怎樣進(jìn)行JVM性能調(diào)優(yōu)

本篇文章給大家分享的是有關(guān)怎樣進(jìn)行JVM性能調(diào)優(yōu)，小編覺(jué)得挺實(shí)用的，因此分享給大家學(xué)習(xí)，希望大家閱讀完這篇文章后可以有所收獲，話(huà)不多說(shuō)，跟著小編一起來(lái)看看吧。

Tomcat、Jetty、GlassFish 等等這系列 Web容器/應(yīng)用服務(wù)器，雖然做為容器，提供的是一個(gè) Java Web 的運(yùn)行時(shí)環(huán)境，以支持Servlet/JSP 等等這些內(nèi)容的運(yùn)行，但我們都很清楚，其本質(zhì)上還是一個(gè) Java 應(yīng)用程序。 每次對(duì)于 容器的啟動(dòng)運(yùn)行，都是把這個(gè) Java 程序跑起來(lái)，來(lái)實(shí)現(xiàn) Web 容器的能力。

做為一類(lèi)“特殊”的 Java 應(yīng)用程序，和任務(wù)其他的 Java 應(yīng)用一樣，需要使用到JVM，會(huì)有堆，會(huì)使用到垃圾回收，會(huì)涉及到不同的堆分區(qū)比例...  

因此在對(duì)Web 容器( 應(yīng)用服務(wù)器) 的調(diào)優(yōu)中必不可少的是對(duì)于 JVM 的調(diào)優(yōu)。

對(duì)于 JVM 的調(diào)優(yōu)，主要有兩個(gè)方面考慮：

• 內(nèi)存大小配置

• 垃圾回收算法選擇

當(dāng)然，確切的說(shuō)，以上兩點(diǎn)并不互相獨(dú)立，內(nèi)存的大小配置也會(huì)影響垃圾回收的執(zhí)行效率。

其中內(nèi)存大小配置，最主要做的有

• 確定內(nèi)存占用的總大小

• 確定內(nèi)存中各個(gè)代(Gen) 的大小劃分
  

內(nèi)存大小配置

所謂內(nèi)存大小的占用，是指應(yīng)用程序啟動(dòng)后穩(wěn)定運(yùn)行一小段時(shí)間時(shí)，觀(guān)察到的內(nèi)存占用情況。

以 HotSpot 虛擬機(jī)為例，Java 堆主要有三個(gè)空間：

新生代、老年代和永久代。 

根據(jù)不同應(yīng)用的特別，觀(guān)察應(yīng)用對(duì)于內(nèi)存的占用，如果有大量的臨時(shí)對(duì)象，不會(huì)重復(fù)使用，則可以調(diào)整 New Gen， 這樣這些臨時(shí)對(duì)象就在新生代創(chuàng)建完成，并在 Minor GC 產(chǎn)生時(shí)被回收，這樣較短生存活的對(duì)象不會(huì)晉升到老年代，從而可以避免垃圾堆集產(chǎn)生 Full GC。 

理想狀態(tài)下，短期存活的對(duì)象都只在新生代完成生命周期，被費(fèi)時(shí)勁少的 

Minor GC  回收完成， 而長(zhǎng)期存活，將會(huì)多次使用的在多次回收之后晉升到老年代， 最終經(jīng)過(guò) Full GC 完成生命周期。

這里涉及到關(guān)于內(nèi)存大小的調(diào)整參數(shù)有：

• -Xms

• -Xmx

這兩個(gè)參數(shù)用于配置 heap 的起始大小和最大值。這里需要經(jīng)過(guò)觀(guān)察，找一個(gè)合適的值，設(shè)置太大會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存浪費(fèi)，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致垃圾回收耗時(shí)太長(zhǎng)。對(duì)于 Tomcat 來(lái)說(shuō)，一般都會(huì)將初始值和最大值設(shè)置為相同值，這樣就避免在初始內(nèi)存不足時(shí)觸發(fā) Full GC 來(lái)進(jìn)行擴(kuò)展內(nèi)存。

設(shè)定 heap 大小之后，要根據(jù)對(duì)象生命周期的特征，來(lái)調(diào)整新生代與老年代的大小比例。

涉及到的參數(shù)有：

• -XX:NewSize

• -XX:NewRatio

• -XX:MaxNewSize

• -Xmn
  

第一個(gè)是直接設(shè)置新生代初始大小，第二個(gè)是設(shè)置比例(Ratio)。太高或太低都會(huì)導(dǎo)致 GC 不能高效的工作。畢竟 Minor GC 也是要耗時(shí)的。最后一個(gè)設(shè)置新生代的初始值和最大值相同，堆空間的變化不影響其值。

對(duì)于使用了大量第三方類(lèi)庫(kù)的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，會(huì)加載許多框架依賴(lài)的類(lèi)，使用過(guò)程中可能會(huì)遇到因?yàn)镻erm Gen 不足產(chǎn)生的 OOM，這種情況可以通過(guò)觀(guān)察穩(wěn)定狀態(tài)下 Perm 區(qū)的占用，再通過(guò)參數(shù)設(shè)置。

• -XX:PermSize

• -XX:MaxPermSize

• -XX:MaxMetaspaceSize
  

第一個(gè)會(huì)設(shè)置Perm區(qū)的初始大小，第二個(gè)用于設(shè)置Perm 區(qū)的最大值。在Java 8的時(shí)候， Perm 區(qū)被移除，改為Metaspace，不過(guò)如果遇到類(lèi)似的OOM,依然可以調(diào)整其大小。

此外，對(duì)于使用大量線(xiàn)程的應(yīng)用，也可以配置 -Xss，主要用于設(shè)置單個(gè)線(xiàn)程的stack 大小。注意，是單個(gè)的大小，因此設(shè)置值越大，會(huì)占用越大，可用的線(xiàn)程數(shù)也就越少。

這里的配置一般對(duì)于-X開(kāi)始的可以直接在后面用數(shù)字加單位，而-XX的則需要等號(hào)后數(shù)字再加單位，例如：

java -Xms100m -Xmx200m -XX:PermSize=300m

這里數(shù)字后的單可以是m,g,k代表計(jì)算機(jī)中的不同單位。

那我們前面一直在說(shuō)根據(jù)不同的應(yīng)用，觀(guān)察分析設(shè)置堆的大小，堆的各個(gè)代的大小，那具體觀(guān)察什么呢？

我們一般在JVM的配置中增加一些打印 GC 日志的選項(xiàng)，配置方式和上面的類(lèi)似，這樣在 GC 產(chǎn)生時(shí)，會(huì)打印出各個(gè)代占用的大小，具體觸發(fā)時(shí)間等。推薦的配置有以下幾個(gè)：

• -XX:+PrintGCTimeStamps

• -XX:+PrintGCDetails

• -Xloggc:<文件名>

• -XX:PrintGCDateStamps

第一個(gè)和第四個(gè)選項(xiàng)可以任選一個(gè)，第一個(gè)打印自JVM啟動(dòng)以來(lái)的時(shí)間，一般也稱(chēng)為uptime, 第四個(gè)打印的是系統(tǒng)當(dāng)前日期和時(shí)間。

根據(jù) GC 日志產(chǎn)生的內(nèi)容，來(lái)觀(guān)察具體的大小，開(kāi)始使用上述的配置參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)然，也可以用 JConsole, JVisual VM 這些工具可視化的進(jìn)行了解再調(diào)整。工具的使用可以參考?xì)v史文章

Java七武器系列多情環(huán) --多功能Profiling工具 JVisual VM

垃圾回收算法

不同的垃圾回收算法，對(duì)于應(yīng)用的影響很大。一方面可能在一個(gè)服務(wù)器上卻使用了單線(xiàn)程的回收算法，也可能應(yīng)用對(duì)于響應(yīng)要求很高，但卻使用了一個(gè)吞吐量?jī)?yōu)先的算法，導(dǎo)致響應(yīng)太慢。

所以對(duì)于垃圾回收算法的選擇，一般都是根據(jù)應(yīng)用的特點(diǎn)，是要低延遲還是高吞吐量，選擇合適的算法。我們前面也提到，垃圾回收算法和內(nèi)存的大小配置并非獨(dú)立的，內(nèi)存設(shè)置大是回收的頻率會(huì)降低，但每次的執(zhí)行時(shí)間也會(huì)變長(zhǎng)。所以這里也是一個(gè)需要權(quán)衡的地方。

• 延遲、吞吐量調(diào)優(yōu)

• 其他 JVM 配置

垃圾回收算法對(duì)應(yīng)到的就是不同的垃圾收集器，具體到在 JVM 中的配置，是使用 -XX:+UseParallelOldGC 或者 -XX:+UseConcMarkSweepGC 這種不同的收集器來(lái)達(dá)到選擇算法的目的。

其中 ParallelGC 也稱(chēng)為 吞吐量?jī)?yōu)先收集器，可以提升應(yīng)用的吞吐量，但在老年代大小調(diào)整之，進(jìn)行幾次垃圾回收后，不能滿(mǎn)足應(yīng)用的低延遲要求。

一般常用到ConcMarkSweepGC， 也稱(chēng)之為 CMS GC，其可以做到老年代的垃圾回收與應(yīng)用程序的純種并行執(zhí)行，所以可以實(shí)現(xiàn)低延遲。

這里注意，由于 CMS GC 和其他GC回收算法使用的框架不同，因此不能混用，在使用CMS 進(jìn)行老年代回收時(shí)，新生代默認(rèn)使用了單線(xiàn)程回收算法，此時(shí)可以通過(guò)配置 -XX:+UseParNewGC來(lái)使用 新生代并行回收。

由于CMS是垃圾回收和應(yīng)用線(xiàn)程并行，因此需要額外的CPU處理資源，如果只有一個(gè)CPU的機(jī)器，或者有多個(gè)忙碌的CPU，又想要使用低延遲的收集器，此時(shí)可以通過(guò)配置 CMS 收集器的增量模式來(lái)進(jìn)行回收，通過(guò)指定 -XX:+CMSIncrementalMode 來(lái)開(kāi)啟增量模式。此時(shí)交替運(yùn)行垃圾收集器應(yīng)用線(xiàn)程。通過(guò)配置 

-XX:CMSIncrementalSafetyFactor=X， -XX:CMSIncrementalDutyCycleMin=Y,

-XX:CMSIncrementalPacing 可以控制垃圾收集后臺(tái)線(xiàn)程為應(yīng)用線(xiàn)程讓出多少CPU周期。

參數(shù)-XX:+CMSParallelRemarkEnabled  用來(lái)降低標(biāo)記停頓，另外由于CMS 回收后的老年代內(nèi)存空間并不是連續(xù)的，因此通過(guò)參數(shù)

-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection 在Full GC的時(shí)候?qū)δ昀洗膲嚎s。

在JDK1.7 的時(shí)候引入了 G1 收集器，可以通過(guò)配置-XX:+UseG1GC  來(lái)開(kāi)啟。這一方面的實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)不多，有相關(guān)使用經(jīng)驗(yàn)的朋友歡迎分享。

此外，還可以對(duì)新生代進(jìn)行更細(xì)致的配置，比如設(shè)置Eden 和 Suvivor 區(qū)的比例等，和Newxx類(lèi)似，可以通過(guò)SuvivorRation設(shè)置比例。

其他 JVM 配置

可以使用 -XX:+DisableExplicitGC 選項(xiàng)來(lái)禁止顯式的 System.gc 的調(diào)用。這個(gè)使用時(shí)需要評(píng)估后再使用。

所謂調(diào)優(yōu)，就是一個(gè)不斷調(diào)整和優(yōu)化的過(guò)程，需要觀(guān)察、配置、測(cè)試再如此重復(fù)。有相關(guān)經(jīng)驗(yàn)的朋友歡迎留言補(bǔ)充！

說(shuō)到底，那上面的這些選項(xiàng)是要配置在哪里呢？ 我們前面提到 Tomcat 本質(zhì)也是個(gè)普通的 Java 應(yīng)用，因此和一般的 Java 啟動(dòng)方式類(lèi)似，也是類(lèi)似 

java -Xms100m -XX:+UseParallelOldGC  應(yīng)用主類(lèi)

通過(guò)這種形式來(lái)啟動(dòng)，區(qū)別只是 Tomcat 將上述命令放到了文件中，對(duì)應(yīng)到不同的操作系統(tǒng)，Windows下使用 bat文件， Linux下使用 sh 文件。

所以我們的配置項(xiàng)也是加到這些文件中。

我們來(lái)看catalina.sh中實(shí)際啟動(dòng)時(shí)執(zhí)行的命令：

所以我們的選項(xiàng)可以加到 

JAVA_OPTS

CATALINA_OPTS

這些可選項(xiàng)中。

配置比較簡(jiǎn)單，例如下面這樣：

配置的時(shí)候需要特別注意的是，不要把前面已經(jīng)有的配置沖掉，比如

在配置JAVA_OPTS的時(shí)候，要把前面已經(jīng)配置的加上，寫(xiě)起來(lái)是這樣：

JAVA_OPTS="$JAVA_OPTS  新增的內(nèi)容"

以上就是怎樣進(jìn)行JVM性能調(diào)優(yōu)，小編相信有部分知識(shí)點(diǎn)可能是我們?nèi)粘９ぷ鲿?huì)見(jiàn)到或用到的。希望你能通過(guò)這篇文章學(xué)到更多知識(shí)。更多詳情敬請(qǐng)關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道。