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對於 Java 開發的同學來說，JVM 效能優化可以說是比較難掌握的知識點。這不僅因為 JVM 效能優化需要掌握晦澀難懂的 JVM 知識，還因為 JVM 效能優化很難有使用場景。這導致了許多人對 JVM 效能優化不熟悉，感覺就像是空中樓閣的天物一樣不可觸及。這幾天工作中做了一次 JVM 效能優化，我想這對於 JVM 調優的初學者會有較大幫助。
背景
我們都知道 JVM 分為了新生代和老年代，並且我們在啟動應用的時候都會配置對應的引數，為應用程式執行的 JVM 調整記憶體大小。但我們都知道，很多時候我們都只是大致估計一個數，隨便填填，然後就上線了。
作者所在的公司同樣存在這種情況，JVM 記憶體大小基本上都設得挺大的，畢竟記憶體大總比記憶體溢位好，因此就造成了不少的記憶體浪費。所以作者收到的任務就是對所有的應用進行一次排查，調整合適的記憶體引數，優化 JVM 的效能。
調優實戰
要對應用進行 JVM 效能調優，那麼首先得知道其執行的情況。這就像去醫院看醫生，去開藥之前需要醫生先望聞問切一樣。在 Java 中，有很多方式可以觀察到 JVM 的內部情況，例如 JDK 提供的各種命令工作。作者所在公司使用的是 Prometheus 進行監控，因此我們可以直接在 Prometheus 上看到應用的 JVM 執行情況。
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Prometheus 面板中與 JVM 相關的主要有四塊內容：JVM Misc、JVM Memory Pools（Heap）、JVM Memory Pools（Non-Heap）、Garbage Collection。其中與我們此次較為相關的主要是：JVM Memory Pools（Heap）和 Garbage Collection。
JVM Memory Pools（Heap） 展示 JVM 堆記憶體的使用情況，主要包括了新生代的 Survivor 區、Eden Space 區、老年代。
Garbage Collection 展示 JVM 的垃圾回收情況，主要包括垃圾回收頻率（ops 表示一秒回收幾次，一般 0.5 是比較合理的值）、每次 GC 停頓時長（一般 80ms 以下是合理值）、分配到新生代/晉升老年代的記憶體。
我們要進行 JVM 效能優化，那麼最簡單的一個方法就是觀察 Garbage Collection 的 GC 頻率以及停頓時間，我們大致就能判斷出應用的記憶體利用效率。之後根據這兩個值的實際情況，將其調整到合理的範圍內，提高 JVM 的利用率。
如果一個應用的 GC 頻率只有 0.02，即每秒 GC 0.02 次，那麼需要 50 秒才 GC 一次，那麼其 GC 頻率是很低的。這時候很可能是分配了較大的新生代空間，這使得其很久才需要 GC 一次。這時候我們再看看其停頓時間，如果停頓時間也很短的話，那我們就可以判定該應用的記憶體有優化的空間。
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在這種情況下，一般都是縮小分配的新生代的空間。新生代空間一旦變小了，那麼其分配完的時間就會縮減。一旦空間被分配完，那麼就會啟動進行 GC 操作。我們就是通過調整 JVM 的記憶體空間，來提高 GC 的頻率，從而使其處於一個合理的空間。
在進行記憶體空間調整的時候，為了避免記憶體劇烈波動導致的問題，一般我們都是小步快跑地一點點調整。先調整一點試一試，沒太大問題之後再調整到目標值。 畢竟是生產環境，要是出了什麼叉子，那就得提桶跑路了，還是謹慎為好！
看到這裡，想必大家應該也知道怎麼做了。接下來無非就是調整 JVM 記憶體空間的三個引數（-Xmx -Xms -Xmn），使 GC 頻率與 GC 停頓時間處於合理的區間。
應用層面優化
除了 GC 頻率、GC 停頓時間，我們還能從應用的型別來分析 JVM 的記憶體消耗情況。
例如對於介面型別的系統來說，很多請求都是 1 秒中之內就結束。對於這種型別的請求，他們進入應用時會分配記憶體，結束時記憶體就會立刻被回收，留存下來的物件很少。這種應用的 JVM 記憶體情況大概是這樣的：新生代消耗比較大，並且隨著週期性回收記憶體，但老年代的記憶體消耗則更小。對於那些持續性處理的應用，例如持續時間長的應用處理。因為其存活時間較久，所以可能會有更多的物件晉升到老年代，因此老年代的記憶體消耗就比較大。
通過觀察 JVM 年輕代與老年代的記憶體消耗情況，再結合應用本身的特性，我們可以發現應用中不合理的地方，再對應用進行鍼對性的優化。例如：應用某個地方每次都會儲存大量的臨時資料到內容中，這樣就造成了 JVM 可能爆發 GC，從而導致應用卡頓。
總結
總結一下本篇文章的調優方法：通過觀察 GC 頻率和停頓時間，來進行 JVM 記憶體空間調整，使其達到最合理的狀態。調整過程記得小步快跑，避免記憶體劇烈波動影響線上服務。 這其實是最為簡單的一種 JVM 效能調優方式了，可以算是粗調吧。但 JVM 效能調優還有更多、更詳細的引數，後續有機會我們再聊聊。
此外，通過觀察 JVM 年輕代與老年代的情況，也可以幫助我們對應用進行鍼對性的優化，從而提升應用本身的效能。
如果你之前沒了解過 JVM 的基礎理論知識，那麼你可能看不懂這篇文章。那麼我推薦你看看我的「JVM 基礎入門系列」，文章由淺入深、循序漸進，可以讓你對 JVM 有個感性的理解。看完之後再來看這篇文章，你肯定有種豁然開朗的感覺！
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