JVM性能调优

jps (JVM Process Status Tool)

• 用途：列出本地或远程主机上所有正在运行的Java应用程序的进程ID（JVM ID）和主类名。
• 语法：jps [-q] [hostid]
• 参数：
  • -q：只显示进程ID，不显示主类名。
  • hostid：可选参数，用于指定远程主机的IP或主机名。

jinfo (Configuration Info for Java)

• 用途：查询和更新运行中的Java应用程序的JVM配置参数。
• 语法：jinfo [option] pid
• 参数：
  • option：如-flag用于查询或设置标志，-sysprops用于打印系统属性。
  • pid：Java应用程序的进程ID。

jstat (JVM Statistics Monitoring Tool)

• 用途：监控JVM的运行时统计信息，如内存使用、类加载、垃圾回收等。
• 语法：jstat [option] pid [interval]
• 参数：
  • option：如-gcutil用于显示GC利用率，-gccapacity用于显示GC容量信息。
  • pid：Java应用程序的进程ID。
  • interval：可选参数，用于指定输出刷新间隔（毫秒）。

jstatd (JVM Statistics Daemon)

• 用途：在远程主机上启用jstat工具的远程监控功能，需要在远程主机上运行jstatd守护进程。
• 语法：jstatd [option]
• 参数：
  • option：如-Joption用于向守护进程JVM传递JVM选项。

jstack (Thread Stack Trace)

• 用途：获取正在运行的Java应用程序的所有线程的堆栈跟踪。
• 语法：jstack pid
• 参数：
  • pid：Java应用程序的进程ID。

jmap (Heap Memory Map)

• 用途：显示Java堆的内存映射，也可以生成堆转储文件。
• 语法：jmap [option] pid
• 参数：
  • option：如-histo用于显示对象直方图，-dump用于生成堆转储文件。
  • pid：Java应用程序的进程ID。

jhat (Heap Dump Analyzing Tool)

• 用途：分析由jmap生成的堆转储文件，提供一个HTTP服务器供浏览器访问。
• 语法：jhat [option] heapfile
• 参数：
  • option：如-Joption用于向jhat JVM传递JVM选项。
  • heapfile：由jmap生成的堆转储文件。

jcmd 是一个非常强大的命令行工具，用于控制和调试正在运行的Java应用程序。它可以执行各种操作，包括但不限于垃圾收集、线程堆栈转储、JVM配置查询、系统属性查看以及对HotSpot虚拟机的低级操作。jcmd 的功能类似于jinfo, jmap, jstack 等工具的组合，并且提供了更统一的接口来执行这些任务。

jcmd [options] <pid> | <remote id>

• <pid>：本地Java应用程序的进程ID。
• <remote id>：远程Java应用程序的标识符，格式为hostid:jid，其中jid是远程主机上的Java应用ID。
• [options]：具体的操作选项，例如GC.run、VM.command_line、Thread.print等。

常见操作:

• GC.run：强制执行一次垃圾回收。
• VM.command_line：显示JVM启动时的命令行参数。
• VM.system_properties：显示系统属性。
• Thread.print：打印所有线程的堆栈跟踪，相当于jstack的功能。
• HotSpot.Flag.print：显示所有HotSpot虚拟机的标志。
• HotSpot.Flag.<flag>：查询或设置特定的HotSpot虚拟机标志。

优点:

• 统一性：jcmd 提供了一个统一的接口来执行多种不同的JVM监控和管理任务。
• 灵活性：通过简单的命令行参数，可以执行复杂的操作，比如控制垃圾回收或者查看详细的JVM配置。
• 远程控制：支持对远程Java应用程序的监控和管理。

使用场景:

• 性能调试：当应用程序出现性能瓶颈时，可以通过jcmd 执行垃圾收集或查看线程堆栈来定位问题。
• 配置验证：检查应用程序的启动参数和系统属性是否符合预期。
• 故障排除：在应用程序崩溃或挂起时，通过jcmd 获取线程堆栈或系统状态信息来帮助诊断问题。

jcmd 的引入简化了Java应用程序的管理和调试过程，使得开发者和运维人员能够更加高效地处理与JVM相关的各种问题。

如果发现JDK安装目录下的bin文件夹中没有有visualvm或jvisualvm.exe文件，可能是因为：

1. JDK版本：从JDK 9开始，Oracle JDK不再捆绑VisualVM作为标准分发的一部分。这意味着如果您安装的是JDK 9或更高版本的Oracle JDK，您将不会在默认安装中找到VisualVM。然而，对于OpenJDK，某些构建仍然可能会包含VisualVM。

2. 安装类型：如果您选择了最小或自定义安装，可能在安装过程中没有选择包含VisualVM的选项。某些JDK的轻量级安装包可能不包含这个工具。

解决这个问题的方法通常是直接从Oracle或其他可信赖的来源下载VisualVM的独立版本。下载完成后，按照指示进行安装，并确保将其添加到您的PATH环境变量中，以便在任何位置都能运行它。

另外，如果您使用的是Linux或macOS系统，可以考虑使用包管理器（如apt、yum、brew等）来安装VisualVM。

最后，如果您使用的是IntelliJ IDEA、Eclipse或NetBeans等IDE，这些IDE通常也内置了类似VisualVM的性能监控和分析工具，可以作为替代方案。

1. 可视化GC日志：GCViewer将GC日志中的数据转换成图表，直观显示GC事件的频率、停顿时间、内存使用情况等。
2. GC性能分析：通过分析GC日志，GCViewer可以帮助识别性能瓶颈，如频繁的GC、长时间的Full GC等。
3. JVM配置优化：基于GC日志分析，GCViewer可以提供JVM参数调优建议，比如年轻代和老年代的大小、GC算法选择等。
4. 异常检测：能够检测出异常的GC行为，如内存泄漏、配置不当等问题。

• 串行回收器：适用于单核CPU的小型应用，使用 -XX:+UseSerialGC。
• 并行回收器：适用于多核CPU的场景，关注高吞吐量的应用，使用 -XX:+UseParallelGC 或 -XX:+UseParallelOldGC。
• 并发标记清扫回收器（CMS）：适用于对停顿时间敏感的应用，使用 -XX:+UseConcMarkSweepGC。
• G1回收器：适用于大堆内存的应用，具有可预测的停顿时间，使用 -XX:+UseG1GC。

• Serial：

  • 无特别参数，主要关注堆内存分配。

• Parallel：

  • -XX:ParallelGCThreads：设置并行GC线程的数量。
  • -XX:MaxGCPauseMillis：设置期望的最长GC停顿时间。

• CMS回收器：

  • -XX:CMSInitiatingOccupancyFraction：设置触发CMS收集的堆使用百分比。
  • -XX:CMSTriggerInterval：设置CMS收集的频率。

• G1回收器：

  • -XX:MaxGCPauseMillis：设置期望的最长GC停顿时间。
  • -XX:InitiatingHeapOccupancyPercent：设置触发混合GC的堆使用百分比。
  • -XX:G1ReservePercent：设置G1预留的内存百分比，用于防止堆耗尽。

1. 了解应用需求：分析你的应用在生产环境中需要多少内存。如果应用主要是CPU密集型而非内存密集型，你可能不需要很大的堆。如果应用需要处理大量数据，可能需要更大的堆。

2. 平衡初始和最大堆大小：通常推荐-Xms和-Xmx设置为相同的值，这样可以避免JVM在运行过程中动态调整堆大小，减少不必要的性能损耗。

3. 参考物理内存：一个好的起点是将-Xms和-Xmx设置为你机器物理内存的一定比例，例如，如果你的服务器有16GB的RAM，你可能希望设置-Xms和-Xmx为大约12GB的30%至50%，即3.6GB至8GB，具体取决于应用的需求和你是否需要保留内存给其他系统进程。

4. 监控和调优：在应用上线后，应使用性能监控工具（如VisualVM或JConsole）来监控JVM的内存使用情况，根据监控结果调整-Xms和-Xmx的值，直到找到最佳的配置。

-XX:PretenureSizeThreshold 和 -XX:MaxTenuringThreshold 是两个与对象晋升到老年代（Old Generation）有关的重要参数。它们分别控制了对象直接进入老年代的大小阈值和对象在年轻代（Young Generation）中经历的垃圾回收次数阈值，对于优化JVM的内存管理和垃圾回收行为具有重要作用。

-XX:PretenureSizeThreshold：

• 功能：此参数用于设置对象的大小阈值。如果一个新创建的对象大小超过了这个阈值，那么这个对象将直接在老年代中分配内存，而不是先在年轻代中分配。这样做的目的是为了避免大对象频繁在年轻代中进行复制，从而减少年轻代的垃圾回收开销。

• 默认值：在不同的JDK版本中，-XX:PretenureSizeThreshold的默认值可能不同。在一些版本中，它的默认值可能被设置为0，意味着默认情况下所有对象都会先在年轻代中分配，除非特别配置。

-XX:MaxTenuringThreshold：

• 功能：此参数用于设置对象在年轻代中经过多少次垃圾回收后将晋升到老年代。对象在年轻代中的每一次幸存（即未被垃圾回收）都会增加其“年龄”（Tenuring）。当对象的年龄达到-XX:MaxTenuringThreshold设定的值时，它将被移动到老年代。

• 默认值：-XX:MaxTenuringThreshold的默认值通常为15。这意味着默认情况下，一个对象必须在年轻代中幸存15次垃圾回收才能晋升到老年代。

-XX:G1NewSizePercent 和 -XX:G1MaxNewSizePercent 是Java虚拟机（JVM）中专用于G1（Garbage-First）垃圾收集器的参数，用于控制年轻代在堆总大小中所占的百分比。G1收集器旨在提供更可预测的暂停时间，同时尽量减少全局垃圾回收的频率和持续时间。

-XX:G1NewSizePercent

此参数用于设置初始年轻代（Young Generation）的大小占整个堆内存的百分比。它告诉JVM在启动时，年轻代应占据堆内存的多少比例。

-XX:G1MaxNewSizePercent

这个参数用于设置年轻代可以扩展到的最大百分比，即年轻代在堆内存中最大能占据的百分比。这在JVM运行期间，当需要更多内存时，年轻代可以增长到的最大值。

假设你希望年轻代在堆内存中的初始占比为5%，最大占比为60%，可以使用以下命令行参数：

java -XX:G1NewSizePercent=5 -XX:G1MaxNewSizePercent=60 yourApp.jar

• G1收集器将堆划分为多个固定大小的区域（Region），年轻代和老年代的概念在这里变得模糊，因为这些区域可以动态地分配给年轻代或老年代。因此，通过-XX:G1NewSizePercent和-XX:G1MaxNewSizePercent来控制年轻代的大小，实际上是在控制年轻代占据的Region数量和比例。

• 设置-XX:G1NewSizePercent和-XX:G1MaxNewSizePercent时，应考虑到应用程序的特性，比如对象的生命周期、内存使用模式等。如果应用程序产生大量短暂生存期的对象，可能需要增大年轻代的大小，以减少频繁的垃圾回收操作。

• 过大或过小的年轻代大小都可能影响性能。年轻代太小会导致频繁的Minor GC，而年轻代太大则可能导致Full GC的频率增加，因为G1收集器需要更多的Region来处理老年代的垃圾回收。

方法区（Method Area），在JDK 8及以前的版本中被称为永久代（Permanent Generation，PermGen），是JVM的一部分，用于存储类的信息、静态变量、常量池等内容。在JDK 8中，永久代被元空间（Metaspace）所替代，元空间的实现不再局限于JVM的堆内存中，而是使用本机的直接内存。

永久代（PermGen）相关的JVM参数

在JDK 8之前的版本中，可以使用以下参数来调整永久代的大小：

• -XX:PermSize=<size>：设置永久代的初始大小。例如，-XX:PermSize=64m 将永久代的初始大小设置为64MB。
• -XX:MaxPermSize=<size>：设置永久代的最大大小。例如，-XX:MaxPermSize=128m 将永久代的最大大小设置为128MB。

元空间（Metaspace）相关的JVM参数

在JDK 8及以后的版本中，永久代被元空间所替代，相关参数如下：

• -XX:MetaspaceSize=<size>：设置元空间的初始大小。元空间的大小并不是固定的，它会根据需要动态增长，但是初始大小会影响其增长速度。例如，-XX:MetaspaceSize=128m。
• -XX:MaxMetaspaceSize=<size>：设置元空间的最大大小。如果设置了这个参数，元空间的大小将不会超过这个值。如果不设置，元空间的大小将受到本机物理内存的限制。例如，-XX:MaxMetaspaceSize=256m。

调优策略

1. 监控元空间使用：使用JMX、VisualVM或JConsole等工具监控元空间的使用情况，以确定是否需要调整元空间的大小。

2. 初始大小调整：如果发现元空间经常接近其最大值或增长速度过快，可以适当增加-XX:MetaspaceSize的值，以减少元空间的频繁增长带来的开销。

3. 最大大小限制：如果应用的类信息量很大，可能会导致元空间耗尽物理内存，这时应设置-XX:MaxMetaspaceSize来限制元空间的最大大小，防止内存溢出。

4. 类卸载：如果应用中包含大量动态加载和卸载的类，可以考虑实现类的卸载机制，以便在不再需要类信息时将其从元空间中移除。

5. 类数据共享（CDS）：在JDK 8及以后的版本中，可以使用类数据共享（Class Data Sharing）来减少元空间的占用。CDS允许多个JVM实例共享相同的类信息，从而节省内存。

-XX:+UseCompressedOops

含义：此参数指示JVM使用压缩的对象指针（Ordinary Object Pointers，简称OOPs）。在64位JVM中，如果不启用该参数，对象指针会占用64位（即8字节）。启用后，JVM会使用32位（4字节）来表示对象指针，从而节省内存空间。

优点：

• 减少了内存占用，因为对象引用的开销降低。
• 有助于提高垃圾回收的效率，因为垃圾回收器处理的指针数量减少了。

适用场景：

• 高内存使用量的应用，尤其是那些具有大量对象引用的应用。
• 64位JVM环境下，以节省内存为主要目标时。

-XX:+UseStringDeduplication

含义：此参数启用字符串去重功能，这是JDK 8中引入的一个新特性。它会自动检测和删除字符串常量池中的重复字符串，从而减少内存消耗。

优点：

• 显著减少内存中的字符串常量池占用，尤其是当应用中存在大量相同字符串时。
• 改善应用的性能，因为减少了内存复制和比较的次数。

适用场景：

• 字符串处理密集型的应用，如文本分析、数据库连接池等。
• 应用中字符串重复率高的情况。

-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError 和 -XX:HeapDumpPath=<path>

• -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError：当JVM遇到OutOfMemoryError时，自动创建一个堆转储快照（heap dump）。
• -XX:HeapDumpPath=<path>：指定堆转储快照的保存路径。

优点：

• 在内存溢出时提供关键的诊断信息，帮助开发者定位问题。
• 快速获取应用运行时的内存使用情况，包括对象分布、大小等，便于问题排查和性能调优。

适用场景：

• 生产环境中，当应用出现不可预期的OutOfMemoryError时，为了快速定位问题。
• 开发和测试阶段，用于分析和预防潜在的内存泄漏。

逃逸分析：-XX:+DoEscapeAnalysis

含义：-XX:+DoEscapeAnalysis 参数开启逃逸分析（Escape Analysis），用于分析局部变量的生命周期和作用域，判断局部变量是否“逃逸”出方法的作用域，即是否被外部访问或存储到堆上。

• 逃逸分析（Escape Analysis）是一种强大的优化手段，它分析局部变量的使用模式，判断哪些变量可以安全地分配在栈上而不是堆上，从而减少垃圾收集的压力和提高程序的性能。
• 栈上分配（On-Stack Replacement, OSR）：基于逃逸分析的结果，JVM可以将不会逃逸出方法的局部变量分配在栈上，而不是在堆上分配，这样可以避免频繁的对象创建和垃圾回收。

标量替换：-XX:+EliminateAllocations

含义：-XX:+EliminateAllocations 参数用于开启标量替换（Scalar Replacement），旨在减少对象的创建，从而减少内存分配和垃圾收集的压力。

• 标量替换（Scalar Replacement）是指将对象字段替换为其原始类型的标量变量的过程。例如，如果一个对象仅包含几个简单的字段（如整数、浮点数等），JIT编译器可能会决定不创建整个对象，而是直接使用这些字段的值。这样可以避免不必要的对象创建和随后的垃圾回收开销，提高程序的运行效率。