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JVM調優(2)

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  1. 堆大小設置
    JVM 中最大堆大小有三方面限制:相關操作系統的數據模型(32-bt還是64-bit)限制;系統的可用虛擬內存限制;系統的可用物理內存限制。32位系統下,一般限制在1.5G~2G;64為操作系統對內存無限制。我在Windows Server 2003 系統,3.5G物理內存,JDK5.0下測試,最大可設置為1478m。
    典型設置:
    • java -Xmx3550m -Xms3550m -Xmn2g -Xss128k
      -
      Xmx3550m:設置JVM最大可用內存為3550M。
      -Xms3550m:設置JVM促使內存為3550m。此值可以設置與-Xmx相同,以避免每次垃圾回收完成後JVM重新分配內存。
      -Xmn2g
      :設置年輕代大小為2G。整個JVM內存大小=年輕代大小 + 年老代大小 + 持久代大小。持久代一般固定大小為64m,所以增大年輕代後,將會減小年老代大小。此值對系統性能影響較大,Sun官方推薦配置為整個堆的3/8。
      -Xss128k:設置每個線程的堆棧大小。JDK5.0以後每個線程堆棧大小為1M,以前每個線程堆棧大小為256K。更具應用的線程所需內存大小進行調整。在相同物理內存下,減小這個值能生成更多的線程。但是操作系統對一個進程內的線程數還是有限制的,不能無限生成,經驗值在3000~5000左右。
    • java -Xmx3550m -Xms3550m -Xss128k -XX:NewRatio=4 -XX:SurvivorRatio=4 -XX:MaxPermSize=16m -XX:MaxTenuringThreshold=0
      -XX:NewRatio=4
      :設置年輕代(包括Eden和兩個Survivor區)與年老代的比值(除去持久代)。設置為4,則年輕代與年老代所占比值為1:4,年輕代占整個堆棧的1/5
      -XX:SurvivorRatio=4:設置年輕代中Eden區與Survivor區的大小比值。設置為4,則兩個Survivor區與一個Eden區的比值為2:4,一個Survivor區占整個年輕代的1/6
      -XX:MaxPermSize=16m:設置持久代大小為16m。
      -XX:MaxTenuringThreshold=0:設置垃圾最大年齡。如果設置為0的話,則年輕代對象不經過Survivor區,直接進入年老代。對於年老代比較多的應用,可以提高效率。如果將此值設置為一個較大值,則年輕代對象會在Survivor區進行多次復制,這樣可以增加對象再年輕代的存活時間
      ,增加在年輕代即被回收的概論。
  2. 回收器選擇
    JVM給了三種選擇:串行收集器、並行收集器、並發收集器,但是串行收集器只適用於小數據量的情況,所以這裏的選擇主要針對並行收集器和並發收集器。默認情況下,JDK5.0以前都是使用串行收集器,如果想使用其他收集器需要在啟動時加入相應參數。JDK5.0以後,JVM會根據當前系統配置進行判斷。
    1. 吞吐量優先的並行收集器
      如上文所述,並行收集器主要以到達一定的吞吐量為目標,適用於科學技術和後臺處理等。
      典型配置
      • java -Xmx3800m -Xms3800m -Xmn2g -Xss128k -XX:+UseParallelGC -XX:ParallelGCThreads=20
        -XX:+UseParallelGC
        :選擇垃圾收集器為並行收集器。此配置僅對年輕代有效。即上述配置下,年輕代使用並發收集,而年老代仍舊使用串行收集。
        -XX:ParallelGCThreads=20
        :配置並行收集器的線程數,即:同時多少個線程一起進行垃圾回收。此值最好配置與處理器數目相等。
      • java -Xmx3550m -Xms3550m -Xmn2g -Xss128k -XX:+UseParallelGC -XX:ParallelGCThreads=20 -XX:+UseParallelOldGC
        -XX:+UseParallelOldGC
        :配置年老代垃圾收集方式為並行收集。JDK6.0支持對年老代並行收集。
      • java -Xmx3550m -Xms3550m -Xmn2g -Xss128k -XX:+UseParallelGC -XX:MaxGCPauseMillis=100
        -XX:MaxGCPauseMillis=100
        :設置每次年輕代垃圾回收的最長時間,如果無法滿足此時間,JVM會自動調整年輕代大小,以滿足此值。
      • java -Xmx3550m -Xms3550m -Xmn2g -Xss128k -XX:+UseParallelGC -XX:MaxGCPauseMillis=100 -XX:+UseAdaptiveSizePolicy
        -XX:+UseAdaptiveSizePolicy
        :設置此選項後,並行收集器會自動選擇年輕代區大小和相應的Survivor區比例,以達到目標系統規定的最低相應時間或者收集頻率等,此值建議使用並行收集器時,一直打開。
    2. 響應時間優先的並發收集器
      如上文所述,並發收集器主要是保證系統的響應時間,減少垃圾收集時的停頓時間。適用於應用服務器、電信領域等。
      典型配置
      • java -Xmx3550m -Xms3550m -Xmn2g -Xss128k -XX:ParallelGCThreads=20 -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:+UseParNewGC
        -XX:+UseConcMarkSweepGC:設置年老代為並發收集。測試中配置這個以後,-XX:NewRatio=4的配置失效了,原因不明。所以,此時年輕代大小最好用-Xmn設置。
        -XX:+UseParNewGC:設置年輕代為並行收集。可與CMS收集同時使用。JDK5.0以上,JVM會根據系統配置自行設置,所以無需再設置此值。
      • java -Xmx3550m -Xms3550m -Xmn2g -Xss128k -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:CMSFullGCsBeforeCompaction=5 -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection
        -XX:CMSFullGCsBeforeCompaction:由於並發收集器不對內存空間進行壓縮、整理,所以運行一段時間以後會產生“碎片”,使得運行效率降低。此值設置運行多少次GC以後對內存空間進行壓縮、整理。
        -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection:打開對年老代的壓縮。可能會影響性能,但是可以消除碎片
  3. 輔助信息
    JVM提供了大量命令行參數,打印信息,供調試使用。主要有以下一些:
    • -XX:+PrintGC
      輸出形式:[GC 118250K->113543K(130112K), 0.0094143 secs]

      [Full GC 121376K->10414K(130112K), 0.0650971 secs]

    • -XX:+PrintGCDetails
      輸出形式:[GC [DefNew: 8614K->781K(9088K), 0.0123035 secs] 118250K->113543K(130112K), 0.0124633 secs]

      [GC [DefNew: 8614K->8614K(9088K), 0.0000665 secs][Tenured: 112761K->10414K(121024K), 0.0433488 secs] 121376K->10414K(130112K), 0.0436268 secs]

    • -XX:+PrintGCTimeStamps -XX:+PrintGC:PrintGCTimeStamps可與上面兩個混合使用
      輸出形式:11.851: [GC 98328K->93620K(130112K), 0.0082960 secs]
    • -XX:+PrintGCApplicationConcurrentTime:打印每次垃圾回收前,程序未中斷的執行時間。可與上面混合使用
      輸出形式:Application time: 0.5291524 seconds
    • -XX:+PrintGCApplicationStoppedTime:打印垃圾回收期間程序暫停的時間。可與上面混合使用
      輸出形式:Total time for which application threads were stopped: 0.0468229 seconds
    • -XX:PrintHeapAtGC:打印GC前後的詳細堆棧信息
      輸出形式:
      34.702: [GC {Heap before gc invocations=7:
      def new generation total 55296K, used 52568K [0x1ebd0000, 0x227d0000, 0x227d0000)
      eden space 49152K, 99% used [0x1ebd0000, 0x21bce430, 0x21bd0000)
      from space 6144K, 55% used [0x221d0000, 0x22527e10, 0x227d0000)
      to space 6144K, 0% used [0x21bd0000, 0x21bd0000, 0x221d0000)
      tenured generation total 69632K, used 2696K [0x227d0000, 0x26bd0000, 0x26bd0000)
      the space 69632K, 3% used [0x227d0000, 0x22a720f8, 0x22a72200, 0x26bd0000)
      compacting perm gen total 8192K, used 2898K [0x26bd0000, 0x273d0000, 0x2abd0000)
      the space 8192K, 35% used [0x26bd0000, 0x26ea4ba8, 0x26ea4c00, 0x273d0000)
      ro space 8192K, 66% used [0x2abd0000, 0x2b12bcc0, 0x2b12be00, 0x2b3d0000)
      rw space 12288K, 46% used [0x2b3d0000, 0x2b972060, 0x2b972200, 0x2bfd0000)
      34.735: [DefNew: 52568K->3433K(55296K), 0.0072126 secs] 55264K->6615K(124928K)Heap after gc invocations=8:
      def new generation total 55296K, used 3433K [0x1ebd0000, 0x227d0000, 0x227d0000)
      eden space 49152K, 0% used [0x1ebd0000, 0x1ebd0000, 0x21bd0000)
      from space 6144K, 55% used [0x21bd0000, 0x21f2a5e8, 0x221d0000)
      to space 6144K, 0% used [0x221d0000, 0x221d0000, 0x227d0000)
      tenured generation total 69632K, used 3182K [0x227d0000, 0x26bd0000, 0x26bd0000)
      the space 69632K, 4% used [0x227d0000, 0x22aeb958, 0x22aeba00, 0x26bd0000)
      compacting perm gen total 8192K, used 2898K [0x26bd0000, 0x273d0000, 0x2abd0000)
      the space 8192K, 35% used [0x26bd0000, 0x26ea4ba8, 0x26ea4c00, 0x273d0000)
      ro space 8192K, 66% used [0x2abd0000, 0x2b12bcc0, 0x2b12be00, 0x2b3d0000)
      rw space 12288K, 46% used [0x2b3d0000, 0x2b972060, 0x2b972200, 0x2bfd0000)
      }
      , 0.0757599 secs]
    • -Xloggc:filename:與上面幾個配合使用,把相關日誌信息記錄到文件以便分析。
  4. 常見配置匯總
    1. 堆設置
      • -Xms:初始堆大小
      • -Xmx:最大堆大小
      • -XX:NewSize=n:設置年輕代大小
      • -XX:NewRatio=n:設置年輕代和年老代的比值。如:為3,表示年輕代與年老代比值為1:3,年輕代占整個年輕代年老代和的1/4
      • -XX:SurvivorRatio=n:年輕代中Eden區與兩個Survivor區的比值。註意Survivor區有兩個。如:3,表示Eden:Survivor=3:2,一個Survivor區占整個年輕代的1/5
      • -XX:MaxPermSize=n:設置持久代大小
    2. 收集器設置
      • -XX:+UseSerialGC:設置串行收集器
      • -XX:+UseParallelGC:設置並行收集器
      • -XX:+UseParalledlOldGC:設置並行年老代收集器
      • -XX:+UseConcMarkSweepGC:設置並發收集器
    3. 垃圾回收統計信息
      • -XX:+PrintGC
      • -XX:+PrintGCDetails
      • -XX:+PrintGCTimeStamps
      • -Xloggc:filename
    4. 並行收集器設置
      • -XX:ParallelGCThreads=n:設置並行收集器收集時使用的CPU數。並行收集線程數。
      • -XX:MaxGCPauseMillis=n:設置並行收集最大暫停時間
      • -XX:GCTimeRatio=n:設置垃圾回收時間占程序運行時間的百分比。公式為1/(1+n)
    5. 並發收集器設置
      • -XX:+CMSIncrementalMode:設置為增量模式。適用於單CPU情況。
      • -XX:ParallelGCThreads=n:設置並發收集器年輕代收集方式為並行收集時,使用的CPU數。並行收集線程數。


四、調優總結

  1. 年輕代大小選擇
    • 響應時間優先的應用盡可能設大,直到接近系統的最低響應時間限制(根據實際情況選擇)。在此種情況下,年輕代收集發生的頻率也是最小的。同時,減少到達年老代的對象。
    • 吞吐量優先的應用:盡可能的設置大,可能到達Gbit的程度。因為對響應時間沒有要求,垃圾收集可以並行進行,一般適合8CPU以上的應用。
  2. 年老代大小選擇
    • 響應時間優先的應用:年老代使用並發收集器,所以其大小需要小心設置,一般要考慮並發會話率會話持續時間等一些參數。如果堆設置小了,可以會造成內存碎片、高回收頻率以及應用暫停而使用傳統的標記清除方式;如果堆大了,則需要較長的收集時間。最優化的方案,一般需要參考以下數據獲得:
      • 並發垃圾收集信息
      • 持久代並發收集次數
      • 傳統GC信息
      • 花在年輕代和年老代回收上的時間比例
      減少年輕代和年老代花費的時間,一般會提高應用的效率
    • 吞吐量優先的應用:一般吞吐量優先的應用都有一個很大的年輕代和一個較小的年老代。原因是,這樣可以盡可能回收掉大部分短期對象,減少中期的對象,而年老代盡存放長期存活對象。
  3. 較小堆引起的碎片問題
    因為年老代的並發收集器使用標記、清除算法,所以不會對堆進行壓縮。當收集器回收時,他會把相鄰的空間進行合並,這樣可以分配給較大的對象。但是,當堆空間較小時,運行一段時間以後,就會出現“碎片”,如果並發收集器找不到足夠的空間,那麽並發收集器將會停止,然後使用傳統的標記、清除方式進行回收。如果出現“碎片”,可能需要進行如下配置:
    • -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection:使用並發收集器時,開啟對年老代的壓縮。
    • -XX:CMSFullGCsBeforeCompaction=0:上面配置開啟的情況下,這裏設置多少次Full GC後,對年老代進行壓縮

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