<JVM下篇：性能监控与调优篇>04-JVM运行时参数

4. JVM运行时参数

4.1. JVM参数选项

官网地址：https://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/tools/windows/java.html

4.1.1. 类型一：标准参数选项

> java -help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     -classpath                   用 ; 分隔的目录, JAR 档案                  和 ZIP 档案列表, 用于搜索类文件。    -D=                  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:                  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[:...|:]    -enableassertions[:...|:]                  按指定的粒度启用断言    -da[:...|:]    -disableassertions[:...|:]                  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:[=]                  加载本机代理库, 例如 -agentlib:hprof                  另请参阅 -agentlib:jdwp=help 和 -agentlib:hprof=help    -agentpath:[=]                  按完整路径名加载本机代理库    -javaagent:[=]                  加载 Java 编程语言代理, 请参阅 java.lang.instrument    -splash:使用指定的图像显示启动屏幕有关详细信息, 请参阅 http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/documentation/index.html。

Server模式和Client模式

Hotspot JVM有两种模式，分别是server和client，分别通过-server和-client模式设置

32位系统上，默认使用Client类型的JVM。要想使用Server模式，机器配置至少有2个以上的CPU和2G以上的物理内存。client模式适用于对内存要求较小的桌面应用程序，默认使用Serial串行垃圾收集器
64位系统上，只支持server模式的JVM，适用于需要大内存的应用程序，默认使用并行垃圾收集器

官网地址：https://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/guides/vm/server-class.html

如何知道系统默认使用的是那种模式呢？

通过java -version命令：可以看到Server VM字样，代表当前系统使用是Server模式

> java -versionjava version "1.8.0_201"Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_201-b09)Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.201-b09, mixed mode)

4.1.2. 类型二：-X参数选项

> java -X    -Xmixed           混合模式执行 (默认)    -Xint             仅解释模式执行    -Xbootclasspath:                      设置搜索路径以引导类和资源    -Xbootclasspath/a:                      附加在引导类路径末尾    -Xbootclasspath/p:                      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:将 GC 状态记录在文件中 (带时间戳)    -Xbatch           禁用后台编译    -Xms设置初始 Java 堆大小    -Xmx设置最大 Java 堆大小    -Xss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。

如何知道JVM默认使用的是混合模式呢？

同样地，通过java -version命令：可以看到 mixed mode 字样，代表当前系统使用的是混合模式

4.1.3. 类型三：-XX参数选项

Boolean类型格式

-XX:+启用option属性-XX:-禁用option属性

非Boolean类型格式

-XX:=设置option数值，可以带单位如k/K/m/M/g/G-XX:=设置option字符值

4.2. 添加JVM参数选项

eclipse和idea中配置不必多说，在Run Configurations中VM Options中配置即可，大同小异

运行jar包

java -Xms100m -Xmx100m -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCDateStamps -XX:+PrintGCTimeStamps -jar demo.jar

Tomcat运行war包

# linux下catalina.sh添加JAVA_OPTS="-Xms512M -Xmx1024M"# windows下catalina.bat添加set "JAVA_OPTS=-Xms512M -Xmx1024M"

程序运行中

# 设置Boolean类型参数jinfo -flag [+|-]# 设置非Boolean类型参数jinfo -flag=

4.3. 常用的JVM参数选项

4.3.1. 打印设置的XX选项及值

-XX:+PrintCommandLineFlags 程序运行时JVM默认设置或用户手动设置的XX选项-XX:+PrintFlagsInitial 打印所有XX选项的默认值-XX:+PrintFlagsFinal 打印所有XX选项的实际值-XX:+PrintVMOptions 打印JVM的参数

4.3.2. 堆、栈、方法区等内存大小设置

# 栈-Xss128k  -XX:ThreadStackSize=128k 设置线程栈的大小为128K# 堆-Xms2048m  -XX:InitialHeapSize=2048m 设置JVM初始堆内存为2048M-Xmx2048m  -XX:MaxHeapSize=2048m 设置JVM最大堆内存为2048M-Xmn2g  -XX:NewSize=2g -XX:MaxNewSize=2g 设置年轻代大小为2G-XX:SurvivorRatio=8 设置Eden区与Survivor区的比值，默认为8-XX:NewRatio=2 设置老年代与年轻代的比例，默认为2-XX:+UseAdaptiveSizePolicy 设置大小比例自适应，默认开启-XX:PretenureSizeThreadshold=1024 设置让大于此阈值的对象直接分配在老年代，只对Serial、ParNew收集器有效-XX:MaxTenuringThreshold=15 设置新生代晋升老年代的年龄限制，默认为15-XX:TargetSurvivorRatio 设置MinorGC结束后Survivor区占用空间的期望比例# 方法区-XX:MetaspaceSize / -XX:PermSize=256m 设置元空间/永久代初始值为256M-XX:MaxMetaspaceSize / -XX:MaxPermSize=256m 设置元空间/永久代最大值为256M-XX:+UseCompressedOops 使用压缩对象-XX:+UseCompressedClassPointers 使用压缩类指针-XX:CompressedClassSpaceSize 设置Klass Metaspace的大小，默认1G# 直接内存-XX:MaxDirectMemorySize 指定DirectMemory容量，默认等于Java堆最大值

4.3.3. OutOfMemory相关的选项

-XX:+HeapDumpOnOutMemoryError 内存出现OOM时生成Heap转储文件，两者互斥-XX:+HeapDumpBeforeFullGC 出现FullGC时生成Heap转储文件，两者互斥-XX:HeapDumpPath=指定heap转储文件的存储路径，默认当前目录-XX:OnOutOfMemoryError=指定可行性程序或脚本的路径，当发生OOM时执行脚本

4.3.4. 垃圾收集器相关选项

首先需了解垃圾收集器之间的搭配使用关系

红色虚线表示在jdk8时被Deprecate，jdk9时被删除
绿色虚线表示在jdk14时被Deprecate
绿色虚框表示在jdk9时被Deprecate，jdk14时被删除

# Serial回收器-XX:+UseSerialGC  年轻代使用Serial GC， 老年代使用Serial Old GC# ParNew回收器-XX:+UseParNewGC  年轻代使用ParNew GC-XX:ParallelGCThreads  设置年轻代并行收集器的线程数。一般地，最好与CPU数量相等，以避免过多的线程数影响垃圾收集性能。

\[ParallelGCThreads = \begin{cases} CPU\_Count & \text (CPU\_Count

# Parallel回收器-XX:+UseParallelGC  年轻代使用 Parallel Scavenge GC，互相激活-XX:+UseParallelOldGC  老年代使用 Parallel Old GC，互相激活-XX:ParallelGCThreads-XX:MaxGCPauseMillis  设置垃圾收集器最大停顿时间（即STW的时间），单位是毫秒。为了尽可能地把停顿时间控制在MaxGCPauseMills以内，收集器在工作时会调整Java堆大小或者其他一些参数。对于用户来讲，停顿时间越短体验越好；但是服务器端注重高并发，整体的吞吐量。所以服务器端适合Parallel，进行控制。该参数使用需谨慎。-XX:GCTimeRatio  垃圾收集时间占总时间的比例（1 / (N＋1)），用于衡量吞吐量的大小取值范围（0,100），默认值99，也就是垃圾回收时间不超过1％。与前一个-XX：MaxGCPauseMillis参数有一定矛盾性。暂停时间越长，Radio参数就容易超过设定的比例。-XX:+UseAdaptiveSizePolicy  设置Parallel Scavenge收集器具有自适应调节策略。在这种模式下，年轻代的大小、Eden和Survivor的比例、晋升老年代的对象年龄等参数会被自动调整，以达到在堆大小、吞吐量和停顿时间之间的平衡点。在手动调优比较困难的场合，可以直接使用这种自适应的方式，仅指定虚拟机的最大堆、目标的吞吐量（GCTimeRatio）和停顿时间（MaxGCPauseMills），让虚拟机自己完成调优工作。

# CMS回收器-XX:+UseConcMarkSweepGC  年轻代使用CMS GC。开启该参数后会自动将-XX：＋UseParNewGC打开。即：ParNew（Young区）+ CMS（Old区）+ Serial Old的组合-XX:CMSInitiatingOccupanyFraction  设置堆内存使用率的阈值，一旦达到该阈值，便开始进行回收。JDK5及以前版本的默认值为68，DK6及以上版本默认值为92％。如果内存增长缓慢，则可以设置一个稍大的值，大的阈值可以有效降低CMS的触发频率，减少老年代回收的次数可以较为明显地改善应用程序性能。反之，如果应用程序内存使用率增长很快，则应该降低这个阈值，以避免频繁触发老年代串行收集器。因此通过该选项便可以有效降低Fu1l GC的执行次数。-XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly  是否动态可调，使CMS一直按CMSInitiatingOccupancyFraction设定的值启动-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection  用于指定在执行完Full GC后对内存空间进行压缩整理以此避免内存碎片的产生。不过由于内存压缩整理过程无法并发执行，所带来的问题就是停顿时间变得更长了。-XX:CMSFullGCsBeforeCompaction  设置在执行多少次Full GC后对内存空间进行压缩整理。-XX:ParallelCMSThreads  设置CMS的线程数量。CMS 默认启动的线程数是(ParallelGCThreads＋3)/4，ParallelGCThreads 是年轻代并行收集器的线程数。当CPU 资源比较紧张时，受到CMS收集器线程的影响，应用程序的性能在垃圾回收阶段可能会非常糟糕。-XX:ConcGCThreads  设置并发垃圾收集的线程数，默认该值是基于ParallelGCThreads计算出来的-XX:+CMSScavengeBeforeRemark  强制hotspot在cms remark阶段之前做一次minor gc，用于提高remark阶段的速度-XX:+CMSClassUnloadingEnable  如果有的话，启用回收Perm 区（JDK8之前）-XX:+CMSParallelInitialEnabled  用于开启CMS initial-mark阶段采用多线程的方式进行标记用于提高标记速度，在Java8开始已经默认开启-XX:+CMSParallelRemarkEnabled  用户开启CMS remark阶段采用多线程的方式进行重新标记，默认开启-XX:+ExplicitGCInvokesConcurrent-XX:+ExplicitGCInvokesConcurrentAndUnloadsClasses这两个参数用户指定hotspot虚拟在执行System.gc()时使用CMS周期-XX:+CMSPrecleaningEnabled  指定CMS是否需要进行Pre cleaning阶段

# G1回收器-XX:+UseG1GC 手动指定使用G1收集器执行内存回收任务。-XX:G1HeapRegionSize 设置每个Region的大小。值是2的幂，范围是1MB到32MB之间，目标是根据最小的Java堆大小划分出约2048个区域。默认是堆内存的1/2000。-XX:MaxGCPauseMillis  设置期望达到的最大GC停顿时间指标（JVM会尽力实现，但不保证达到）。默认值是200ms-XX:ParallelGCThread  设置STW时GC线程数的值。最多设置为8-XX:ConcGCThreads  设置并发标记的线程数。将n设置为并行垃圾回收线程数（ParallelGCThreads）的1/4左右。-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent 设置触发并发GC周期的Java堆占用率阈值。超过此值，就触发GC。默认值是45。-XX:G1NewSizePercent  新生代占用整个堆内存的最小百分比（默认5％）-XX:G1MaxNewSizePercent  新生代占用整个堆内存的最大百分比（默认60％）-XX:G1ReservePercent=10  保留内存区域，防止 to space（Survivor中的to区）溢出

怎么选择垃圾回收器？

优先让JVM自适应，调整堆的大小
串行收集器：内存小于100M；单核、单机程序，并且没有停顿时间的要求
并行收集器：多CPU、高吞吐量、允许停顿时间超过1秒
并发收集器：多CPU、追求低停顿时间、快速响应（比如延迟不能超过1秒，如互联网应用）
官方推荐G1，性能高。现在互联网的项目，基本都是使用G1

特别说明：

没有最好的收集器，更没有万能的收集器
调优永远是针对特定场景、特定需求，不存在一劳永逸的收集器

4.3.5. GC日志相关选项

-XX:+PrintGC  -verbose:gc  打印简要日志信息-XX:+PrintGCDetails            打印详细日志信息-XX:+PrintGCTimeStamps  打印程序启动到GC发生的时间，搭配-XX:+PrintGCDetails使用-XX:+PrintGCDateStamps  打印GC发生时的时间戳，搭配-XX:+PrintGCDetails使用-XX:+PrintHeapAtGC  打印GC前后的堆信息，如下图-Xloggc:输出GC导指定路径下的文件中

-XX:+TraceClassLoading  监控类的加载-XX:+PrintGCApplicationStoppedTime  打印GC时线程的停顿时间-XX:+PrintGCApplicationConcurrentTime  打印垃圾收集之前应用未中断的执行时间-XX:+PrintReferenceGC 打印回收了多少种不同引用类型的引用-XX:+PrintTenuringDistribution  打印JVM在每次MinorGC后当前使用的Survivor中对象的年龄分布-XX:+UseGCLogFileRotation 启用GC日志文件的自动转储-XX:NumberOfGCLogFiles=1  设置GC日志文件的循环数目-XX:GCLogFileSize=1M  设置GC日志文件的大小

4.3.6. 其他参数

-XX:+DisableExplicitGC  禁用hotspot执行System.gc()，默认禁用-XX:ReservedCodeCacheSize=[g|m|k]、-XX:InitialCodeCacheSize=[g|m|k]  指定代码缓存的大小-XX:+UseCodeCacheFlushing  放弃一些被编译的代码，避免代码缓存被占满时JVM切换到interpreted-only的情况-XX:+DoEscapeAnalysis  开启逃逸分析-XX:+UseBiasedLocking  开启偏向锁-XX:+UseLargePages  开启使用大页面-XX:+PrintTLAB  打印TLAB的使用情况-XX:TLABSize  设置TLAB大小

4.4. 通过Java代码获取JVM参数

Java提供了java.lang.management包用于监视和管理Java虚拟机和Java运行时中的其他组件，它允许本地或远程监控和管理运行的Java虚拟机。其中ManagementFactory类较为常用，另外Runtime类可获取内存、CPU核数等相关的数据。通过使用这些api，可以监控应用服务器的堆内存使用情况，设置一些阈值进行报警等处理。

public class MemoryMonitor {    public static void main(String[] args) {        MemoryMXBean memorymbean = ManagementFactory.getMemoryMXBean();        MemoryUsage usage = memorymbean.getHeapMemoryUsage();        System.out.println("INIT HEAP: " + usage.getInit() / 1024 / 1024 + "m");        System.out.println("MAX HEAP: " + usage.getMax() / 1024 / 1024 + "m");        System.out.println("USE HEAP: " + usage.getUsed() / 1024 / 1024 + "m");        System.out.println("\nFull Information:");        System.out.println("Heap Memory Usage: " + memorymbean.getHeapMemoryUsage());        System.out.println("Non-Heap Memory Usage: " + memorymbean.getNonHeapMemoryUsage());        System.out.println("=======================通过java来获取相关系统状态============================ ");        System.out.println("当前堆内存大小totalMemory " + (int) Runtime.getRuntime().totalMemory() / 1024 / 1024 + "m");// 当前堆内存大小        System.out.println("空闲堆内存大小freeMemory " + (int) Runtime.getRuntime().freeMemory() / 1024 / 1024 + "m");// 空闲堆内存大小        System.out.println("最大可用总堆内存maxMemory " + Runtime.getRuntime().maxMemory() / 1024 / 1024 + "m");// 最大可用总堆内存大小    }}