.HashMap$Entry;  19:          2443          97720  java.util.LinkedHashMap$Entry  20:          2072          82880  java.lang.ref.SoftReference  21:          1807          71528  [Ljava.lang.Object;  22:          2206          70592  java.lang.ref.WeakReference  23:           934          52304  java.util.LinkedHashMap  24:           871          48776  java.beans.MethodDescriptor  25:          1442          46144  java.util.concurrent.ConcurrentHashMap$HashEntry  26:           804          38592  java.util.HashMap  27:           948          37920  java.util.concurrent.ConcurrentHashMap$Segment  28:          1621          35696  [Ljava.lang.Class;  29:          1313          34880  [Ljava.lang.String;  30:          1396          33504  java.util.LinkedList$Entry  31:           462          33264  java.lang.reflect.Field  32:          1024          32768  java.util.Hashtable$Entry  33:           948          31440  [Ljava.util.concurrent.ConcurrentHashMap$HashEntry;

class name是對象類型，說明如下：

B  byteC  charD  doubleF  floatI  intJ  longZ  boolean[  數(shù)組，如[I表示int[][L+類名 其他對象

還有一個很常用的情況是：用jmap把進(jìn)程內(nèi)存使用情況dump到文件中，再用jhat分析查看。jmap進(jìn)行dump命令格式如下：

jmap -dump:format=b,file=dumpFileName pid

我一樣地對上面進(jìn)程ID為21711進(jìn)行Dump：

root@ubuntu:/# jmap -dump:format=b,file=/tmp/dump.dat 21711  

Dumping heap to /tmp/dump.dat ...

Heap dump file created

dump出來的文件可以用MAT、VisualVM等工具查看，這里用jhat查看：

root@ubuntu:/# jhat -port 9998 /tmp/dump.datReading from /tmp/dump.dat...Dump file created Tue Jan 28 17:46:14 CST 2014Snapshot read, resolving...Resolving 132207 objects...Chasing references, expect 26 dots..........................Eliminating duplicate references..........................Snapshot resolved.Started HTTP server on port 9998Server is ready

注意如果Dump文件太大，可能需要加上-J-Xmx512m這種參數(shù)指定最大堆內(nèi)存，即jhat -J-Xmx512m -port 9998 /tmp/dump.dat。然后就可以在瀏覽器中輸入主機地址:9998查看了：

上面紅線框出來的部分大家可以自己去摸索下，最后一項支持OQL（對象查詢語言）

2.5.jstat（JVM統(tǒng)計監(jiān)測工具）

語法格式如下：

jstat [ generalOption | outputOptions vmid [interval[s|ms] [count]] ]

vmid是Java虛擬機ID，在Linux/Unix系統(tǒng)上一般就是進(jìn)程ID。interval是采樣時間間隔。count是采樣數(shù)目。比如下面輸出的是GC信息，采樣時間間隔為250ms，采樣數(shù)為4：

root@ubuntu:/# jstat -gc 21711 250 4 S0C    S1C    S0U    S1U      EC       EU        OC         OU       PC     PU    YGC     YGCT    FGC    FGCT     GCT  192.0  192.0   64.0   0.0    6144.0   1854.9   32000.0     4111.6   55296.0 25472.7    702    0.431   3      0.218    0.649192.0  192.0   64.0   0.0    6144.0   1972.2   32000.0     4111.6   55296.0 25472.7    702    0.431   3      0.218    0.649192.0  192.0   64.0   0.0    6144.0   1972.2   32000.0     4111.6   55296.0 25472.7    702    0.431   3      0.218    0.649192.0  192.0   64.0   0.0    6144.0   2109.7   32000.0     4111.6   55296.0 25472.7    702    0.431   3      0.218    0.649

要明白上面各列的意義，先看JVM堆內(nèi)存布局：

可以看出：

堆內(nèi)存 = 年輕代 + 年老代 + 永久代
年輕代 = Eden區(qū) + 兩個Survivor區(qū)（From和To）

現(xiàn)在來解釋各列含義：

S0C、S1C、S0U、S1U：Survivor 0/1區(qū)容量（Capacity）和使用量（Used）
EC、EU：Eden區(qū)容量和使用量
OC、OU：年老代容量和使用量
PC、PU：永久代容量和使用量
YGC、YGT：年輕代GC次數(shù)和GC耗時
FGC、FGCT：Full GC次數(shù)和Full GC耗時
GCT：GC總耗時

2.6.hprof（Heap/CPU Profiling Tool）

hprof能夠展現(xiàn)CPU使用率，統(tǒng)計堆內(nèi)存使用情況。

語法格式如下：

java -agentlib:hprof[=options] ToBeProfiledClass

java -Xrunprof[:options] ToBeProfiledClass

javac -J-agentlib:hprof[=options] ToBeProfiledClass

完整的命令選項如下：

Option Name and Value  Description                    Default---------------------  -----------                    -------heap=dump|sites|all    heap profiling                 allcpu=samples|times|old  CPU usage                      offmonitor=y|n            monitor contention             nformat=a|b             text(txt) or binary output     afile=<file>            write data to file             java.hprof[.txt]net=<host>:<port>      send data over a socket        offdepth=<size>           stack trace depth              4interval=<ms>          sample interval in ms          10cutoff=<value>         output cutoff point            0.0001lineno=y|n             line number in traces?         ythread=y|n             thread in traces?              ndoe=y|n                dump on exit?                  ymsa=y|n                Solaris micro state accounting nforce=y|n              force output to <file>         yverbose=y|n            print messages about dumps     y

來幾個官方指南上的實例。

CPU Usage Sampling Profiling(cpu=samples)的例子：

java -agentlib:hprof=cpu=samples,interval=20,depth=3 Hello

上面每隔20毫秒采樣CPU消耗信息，堆棧深度為3，生成的profile文件名稱是java.hprof.txt，在當(dāng)前目錄。

CPU Usage Times Profiling(cpu=times)的例子，它相對于CPU Usage Sampling Profile能夠獲得更加細(xì)粒度的CPU消耗信息，能夠細(xì)到每個方法調(diào)用的開始和結(jié)束，它的實現(xiàn)使用了字節(jié)碼注入技術(shù)（BCI）：

javac -J-agentlib:hprof=cpu=times Hello.java

Heap Allocation Profiling(heap=sites)的例子：

javac -J-agentlib:hprof=heap=sites Hello.java

Heap Dump(heap=dump)的例子，它比上面的Heap Allocation Profiling能生成更詳細(xì)的Heap Dump信息：

javac -J-agentlib:hprof=heap=dump Hello.java

雖然在JVM啟動參數(shù)中加入-Xrunprof:heap=sites參數(shù)可以生成CPU/Heap Profile文件，但對JVM性能影響非常大，不建議在線上服務(wù)器環(huán)境使用。

2.7.jconsole、jvisualvm

利用jconsole、jvisualvm分析內(nèi)存信息(各個區(qū)如Eden、Survivor、Old等內(nèi)存變化情況)，如果查看的是遠(yuǎn)程服務(wù)器的JVM，程序啟動需要加上如下參數(shù)：

"-Dcom.sun.management.jmxremote=true" "-Djava.rmi.server.hostname=12.34.56.78" "-Dcom.sun.management.jmxremote.port=18181" "-Dcom.sun.management.jmxremote.authenticate=false" "-Dcom.sun.management.jmxremote.ssl=false"

下圖是jconsole界面，概覽選項可以觀測堆內(nèi)存使用量、線程數(shù)、類加載數(shù)和CPU占用率；內(nèi)存選項可以查看堆中各個區(qū)域的內(nèi)存使用量和左下角的詳細(xì)描述（內(nèi)存大小、GC情況等）；線程選項可以查看當(dāng)前JVM加載的線程，查看每個線程的堆棧信息，還可以檢測死鎖；VM概要描述了虛擬機的各種詳細(xì)參數(shù)。（jconsole功能演示）

下圖是jvisualvm的界面，功能比jconsole略豐富一些，不過大部分功能都需要安裝插件。概述跟jconsole的VM概要差不多，描述的是jvm的詳細(xì)參數(shù)和程序啟動參數(shù)；監(jiān)視展示的和jconsole的概覽界面差不多（CPU、堆/方法區(qū)、類加載、線程）；線程和jconsole的線程界面差不多；抽樣器可以展示當(dāng)前占用內(nèi)存的類的排行榜及其實例的個數(shù)；Visual GC可以更豐富地展示當(dāng)前各個區(qū)域的內(nèi)存占用大小及歷史信息（下圖）(jvisualvm功能演示）

工具路徑：//java/jdk1.8xxx/bin/JVisuaVM.exe

監(jiān)控本地的Tomcat
監(jiān)控遠(yuǎn)程Tomcat
監(jiān)控普通的JAVA進(jìn)程

這個有不懂得可以看此文:如何利用 JConsole觀察分析Java程序的運行，進(jìn)行排錯調(diào)優(yōu)

2.8.jinfo

jinfo命令主要用于查看應(yīng)用程序的配置參數(shù)，以及打印運行JVM時候所指定的JVM參數(shù)。jinfo可以使用-sysprops選項將虛擬機進(jìn)程中所指定的System.getProperties()的內(nèi)容打印出來，并且該命令還可以查看未被顯示指定的JVM參數(shù)的系統(tǒng)默認(rèn)值，這通過jps -v是無法看到的。同時jinfo命令還能夠在運行期修改JVM參數(shù)，通過使用 -flag name=value 或者 -flag [+|-]name 來修改一部分運行期可修改的虛擬機參數(shù)

其他的一些工具如BTrace、Reference等有興趣可以自己查下資料的

2.9.依賴、參考的數(shù)據(jù)有系統(tǒng)運行日志、堆棧錯誤信息、gc日志、線程快照、堆轉(zhuǎn)儲快照進(jìn)行調(diào)優(yōu)

此處參考大佬的文章:JVM性能調(diào)優(yōu) 倒也不失為一種思路 大家可根據(jù)自己業(yè)務(wù)場景或者其他因素進(jìn)行篩選使用

①系統(tǒng)運行日志：系統(tǒng)運行日志就是在程序代碼中打印出的日志，描述了代碼級別的系統(tǒng)運行軌跡（執(zhí)行的方法、入?yún)?、返回值等），一般系統(tǒng)出現(xiàn)問題，系統(tǒng)運行日志是首先要查看的日志。

②堆棧錯誤信息：當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)異常后，可以根據(jù)堆棧信息初步定位問題所在，比如根據(jù)“java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space”可以判斷是堆內(nèi)存溢出；根據(jù)“java.lang.StackOverflowError”可以判斷是棧溢出；根據(jù)“java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space”可以判斷是方法區(qū)溢出等。
③GC日志：程序啟