調優基本概念
在調整JVM性能時，通常有三個組件需要考慮：
- 堆大小調整
- 垃圾收集器調整
- JIT編譯器
大多數調優選項都與調整堆大小和選擇合適的垃圾收集器有關，JIT編譯器對性能也有很大影響，但很少需要對其進行調優，尤其是針對較新版本的JVM。
通常，在進行Java程序調優的時候，會重點關注兩個主要指標：
- 響應性：應用程序對請求進行響應的速度，對於專注響應性的應用程序，長時間的暫停是不可接受的，需要在最短時間內做出響應
- 吞吐量：側重於在特定時間內最大化應用程序的工作量，對於專注於吞吐量的應用程序，符合要求的暫停是可以接受的。
JVM本身是在不斷優化的，系統瓶頸的核心還是在於應用代碼，更多的情況下還是要專注於應用代碼的優化。
常用JVM參數
| 參數 | 描述 |
|---|---|
| -XX:+AlwaysPreTouch | JVM啟動時分配內存，堆的每個頁面都在初始化期間按需置零，而不是在應用程序執行期間遞增 |
| -XX:Errorfile = filename | 錯誤日志 |
| -XX:+TraceClassLoading | 跟蹤類加載信息 |
| -XX:+PrintClassHistogram | 按下Ctrl+Break后打印類信息 |
| -Xmx -Xms | 最大堆 最小堆 |
| -xx:permSize | 永久代大小 |
| -xx:metaspaceSize | 元數據空間大小 |
| -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError | 當拋出OOM時進行HeapDump |
| -XX:+HeapDumpPath | OOM時堆導出的路徑 |
| -XX:OnOutOfMemoryError | 當發生OOM時執行用戶指定的命令 |
命令： java -XX:+PrintFlagsFinal -version 會 打印所有的-XX參數及其默認值
GC調優思路
- 分析場景，如：啟動速度慢，偶爾出現響應慢於平均水平或出現卡頓
- 確定目標，如：內存占用，低延時，吞吐量
- 收集日志，如：通過參數配置收集GC日志，通過JDK工具查看GC狀態
- 分析日志，如：使用工具輔助分析日志，查看GC次數，GC時間
- 調整參數，如：切換垃圾收集器或者調整垃圾收集器參數
常用GC參數
| 參數 | 描述 |
|---|---|
| -XX:ParallelGCThreads | 並行GC線程數量 |
| -XX:ConcGcThreads | 並發GC線程數量 |
| -XX:MaxGCPauseMillis | 最大停頓時間，單位毫秒，GC盡力保證回收時間不超過設定值 |
| -XX:GCTimeRatio | 垃圾收集時間占總時間的比值，取值0-100，默認99，即最大允許1%的時間做GC |
| -XX:SurvivorRatio | 設置eden區大小和survivor區大小的比例，8表示兩個survivor:eden=2:8，即一個survivor占年輕代的1/10 |
| -XX:NewRatio | 新生代和老年代的比，4表示新生代:老年代=1:4，即年輕代占堆的1/5 |
| -verbose:gc，-XX:+PrintGC | 打印GC的簡要信息 |
| -XX:+PrintGCDetails | 打印GC詳細信息（JDK9之后不再使用） |
| -XX:+PrintGCTimeStamps | 打印GC發生的時間戳（JDK9之后不再使用） |
| -Xloggc:log/gc.log | 指定GC log的位置，以文件輸出 |
| -XX:PrintHeapAtGC | 每次GC后都打印堆信息 |
垃圾收集器Parallel參數調優
Parallel垃圾收集器在JDK8中是JVM默認的垃圾收集器，它是以吞吐量優先的垃圾收集器。其可調節的參數如下：
| 參數 | 描述 |
|---|---|
| -XX:+UseParallelGC | 新生代使用並行垃圾收集器 |
| -XX:+UseParallelOldGC | 老年代使用並行垃圾收集器 |
| -XX:ParallelGCThreads | 設置用於垃圾回收的線程數 |
| -XX:+UseAdaptiveSizePolicy | 打開自適應GC策略 |
垃圾收集器CMS參數調優
CMS垃圾收集器是一個響應時間優先的垃圾收集器，Parallel收集器無法滿足應用程序延遲要求時再考慮使用CMS垃圾收集器，從JDK9開始CMS收集器已不建議使用，默認用的是G1垃圾收集器。
| 參數 | 描述 |
|---|---|
| -XX:+UseConcMarkSweepGC | 新生代使用並行收集器，老年代使用CMS+串行收集器 |
| -XX:+UseParNewGC | 新生代使用並行收集器，老年代CMS收集器默認開啟 |
| -XX:CMSInitiatingOccupanyFraction | 設置觸發GC的閾值，默認68%，如果內存預留空間不夠，就會引起concurrent mode failure |
| -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection | Full GC后，進行一次整理，整理過程是獨占的，會引起停頓時間變長 |
| -XX:+CMSFullGCsBeforeCompaction | 設置進行幾次Full GC后進行一次碎片整理 |
| -XX:+CMSClassUnloadingEnabled | 允許對類元數據進行回收 |
| -XX:+UseCMSInitiatingOccupanyOnly | 表示只在達到閾值的時候才進行CMS回收 |
| -XX:+CMSIncrementalMode | 使用增量模式，比較適合單CPU |
垃圾收集器G1參數調優
G1收集器是一個兼顧吞吐量和響應時間的收集器，如果是大堆（如堆的大小超過6GB）,堆的使用率超過50%，GC延遲要求穩定且可預測的低於0.5秒，建議使用G1收集器。
| 參數 | 描述 |
|---|---|
| -XX:G1HeapRegionSize | 設置Region大小，默認heap/2000 |
| -XX:G1MixedGCLiveThresholdPercent | 老年代依靠Mixed GC, 觸發閾值 |
| -XX:G1OldSetRegionThresholdPercent | 定多包含在一次Mixed GC中的Region比例 |
| -XX:+ClassUnloadingWithConcurrentMark | G1增加默認開啟，在並發標記階段結束后，JVM即進行類型卸載 |
| -XX:G1NewSizePercent | 新生代的最小比例 |
| -XX:G1MaxNewSizePercent | 新生代的最大比列 |
| -XX:G1MixedGCCountTraget | Mixed GC數量控制 |
調優示例
示例代碼：
@SpringBootApplication
public class SpringBootDemoApplication {
public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(SpringBootDemoApplication.class, args);
Executors.newScheduledThreadPool(1)
.scheduleAtFixedRate(
() -> {
new Thread(
() -> {
for (int i = 0; i < 150; i++) {
try {
byte[] temp = new byte[1024 * 512];
Thread.sleep(new Random().nextInt(1000));
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
})
.start();
},
100,
100,
TimeUnit.MILLISECONDS);
}
}
GC分析主要查看GC導致的Stop The World的時間，它會導致程序的延時增加。
示例代碼運行的時候建議指定其堆內存的最大值，啟動時添加JVM參數-Xmx1024m。程序運行起來之后可以利用jps或者jcmd產看運行的程序進程號。
拿到進程號之后利用jstat命令查看GC信息，如動態監控GC統計信息，間隔1000毫秒統計一次，每10行數據后輸出列標題：
上述兩個步驟也可以合並成一個 jstat -gc -h10 $(jcmd | grep “com.example.springbootdemo.SpringBootDemoApplication” | awk ‘{print $1}’) 1000
當然除了動態監控GC信息，也可以將GC日志信息打印到文件，然后利用GC分析工具進行分析。
在程序啟動時添加JVM參數”-Xmx1024m -Xloggc:/gc.log“，則可以可以將GC日志打印到gc.log文件，然后可以利用GCViewer工具輔助分析GC日志文件，參考地址：https://github.com/chewiebug/GCViewer
GCViewer下載后雙擊gcviewer-x.xx-SNAPSHOT.jar文件即可運行，然后將gc.log日志文件導入即可觀察GC信息。
GC調優之前，我們需要了解當前JVM參數的信息。命令 java -XX:+PrintFlagsFinal -version 會打印所有的JVM參數，如需查看指定參數，如查看UseAdaptiveSizePolicy的值可以使用 java -XX:+PrintFlagsFinal -version | grep UseAdaptiveSizePolicy
調整-XX:ParallelGCThreads的值可以指定GC並發的線程數，如在JVM啟動參數中可以添加 “-Xmx1024m -XX:ParallelGCThreads=4”，調節GC並發的線程數，觀察GC的信息，如Full GC次數FGC，Full GC的總時間FGCT，GC的總時間GCT等進行調優。
同樣我們可以在JVM啟動參數中指定-XX:MaxGCPauseMills，使用G1收集器-XX:+UseG1GC等，調節JVM啟動參數，收集GC日志，更具監控進行相應的調節，進而找到最優值。
