深入理解JVM(二十一)一一JVM运行时参数(收藏篇)J

JVM运行时参数(收藏篇)

参数类型

官网参数介绍

-标准参数选项

  • 特点
    • 比较稳定,后续版本基本不会变化
    • 以-开头
    • 运行java或者java -help可以看到所有的标准选项

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  • Hotspot JVM有两种模式,分别通过-server-client模式设置
    • 在32位windows系统上,默认使用Client类型的JVM。要想使用Server模式,则机器配置至少有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位机器上只支持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

关于server和client的官网介绍

-X参数选项

  • 特点
    • 非标准化参数
    • 功能还是比较稳定的。但官方说后续版本可能会变更
    • 以-X开头
    • 运行java -X命令可以看到所有的X选项

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  • JVM的JIT编译模式相关的选项
    • -Xint :禁用JIT,所有字节码都被解释执行,这个模式的速度最慢的
    • -Xcomp : 所有字节码第一次使用就都被编译成本地代码,然后再执行
    • -Xmixed : 混合模式,默认模式,让JIT根据程序运行的情况,有选择地将某些代码进行编译保存起来
  • 关于内存设置选项
    • -Xms<size>: 设置初始Java堆大小,等价于-XX:InitialHeapsize
    • -Xmx<size> :设置最大Java堆大小,等价于-XX:MaxHeapsize
    • -Xss<size> :设置Java 线程堆栈大小,等价于-XX:ThreadStackSize

-XX参数选项

  • 特点
    • 非标准化参数
    • 这类选项属于实验性,不稳定
    • 以-XX开头
    • 作用:用于开发和调试JVM
  • 分类
    • Boolean类型格式
      • -XX:+<option>表示启用option属性
      • -XX:-<option>表示禁用option属性
      • 说明:因为有的指令默认是开启的,所以可以使用-关闭
    • 非Boolean类型格式(key-value类型)
      • 子类型1:数值型格式-XX:<option> =<number>
      • 子类型2:非数值型格式-XX:<name> =<string>
  • -XX:+PrintFlagsFinal
    • 输出所有参数的名称和默认值
    • 默认不包括Diagnostic和Experimental的参数
    • 可以配合-XX:+UnlockDiagnosticVMOptions-XX:UnlockExperimentalVMOptions使用

添加参数方式

eclipse添加

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idea添加

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运行jar包

java -Xms50m -Xmx50m -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCTimeStamps -jar demo.jar

tomcat运行war包

  • Linux系统下可以在tomcat/bin/catalina.sh中添加类似如下配置:JAVA_OPTS="-Xms512M -Xm×1024M"
  • windows系统下在catalina.bat中添加类似如下配置:set "JAVA_OPTS=-Xms512M -Xmx1024M"

程序运行过程中设置

  • jinfo -flag <name> =<value> <pid> : 设置非Boolean类型参数
  • jinfo -flag [+/-]<name> <pid> :设置Boolean类型参数

标记为manageable的参数才能用jinfo修改

查看有哪些参数

java -XX:+PrintFlagsFinal -version | grep manageable

image.png

常用的JVM参数

打印设置的参数相关

  • -XX:+PrintCommandLineFlags :可以让在程序运行前打印出用户手动设置或者JVM自动设置的XX选项
  • -XX:+PrintFlagsInitial :表示打印出所有XX选项的默认值
  • -XX:+PrintFlagsFinal :表示打印出XX选项在运行程序时生效的值
  • -XX:+PrintVMOptions :打印JVM的参数

  • -Xss128k :设置每个线程的栈大小为128k ;等价于-XX:ThreadStackSize=128k

  • -Xms3550m :等价于-XX:InitialHeapSize,设置JVM初始堆内存为3550M
  • -Xmx3550m :等价于-XX:MaxHeapSize,设置JVM最大堆内存为355OM
  • -Xmn2g :设置年轻代大小为2G ,官方推荐配置为整个堆大小的3/8
  • -XX:NewSize=1024m :设置年轻代初始值为1024M
  • -XX:MaxNewSize=1024m :设置年轻代最大值为1024M
  • -XX:SurvivorRatio=8 :设置年轻代中Eden区与一个Survivor区的比值,默认为8
  • -XX:+UseAdaptiveSizePolicy :默认开启,自动选择各区大小比例
    • JVM默认SurvivorRatio=8时,但是Eden区和S0区,S1区的比值实际是6:1:1,是由于这个参数开启造成,只要当程序启动时显式赋值为SurvivorRatio=8时才是真正的8:1:1,不管这个参数是否开启)
  • -XX:NewRatio=2 :设置老年代与年轻代(包括1个Eden和2个Survivor区)的比值
  • -XX:PretenureSizeThreadshold=1024 :设置让大于此阈值的对象直接分配在老年代,单位为字节;只对Serial、ParNew收集器有效
  • -XX:MaxTenuringThreshold=15 :默认值为15,新生代每次MinorGC后,还存活的对象年龄+1,当对象的年龄大于设置的这个值时就进入老年代
  • -XX:+PrintTenuringDistribution :让JVM在每次MinorGC后打印出当前使用的Survivor中对象的年龄分布
  • -XX:TargetSurvivorRatio :表示MinorGc结束后Survivor区域中占用空间的期望比例

方法区

  • 永久代
    • -XXXPermSize=256m :设置永久代初始值为256M
    • -XX:MaxPermSize=256m :设置永久代最大值为256M
  • 元空间
    • -XX:MetaspaceSize :初始空间大小
    • -XX:MaxMetaspaceSize :最大空间,默认没有限制
    • -XX:+UseCompressedOops :压缩对象指针
    • -XX:+UseCompressedClassPointers :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,若未指定,则默认与Java堆最大值一样

OOM相关

  • -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError :表示在内存出现OOM的时候,把Heap转存(Dump)到文件以便后续分析
  • -XX:+HeapDumpBeforeFullGC :表示在出现FullGC之前,生成Heap转储文件
  • -XX:HeapDumpPath= d:\heapdump.hprof :指定heap转存文件的存储路径为d盘下的heapdump.hprof文件,文件会名加1自增,如:heapdump.hprof.2
  • -XX:OnOutOfMemoryError :指定一个可行性程序或者脚本的路径,当发生OOM的时候,去执行这个脚本

说明:

对OnOutOfMemoryError的运维处理,以部署在linux系统/opt/Server目录下的Server.jar为例

  1. 在run.sh启动脚本中添加jvm参数,发生OOM时执行脚本:

-XX:OnOutOfMemoryError=/opt/Server/restart.sh

  1. restart.sh脚本
  • linux环境:
#!/bin/bash
pid=$(ps -ef|grep Server.jar|awk '{if($8=="java") {print $2}}')
kil1 -9 $pid
cd /opt/Server/;sh run.sh
复制代码
  • windows环境:
echo off
wmic process where Name= 'java.exe' delete
cd D:\Server
start run.bat
复制代码

垃圾回收器相关

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  • -XX:+PrintCommandLineFlags :查看命令行相关参数(包含使用的垃圾收集器)
  • jinfo - flag <相关垃圾回收器参数> <进程ID> :命令行指令查询使用情况
  • jdk8默认垃圾回收器:-XX:+UseParallelGC 即 Parallel Scavenge + Parallel Old
  • jdk11默认垃圾回收器:-XX:+UseG1GC

Serial回收器

  • Serial收集器作为HotSpot中Client模式下的默认新生代垃圾收集器。Serial old是运行在Client模式下默认的老年代的垃圾回收器。
  • -XX:+UseSerialGC :指定年轻代和老年代都使用串行收集器。等价于新生代用Serial GC,且老年代用Serial old GC。可以获得最高的单线程收集效率。

ParNew回收器

  • -XX:+UseParNewGC :手动指定使用ParNew收集器执行内存回收任务。它表示年轻代使用并行收集器,不影响老年代。
  • -XX:ParallelGCThreads=N :限制线程数量,默认开启和CPU数据相同的线程数。

Parallel回收器

  • -XX:+UseParallelGC :手动指定年轻代使用Paralle1并行收集器执行内存回收任务。
  • -XX:+UseParallelOldGC :手动指定老年代都是使用并行回收收集器。
    • 分别适用于新生代和老年代。默认jdk8是开启的。
    • 上面两个参数,默认开启一个,另一个也会被开启。(互相激活)
  • -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。
    • 在默认情况下,当CPU 数量小于8个,ParallelGCThreads的值等于CPU 数量。
    • 当CPU数量大于8个,ParallelGCThreads的值等于3+[5*CPU_Count]/8]。
  • -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。但是在服务器端,我们注重高并发,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:MaxGCPauseNillis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,已达到在堆大小、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 :手动指定使用CMS 收集器执行内存回收任务。
    • 开启该参数后会自动将-XX:+UseParNewGC打开。即:ParNew(Young区用)+CMS(Old区用)+serial old的组合。
  • -XX:CMSInitiatingOccupancyFraction :设置堆内存使用率的阙值,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,即当老年代的空间使用率达到68%时,会执行一次CMS回收。
    • JDK6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Ful1 GC的执行次数。
  • -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:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly :是否动态可调,用这个参数可以使CMS一直按CMSInitiatingOccupancyFraction设定的值启动
  • -XX:+CMSScavengeBeforeRemark :强制hotspot虚拟机在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:+CNSParallelInitialEnabled :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这个阶段

版本说明:

  • JDK9新特性:CMS被标记为Deprecate了(JEP291)
    • 如果对JDK9及以上版本的HotSpot虚拟机使用参数-XX:+UseConcMarkSweepGC来开启CMS收集器的话,用户会收到一个警告信息,提示CMS未来将会被废弃。
  • JDK14新特性:删除CMS垃圾回收器(JEP363)
    • 移除了CMS垃圾收集器,如果在JDK14中使用-XX:+UseConcMarkSweepGC的话,JVM不会报错,只是给出一个warning信息,但是不会exit。JVM会自动回退以默认GC方式启动JVM

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32NB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-XX:G1MaxNewSizePercent :新生代占用整个堆内存的最小百分比(默认5%)、最大百分比(默认60%)
  • -XX:G1ReservePercent=10 :保留内存区域,防止Survivor中的to区溢出

注意:G1收集器主要涉及到Mixed GC,Mixed GC会回收young区和部分old区。

G1关于Mixed GC调优常用参数:

  • -XX:InitiatingHeapOccupancyPercent :设置堆占用率的百分比(0到100)达到这个数值的时候触发global concurrent marking(全局并发标记),默认为45%。值为0表示间断进行全局并发标记。
  • -XX:G1MixedGCLiveThresholdPercent :设置old区的region被回收时候的对象占比,默认占用率为85%。只有old区的region中存活的对象占用达到了这个百分比,才会在Mixed GC中被回收。
  • -XX:G1HeapWastePercent :在global concurrent marking(全局并发标记)结束之后,可以知道所有的区有多少空间要被回收,在每次young GC之后和再次发生Mixed GC之前,会检查垃圾占比是否达到此参数,只有达到了,下次才会发生Mixed GC。
  • -XX:G1MixedGCCountTarget :一次global concurrent marking(全局并发标记)之后,最多执行Mixed GC的次数,默认是8。
  • -XX:G1OldCSetRegionThresholdPercent :设置Mixed GC收集周期中要收集的Old region数的上限。默认值是Java堆的10%

使用G1不建议设置堆大小和比例大小,让JVM自动适配,设置G1相关参数即可。

怎么选择垃圾回收器

  • 优先调整堆的大小让JVM自适应完成。
  • 如果内存小于100M.使用串行收集器
  • 如果是单核、单机程序,并且没有停顿时间的要求,串行收集器
  • 如果是多CPU、需要高吞吐量、允许停顿时间超过1秒,选择并行或者JVM自己选择
  • 如果是多CPU、追求低停顿时间,需快速响应(比如延迟不能超过1秒,如互联网应用),使用并发收集器。官方推荐G1,性能高。现在互联网的项目,基本都是使用G1。
  • 特定场景,特定分析

GC日志相关

  • -verbose:gc :输出gc日志信息,默认输出到标准输出
  • -XX:+PrintGC :等同于-verbose:gc表示打开简化的GC日志
  • -XX:+PrintGCDetails :在发生垃圾回收时打印内存回收详细的日志并在进程退出时输出当前内存各区域分配情况
  • -XX:+PrintGCTimeStamps :输出GC发生时的时间戳
  • -XX:+PrintGCDateStamps :输出GC发生时的时间戳(以日期的形式,如2021-10-04T21:53:59.234+0800)
  • -XX:+PrintHeapAtGC :每一次GC前和GC后,都打印堆信息
  • -Xloggc:<file> :把GC日志写入到一个文件中去,而不是打印到标准输出中
  • -XX:+TraceClassLoading : 监控类的加载
  • -XX:+PrintGCApplicationStoppedTime: 打印GC时线程的停顿时间
  • -XX:+PrintGCApplicationConcurrentTime : 垃圾收集之前打印出应用未中断的执行时间
  • -XX:+PrintReferenceGC : 记录回收了多少种不同引用类型的引用
  • -XX:+PrintTenuringDistribution : 让JVM在每次MinorGC后打印出当前使用的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 : GC日志文件的循环数目
  • -XX:GCLogFileSize=1M : 控制GC日志文件的大小

其他参数

  • -XX:+DisableExplicitGC :禁止hotspot执行System.gc(),默认禁用
  • -XX:ReservedCodeCacheSize=<n>[g|m|k]-XX:InitialCodeCacheSize=<n>[g|m|k] :指定编译代码缓存的大小
  • -XX:+UseCodeCacheFlushing :使用该参数让jvm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:+UseTLAB :使用TLAB,默认打开
  • -XX:+PrintTLAB :打印TLAB的使用情况
  • -XX:TLABSize :设置TLAB大小

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ava运行时中的其他组件,它允许本地和远程监控和管理运行的Java虚拟机。其中ManagementFactory这个类还是挺常用的。另外还有Runtime类也可以获取一些内存CPU核数等相关的数据。

通过这些api可以监控我们的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 static void main(String[] args) {
    System.out.println("=======================================================");
    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("最人可用总堆内有maxMemory " + Runtime.getRuntime().maxMemory() / 1024 / 1024 + "m");//最大可用总堆内存大小

}
复制代码

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