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JVM詳解及優化

阿新 • • 發佈：2019-01-14

1. JVM堆記憶體劃分

這兩天看到下面這篇文章的圖不錯。

JVM-Architecture

1.1 JDK7及以前的版本

JVM7

其中最上一層是Nursery記憶體，一個物件被建立以後首先被放到Nursery中的Eden內 
存中，如果存活期超兩個Survivor之後就會被轉移到長時記憶體中(Old Generation)中。

永久記憶體中存放著物件的方法、變數等元資料資訊。通過如果永久記憶體不夠，就會得到如下錯誤：

Java.lang.OutOfMemoryError: PermGen
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1.2 JDK8版本

JVM8

JDK8中把存放元資料中的永久記憶體從堆記憶體中移到了本地記憶體(native memory)中，這樣永久記憶體就不再佔用堆記憶體，它可以通過自動增長來避免JDK7以及前期版本中常見的永久記憶體錯誤(

Java.lang.OutOfMemoryError: PermGen)。

JDK8也提供了一個新的設定Matespace記憶體大小的引數：

-XX:MaxMetaspaceSize=128m
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注意：如果不設定JVM將會根據一定的策略自動增加本地元記憶體空間。如果你設定的元記憶體空間過小，你的應用程式可能得到以下錯誤：

java.lang.OutOfMemoryError: Metadata space
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2. JVM引數

-XX 引數被稱為不穩定引數，此類引數的設定很容易引起JVM效能上的差異。

不穩定引數語法規則：

  1. 布林型別

    -XX
     
    :+<option> '+'表示啟用該選項
    -XX:-<option> '-'表示關閉該選項
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  2. 數字型別

    -XX:<option>=<number>


# 可跟隨單位，例如：'m'或'M'表示兆位元組;'k'或'K'千位元組;'g'或'G'千兆位元組。32K與32768是相同大小的。
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  3. 字串型別

    -XX:<option>=<string>


# 通常用於指定一個檔案、路徑或一系列命令列表。例如：-XX:HeapDumpPath=./dump.core
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2.1 行為選項

選項 預設值 描述
-XX:-AllowUserSignalHandlers 限於Linux和Solaris預設關閉 允許為java程序安裝訊號處理器。
-XX:AltStackSize=16384 僅適用於Solaris，從5.0中刪除 備用訊號堆疊大小（以位元組為單位）
-XX:-DisableExplicitGC 預設關閉 禁止在執行期顯式地呼叫 System.gc()。
注意：你熟悉的程式碼裡沒呼叫System.gc()，不代表你依賴的框架工具沒在使用。
-XX:+FailOverToOldVerifier Java6新引入選項，預設啟用 如果新的Class校驗器檢查失敗，則使用老的校驗器。解決相容性問題。
關聯選項：-XX:+UseSplitVerifier
-XX:+HandlePromotionFailure Java1.5以前預設關閉
Java1.6後預設啟用		 新生代收集擔保，於年老代預留記憶體。
-XX:+MaxFDLimit 限於Solaris
預設啟用		 設定java程序可用檔案描述符為作業系統允許的最大值。
-XX:PreBlockSpin 預設10 控制多執行緒自旋鎖優化的自旋次數

前置選項：
-XX:+UseSpinning
-XX:-RelaxAccessControlCheck 預設關閉
Java1.6引入		 在Class校驗器中，放鬆對訪問控制的檢查。
作用與reflection裡的setAccessible類似。
-XX:+ScavengeBeforeFullGC 預設啟用 在Full GC前觸發一次Minor GC
-XX:+UseAltSigs 限於Solaris
預設啟用		 為了防止與其他傳送訊號的應用程式衝突，允許使用候補訊號替代 SIGUSR1和SIGUSR2。
-XX:+UseBoundThreads 限於Solaris
預設啟用		 繫結所有的使用者執行緒到核心執行緒。 減少執行緒進入飢餓狀態（得不到任何cpu time）的次數。
-XX:-UseConcMarkSweepGC 預設關閉
Java1.4引入		 啟用CMS低停頓垃圾收集器。
-XX:+UseGCOverheadLimit 預設啟用
Java1.6引入		 限制GC的執行時間。如果GC耗時過長，就拋OutOfMemoryError。
-XX:+UseLWPSynchronization 限於solaris, 預設啟用, Java1.4引入 使用輕量級程序（核心執行緒）替換執行緒同步。
-XX:-UseParallelGC -server時啟用, 其他情況下：預設關閉, Java1.4引入 為新生代使用並行清除，年老代使用單執行緒Mark-Sweep-Compact的垃圾收集器。
-XX:-UseParallelOldGC 預設關閉, Java1.5引入 為老年代和新生代都使用並行清除的垃圾收集器。開啟此選項將自動開啟-XX:+UseParallelGC 選項
-XX:-UseSerialGC -client時啟用, 預設關閉, Java1.5引入 使用序列垃圾收集器。
-XX:-UseSpinning Java1.4.2和1.5需要手動啟用, Java1.6預設已啟用 啟用多執行緒自旋鎖優化。

關聯選項：
-XX:PreBlockSpin=10
-XX:+UseTLAB Java1.4.2以前和使用-client選項時：預設關閉, 其餘版本預設啟用 啟用執行緒本地快取區(Thread Local)
-XX:+UseSplitVerifier Java1.5預設關閉, Java1.6預設啟用 使用新的Class型別校驗器 。

關聯選項: 
-XX:+FailOverToOldVerifier
-XX:+UseThreadPriorities 預設啟用 使用本地執行緒的優先順序。
-XX:+UseVMInterruptibleIO 限於solaris, 預設啟用, Java1.6引入 在solaris中，允許執行時中斷執行緒。

2.2 效能選項

選項 預設值 描述
-XX:+AggressiveOpts Java1.5 引入
預設關閉
Java1.6後預設開啟		 開啟編譯器效能優化。
-XX:CompileThreshold=10000 預設值：1000 通過JIT編譯器，將方法編譯成機器碼的觸發閥值，可以理解為呼叫方法的次數，例如調1000次，將方法編譯為機器碼。 [-client: 1,500]
-XX:LargePageSizeInBytes=4m 預設值：4m
amd64位：2m		 設定堆記憶體的記憶體最大值。
-XX:MaxHeapFreeRatio=70 預設70 GC後，如果發現空閒堆記憶體佔到整個預估上限值的70%，則收縮預估上限值。
-XX:MaxNewSize=size 1.3.1 Sparc： 32m
1.3.1 x86： 2.5m		 新生代佔整個堆記憶體的最大值。從Java1.4開始, MaxNewSize成為 NewRatio的一個函式
-XX:MaxPermSize=64m Java1.5以後:：64 bit VMs會增大預設值的30%
1.4 amd64:：96m
1.3.1 -client: 32m
其他預設 64m		 Perm（俗稱方法區）佔整個堆記憶體的最大值。
-XX:MinHeapFreeRatio=40 預設值：40 GC後，如果發現空閒堆記憶體佔到整個預估上限值的40%，則增大上限值。
關聯選項：
-XX:MaxHeapFreeRatio=70
-XX:NewRatio=2 Sparc -client: 8 
x86 -server: 8 
x86 -client: 12 -client: 4 (1.3) 8 (1.3.1+) 
x86: 12 
其他:2		 新生代和年老代的堆記憶體佔用比例。 例如2表示新生代佔年老代的1/2，佔整個堆記憶體的1/3。
-XX:NewSize=2m 5.0以後: 64 bit Vms 會增大預設值的30%
x86: 1m
x86, 5.0以後: 640k
其他:2.125m		 新生代預估上限的預設值。
-XX:ReservedCodeCacheSize=32m Solaris 64-bit, amd64, -server x86: 48m 
1.5.0_06之前, Solaris 64-bit 
amd64: 1024m 
其他：32m		 設定程式碼快取的最大值，編譯時用。
-XX:SurvivorRatio=8 Solaris amd64: 6 
Sparc in 1.3.1: 25 
Solaris platforms 5.0以前: 32 
其他：8		 Eden與Survivor的佔用比例。例如8表示，一個survivor區佔用 1/8 的Eden記憶體，即1/10的新生代記憶體，為什麼不是1/9？ 因為我們的新生代有2個survivor，即S1和S22。所以survivor總共是佔用新生代記憶體的 2/10，Eden與新生代的佔比則為 8/10。
-XX:TargetSurvivorRatio=50 預設值：50 實際使用的survivor空間大小佔比。預設是47%，最高90%。
-XX:ThreadStackSize=512 Sparc: 512 
Solaris x86: 320 (5.0以前 256) 
Sparc 64 bit: 
1024 Linux amd64: 1024 (5.0 以前 0) 
其他：512.		 執行緒堆疊大小
-XX:+UseBiasedLocking Java1.5 update 6後引入
預設關閉。
Java1.6預設啟用。		 啟用偏向鎖
-XX:+UseFastAccessorMethods 預設啟用 優化原始型別的getter方法效能。
-XX:-UseISM 預設啟用 啟用solaris的ISM
-XX:+UseLargePages Java1.5 update 5後引入
預設關閉
Java1.6預設啟用		 啟用大記憶體分頁。 

關聯選項：
-XX:LargePageSizeInBytes=4m
-XX:+UseMPSS Java1.4.1 之前預設關閉
其他版本預設啟用		 啟用solaris的MPSS，不能與ISM同時使用。
-XX:+UseStringCache 預設開啟 快取常用字串。
-XX:AllocatePrefetchLines=1 預設值：1 在使用JIT生成的預讀取指令分配物件後讀取的快取行數。如果上次分配的物件是一個例項則預設值是1，如果是一個數組則是3
-XX:AllocatePrefetchStyle=1 預設值：1 預讀取指令的生成程式碼風格
0- 無預讀取指令生成 
1-在每次分配後執行預讀取命令 
2-當預讀取指令執行後使用TLAB()分配水印指標來找回入口
-XX:+UseCompressedStrings Java1.6 update 21引入 其中，對於不需要16位字元的字串，可以使用byte[] 而非char[]。對於許多應用，這可以節省記憶體，但速度較慢（5％-10％）
-XX:+OptimizeStringConcat Java1.6 update 20引入 在可能的情況下優化字串連線操作。

2.3 除錯選項

選項 預設值 描述
-XX:-CITime 預設啟用 列印JIT編譯器編譯耗時。
-XX:ErrorFile=./hs_err_pid.log Java1.6引入 如果JVM crashed，將錯誤日誌輸出到指定檔案路徑。
-XX:-ExtendedDTraceProbes Java6引入，限於solaris
預設關閉		 啟用dtrace診斷
-XX:HeapDumpPath=./java_pid.hprof 預設是java程序啟動位置 堆記憶體快照的儲存檔案路徑。
-XX:-HeapDumpOnOutOfMemoryError 預設關閉 在java.lang.OutOfMemoryError 異常出現時，輸出一個dump.core檔案，記錄當時的堆記憶體快照（見 -XX:HeapDumpPath 的描述）
-XX:OnError=”\;\” Java1.4引入 當java每丟擲一個ERROR時，執行指定命令列指令集。指令集是與OS環境相關的，在Linux下多數是.sh指令碼，windows下是.bat批處理。
-XX:OnOutOfMemoryError=”\;\” Java1.4.2 update 12和Java6時引入 當第一次發生java.lang.OutOfMemoryError 時，執行指定命令列指令集。指令集是與OS環境相關的，在linux下多數是.sh指令碼，windows下是.bat批處理。
-XX:-PrintClassHistogram 預設關閉 在Windows下, 按ctrl-break或Linux下是執行kill -3（傳送SIGQUIT訊號）時，列印class柱狀圖。 
jmap -histo pid也實現了相同的功能。
-XX:-PrintConcurrentLocks 預設關閉 在thread dump的同時，列印java.util.concurrent的鎖狀態。
jstack -l pid 也同樣實現了同樣的功能。
-XX:-PrintCommandLineFlags Java1.5 引入，預設關閉 Java啟動時，往stdout列印當前啟用的非穩態jvm options。 
例如： 
-XX:+UseConcMarkSweepGC 
-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError 
-XX:+DoEscapeAnalysis
-XX:-PrintCompilation 預設關閉 往stdout列印方法被JIT編譯時的資訊。
-XX:-PrintGC 預設關閉 開啟GC日誌列印。
顯示結果例如： 
[Full GC 131115K->7482K(1015808K), 0.1633180 secs] 
該選項可通過
com.sun.management.HotSpotDiagnosticMXBean API 和 jconsole 動態啟用。
-XX:-PrintGCDetails Java1.4引入，預設關閉 列印GC回收的詳細資訊。 
顯示結果例如： 
[Full GC (System) [Tenured: 0K->2394K(466048K), 0.0624140 secs] 30822K->2394K(518464K), [Perm : 10443K->10443K(16384K)], 0.0625410 secs] [Times: user=0.05 sys=0.01, real=0.06 secs] 
該選項可通過
com.sun.management.HotSpotDiagnosticMXBean API 和 jconsole 動態啟用。
-XX:-PrintGCTimeStamps 預設關閉 列印GC停頓耗時。 
顯示結果例如： 2.744: [Full GC (System) 2.744: [Tenured: 0K->2441K(466048K), 0.0598400 secs] 31754K->2441K(518464K), [Perm : 10717K->10717K(16384K)], 0.0599570 secs] [Times: user=0.06 sys=0.00, real=0.06 secs] 
該選項可通過
com.sun.management.HotSpotDiagnosticMXBean API 和 jconsole 動態啟用。
-XX:-PrintTenuringDistribution 預設關閉 列印物件的存活期限資訊。 
顯示結果例如： [GC Desired survivor size 4653056 bytes, new threshold 32 (max 32) - age 1: 2330640 bytes, 2330640 total - age 2: 9520 bytes, 2340160 total 204009K->21850K(515200K), 0.1563482 secs] 
Age1,2表示在第1和2次GC後存活的物件大小。
-XX:-TraceClassLoading 預設關閉 列印class裝載資訊到stdout。記Loaded狀態。 
例如： [Loaded java.lang.Object from /opt/taobao/install/jdk1.6.0_07/jre/lib/rt.jar]
-XX:-TraceClassLoadingPreorder 1.4.2引入，預設關閉 按class的引用/依賴順序列印類裝載資訊到stdout。不同於 TraceClassLoading，本選項只記 Loading狀態。 
例如： [Loading java.lang.Object from /home/confsrv/jdk1.6.0_14/jre/lib/rt.jar]
-XX:-TraceClassResolution 1.4.2引入，預設關閉 列印所有靜態類，常量的程式碼引用位置。用於debug。 
例如： 
RESOLVE java.util.HashMap java.util.HashMapEntryHashMap.java:209<br>說明HashMap類的209行引用了靜態

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