JVM调优

  在JVM启动参数中，可以设置跟内存、垃圾回收相关的一些参数设置，默认情况不做任何设置JVM会工作的很好，但对一些配置很好的Server和具体的应用必须仔细调优才能获得最佳性能。通过设置我们希望达到一些目标：

1.GC的时间足够的小

2.GC的次数足够的少

3.发生Full GC的周期足够的长

  前两个目前是相悖的，要想GC时间小必须要一个更小的堆，要保证GC次数足够少，必须保证一个更大的堆，我们只能取其平衡。

 

一.内存查看工具和GC日志分析

-XX:+printGCdetails 详细了解GC中的变化。

-XX:+PrintGCTimeStamps 了解这些垃圾收集发生的时间，自JVM启动以后以秒计量。

-Xloggc:/usr/aaa/dump/heap_trace.txt 将日志信息输出到log

-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError 控制OutOfMemoryError时打印堆的信息

-XX:HeapDumpPath Heap Dump文件的路径,其中不设-XX:HeapDumpPath时，dump出的文件在/tomcat_home/bin目录下

-XX:+PrintHeapAtGC 在进行GC的前后打印出堆的信息

-verbose.gc 显示GC的操作内容。打开它，可以显示最忙和最空闲收集行为发生的时间、收集前后的内存大小、收集需要的时间等。

-XX:+PrintClassHistogram 打印出实例的数量以及空间大小

 

二．最大堆大小和最小堆大小

针对JVM堆的设置，一般可以通过-Xms -Xmx限定其最小、最大值，为了防止垃圾收集器在最小、最大之间收缩堆而产生额外的时间，我们通常把最大、最小设置为相同的值

 

三.针对新生代和旧生代的比例

更大的年轻代必然导致更小的年老代，大的年轻代会延长普通GC的周期，但会增加每次GC的时间；小的年老代会导致更频繁的Full GC

更小的年轻代必然导致更大年老代，小的年轻代会导致普通GC很频繁，但每次的GC时间会更短；大的年老代会减少Full GC的频率

建议新生代占整个堆1/3合适，相关JVM参数如下：

-Xms:初始堆大小

-Xmx:最大堆大小

- Xmn:新生代大小

-XX:PermSize=n:持久代最大值

-XX:MaxPermSize=n:持久代最大值

-XX:NewRatio=n:设置新生代和旧生代的比值。如:为3，表示新生代与旧生代比值为1：3，新生代占整个新生代旧生代和的1/4。默认的比例（1:2）分配堆内存。

如何选择应该依赖应用程序对象生命周期的分布情况：如果应用存在大量的临时对象，应该选择更大的年轻代；如果存在相对较多的持久对象，年老代应该适当增大(比如使用了本地缓存)。但很多应用都没有这样明显的特性，在抉择时应该根据以下两点：

（A）本着Full GC尽量少的原则，让年老代尽量缓存常用对象，JVM的默认比例1：2也是这个道理

（B）通过观察应用一段时间，看其他在峰值时年老代会占多少内存，在不影响Full GC的前提下，根据实际情况加大年轻代，但应该给年老代至少预留1/3的增长空间。

 

四.Eden和Survivor的比例

如果Eden太小，会导致频繁GC

如果Eden太大，会导致大对象直接进入旧生代，降低对象在新生代存活时间

-XX:SurvivorRatio=n:新生代中Eden区与两个Survivor区的比值。注意Survivor区有两个。如：3，表示Eden：Survivor=3：2，一个Survivor区占整个年轻代的1/5

-XX:PretenureSizeThreshold：直接进入旧生代中的对象大小，设置此值后，大于这个参数的对象将直接在旧生代中进行内存分配。

-XX:MaxTenuringThreshold：对象转移到旧生代中的年龄，每个对象经历过一次新生代GC（Minor GC）后，年龄就加1，到超过设置的值后，对象转移到旧生代。

如果设置为0的话，则年轻代对象不经过Survivor区，直接进入年老代。对于年老代比较多的应用，可以提高效率。如果将此值设置为一个较大值，则年轻代对象会在Survivor区进行多次复制，这样可以增加对象再年轻代的存活时间，增加在年轻代即被回收的概论。

 

五.采用正确的垃圾收集器

VM给了三种选择：串行收集器、并行收集器、并发收集器，但是串行收集器只适用于小数据量的情况，所以这里的选择主要针对并行收集器和并发收集器。默认情况下，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启动时加入相应参数。JDK5.0以后，JVM会根据当前系统配置进行判断。

 

a.并行收集器设置

串行收集器在GC时会停止其他所有工作线程（stop-the-world），CPU利用率是最高的，所以适用于要求高吞吐量（throughput）的应用，但停顿时间（pause time）会比较长，所以对web应用来说就不适合，因为这意味着用户等待时间会加长。而并行收集器可以理解是多线程串行收集，在串行收集基础上采用多线程方式进行GC，很好的弥补了串行收集的不足，可以大幅缩短停顿时间（如下图表示的停顿时长高度，并发比并行要短），因此对于空间不大的区域（如young generation），采用并行收集器停顿时间很短，回收效率高，适合高频率执行。

 

吞吐量优先的并行收集器,主要以到达一定的吞吐量为目标，适用于科学技术和后台处理等。

-XX:+UseParallelOldGC 在多核、大内存的机器上，可以为年老代选择并行收集算法(默认为Serial单线程收集）

-XX:ParallelGCThreads=n 设置并行收集器收集时并行收集线程数

-XX:MaxGCPauseMillis=n 设置并行收集最大暂停时间，仅对ParallelScavenge生效

-XX:GCTimeRatio=n 设置垃圾回收时间占程序运行时间的百分比，仅对Parallel Scavenge生效

-XX:+UseAdaptiveSizePolicy 设置此选项后，并行收集器会自动选择年轻代区大小和相应的Survivor区比例，以达到目标系统规定的最低相应时间或者收集频率等，此值建议使用并行收集器时，一直打开。

 

b.并发收集器设置

并发收集器GC时GC线程和应用线程大部分时间是并发执行，只是在初始标记（initial mark）和二次标记（remark）时需要stop-the-world，这可以大大缩短停顿时间（pause time），所以适用于响应时间优先的应用，减少用户等待时间。由于GC是和应用线程并发执行，只有在多CPU场景下才能发挥其价值，在执行过程中还会产生新的垃圾floating garbage，如果等空间满了再开始GC，那这些新产生的垃圾就没地方放了，这时就会启动一次串行GC，等待时间将会很长，所以要在空间还未满时就要启动GC。mark和sweep操作会引起很多碎片，所以间隔一段时间需要整理整个空间，否则遇到大对象，没有连续空间也会启动一次串行GC。采用此收集器（如tenured generation），收集频率不能大，否则会影响到cpu的利用率，进而影响吞吐量。

响应时间优先的并发收集器,主要是保证系统的响应时间，减少垃圾收集时的停顿时间。适用于应用服务器、电信领域等。

-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction：默认设置下，CMS收集器在旧生代使用了68%的空间后就会被激活。此参数就是设置旧生代空间被使用多少后触发垃圾收集。注意要是CMS运行期间预留的内存无法满足程序需要，就会出现concurrent mode failure，这时候就会启用Serial Old收集器作为备用进行旧生代的垃圾收集。

这个参数设置很有技巧，基本上满足(Xmx-Xmn)*(100-CMSInitiatingOccupancyFraction)/100>=Xmn就不会出现promotion failed。

比如在我的应用中Xmx是6000，Xmn是500，那么Xmx-Xmn是5500M，也就是年老代有5500M，CMSInitiatingOccupancyFraction=90说明年老代到90%满的时候开始执行对年老代的并发垃圾回收（CMS），这时还剩10%的空间是5500*10%=550M，所以即使Xmn（也就是年轻代共500兆）里所有对象都搬到年老代里，550兆的空间也足够了，所以只要满足上面的公式，就不会出现垃圾回收时的promotion failed(晋升失败)

-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection：空间碎片过多是标记-清除算法的弊端，此参数设置在FULL GC后再进行一个碎片整理过程

-XX:CMSFullGCsBeforeCompaction：设置在若干次垃圾收集之后再启动一次内存碎片整理

较小堆引起的碎片问题
因为年老代的并发收集器使用标记、清除算法，所以不会对堆进行压缩。当收集器回收时，他会把相邻的空间进行合并，这样可以分配给较大的对象。但是，当堆空间较小时，运行一段时间以后，就会出现“碎片”，如果并发收集器找不到足够的空间，那么并发收集器将会停止，然后使用传统的标记、清除方式进行回收。如果出现“碎片”，可能需要进行以上配置。

 

六.线程堆栈的设置

线程堆栈的设置：每个线程默认会开启1M的堆栈，用于存放栈帧、调用参数、局部变量等，对大多数应用而言这个默认值太了，一般256K就足用。理论上，在内存不变的情况下，减少每个线程的堆栈，可以产生更多的线程，但这实际上还受限于操作系统。

-XX:ThreadStackSize 

-Xss

它们都用于用于设置每个线程的栈内存，默认1M。这两个参数在1.6以前，都是谁设置在后面，谁就生效；1.6版本以后，-Xss设置在后面，则以-Xss为准，-XXThreadStackSize设置在后面，则主线程以-Xss为准，其它线程以-XX:ThreadStackSize为准。