JVM实战-JVM性能分析以及调优分析

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1 JVM实战篇

1.1 JVM参数

1.1.1 标准参数

-version
-help
-server
-cp

1.1.2 -X参数

-Xint 解释执行
-Xcomp 第一次使用就编译成本地代码
-Xmixed 混合模式，JVM自己来决定

1.1.3 -XX参数

使用得最多的参数类型非标准化参数，相对不稳定，主要用于JVM调优和Debug

a.Boolean类型
格式：-XX:[+-]<name> +或-表示启用或者禁用name属性
比如：-XX:+UseConcMarkSweepGC 表示启用CMS类型的垃圾回收器
	 -XX:+UseG1GC 表示启用G1类型的垃圾回收器

** b.非Boolean类型
格式：-XX<name>=<value>表示name属性的值是value
比如：-XX:MaxGCPauseMillis=500

1.1.4 其他参数

-Xms1000等价于-XX:InitialHeapSize=1000
-Xmx1000等价于-XX:MaxHeapSize=1000
-Xss100等价于-XX:ThreadStackSize=100

1.1.5 查看参数

java -XX:+PrintFlagsFinal -version > flags.txt

1.1.6 设置参数的方式

开发工具中设置比如IDEA，eclipse
运行jar包的时候:java -XX:+UseG1GC xxx.jar
web容器比如tomcat，可以在脚本中的进行设置
通过jinfo实时调整某个java进程的参数(参数只有被标记为manageable的flags可以被实时修改)

1.1.7 实践和单位换算

1Byte(字节)=8bit(位)
1KB=1024Byte(字节)
1MB=1024KB
1GB=1024MB
1TB=1024GB

(1)设置堆内存大小和参数打印
	-Xmx100M -Xms100M -XX:+PrintFlagsFinal
(2)查询+PrintFlagsFinal的值
	:=true
(3)查询堆内存大小MaxHeapSize
	:= 104857600
(4)换算
104857600(Byte)/1024=102400(KB)
102400(KB)/1024=100(MB)
(5)结论
	104857600是字节单位

1.1.8 常用参数含义

JVM参数说明：JVM参数open in new window

调优堆栈内存-堆栈大小典型配置参数

配置参数	说明	示例
`-Xmx`	设置最大堆大小。	`-Xmx3550m`，设置JVM最大可用内存为3550 MB。
`-Xms`	设置JVM初始内存。	`-Xms3550m`，设置JVM初始内存为3550 MB。此值建议与`-Xmx`相同，避免每次垃圾回收完成后JVM重新分配内存。
`-Xmn`	设置年轻代大小。	`-Xmn2g`，设置年轻代大小为2 GB。整个JVM内存大小=年轻代大小+年老代大小+持久代大小。持久代一般固定大小为64 MB，所以增大年轻代后，将会减小年老代大小。此值对系统性能影响较大，Sun官方推荐配置为整个堆的3/8。
`-Xss`	设置线程的栈大小。	`-Xss128k`，设置每个线程的栈大小为128 KB。说明 JDK 5.0版本以后每个线程栈大小为1 MB，JDK 5.0以前版本每个线程栈大小为256 KB。请依据应用的线程所需内存大小进行调整。在相同物理内存下，减小该值可以生成更多的线程。但是操作系统对一个进程内的线程个数有一定的限制，无法无限生成，一般在3000个~5000个。
`-XX:NewRatio=n`	设置年轻代和年老代的比值。	`-XX:NewRatio=4`，设置年轻代（包括Eden和两个Survivor区）与年老代的比值（除去持久代）。如果设置为4，那么年轻代与年老代所占比值为1:4，年轻代占整个堆栈的1/5。
`-XX:SurvivorRatio=n`	年轻代中Eden区与两个Survivor区的比值。	`-XX:SurvivorRatio=4`，设置年轻代中Eden区与Survivor区的大小比值。如果设置为4，那么两个Survivor区与一个Eden区的比值为2:4，一个Survivor区占整个年轻代的1/6。
`-XX:MaxPermSize=n`	设置持久代大小。	`-XX:MaxPermSize=16m`，设置持久代大小为16 MB。
`-XX:MaxTenuringThreshold=n`	设置垃圾最大年龄。	`-XX:MaxTenuringThreshold=0`，设置垃圾最大年龄。如果设置为0，那么年轻代对象不经过Survivor区，直接进入年老代。对于年老代比较多的应用，提高了效率。如果将此值设置为较大值，那么年轻代对象会在Survivor区进行多次复制，增加了对象在年轻代的存活时间，增加在年轻代即被回收的概率。

调优回收器GC-吞吐量优先的GC典型配置参数

配置参数	说明	示例
`-XX:+UseParallelGC`	选择垃圾收集器为并行收集器。	`-Xmx3800m -Xms3800m -Xmn2g -Xss128k -XX:+UseParallelGC -XX:ParallelGCThreads=20`，`-XX:+UseParallelGC`此配置仅对年轻代有效，即在示例配置下，年轻代使用并发收集，而年老代仍旧使用串行收集。
`-XX:ParallelGCThreads`	配置并行收集器的线程数，即同时多少个线程一起进行垃圾回收。说明此值建议配置与处理器数目相等。	`-Xmx3800m -Xms3800m -Xmn2g -Xss128k -XX:+UseParallelGC -XX:ParallelGCThreads=20`，`-XX:ParallelGCThreads=20`表示配置并行收集器的线程数为20个。
`-XX:+UseParallelOldGC`	配置年老代垃圾收集方式为并行收集。说明 JDK 6.0支持对年老代并行收集。	`-Xmx3550m -Xms3550m -Xmn2g -Xss128k -XX:+UseParallelGC -XX:ParallelGCThreads=20 -XX:+UseParallelOldGC`，`-XX:+UseParallelOldGC`表示对年老代进行并行收集。
`-XX:MaxGCPauseMillis`	设置每次年轻代垃圾回收的最长时间，如果无法满足此时间，JVM会自动调整年轻代大小，以满足此值。	`-Xmx3550m -Xms3550m -Xmn2g -Xss128k -XX:+UseParallelGC -XX:MaxGCPauseMillis=100`，`-XX:MaxGCPauseMillis=100`设置每次年轻代垃圾回收的最长时间为100 ms。
`-XX:+UseAdaptiveSizePolicy`	设置此选项后，并行收集器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响应时该间或者收集频率，该值建议使用并行收集器时，并且一直打开。	`-Xmx3550m -Xms3550m -Xmn2g -Xss128k -XX:+UseParallelGC -XX:MaxGCPauseMillis=100 -XX:+UseAda`

响应时间优先的GC典型配置参数

配置参数	说明	示例
`-XX:+UseConcMarkSweepGC`	设置年老代为并发收集。说明配置了`-XX:+UseConcMarkSweepGC`，建议年轻代大小使用`-Xmn`设置。	`-Xmx3550m -Xms3550m -Xmn2g -Xss128k -XX:ParallelGCThreads=20 -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:+UseParNewGC`
`-XX:+UseParNewGC`	设置年轻代为并行收集。可与CMS收集同时使用。JDK 5.0以上版本，JVM根据系统配置自行设置，无需再设置此值。	`-Xmx3550m -Xms3550m -Xmn2g -Xss128k -XX:ParallelGCThreads=20 -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:+UseParNewGC`
`-XX:CMSFullGCsBeforeCompaction`	由于并发收集器不对内存空间进行压缩、整理，所以运行一段时间以后会产生“碎片”，使得运行效率降低。此值设置运行多少次GC以后对内存空间进行压缩、整理。	`-Xmx3550m -Xms3550m -Xmn2g -Xss128k -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:CMSFullGCsBeforeCompaction=5 -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection`，`-XX:CMSFullGCsBeforeCompaction=5`，表示运行GC5次后对内存空间进行压缩、整理。
`-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection`	打开对年老代的压缩。说明该值可能会影响性能，但是可以消除碎片。	`-Xmx3550m -Xms3550m -Xmn2g -Xss128k -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:CMSFullGCsBeforeCompaction=5 -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection`

用于辅助的GC典型配置参数

配置参数	说明
`-XX:+PrintGC`	用于输出GC日志。
`-XX:+PrintGCDetails`	用于输出GC日志。
`-XX:+PrintGCTimeStamps`	用于输出GC时间戳（JVM启动到当前日期的总时长的时间戳形式）。示例如下：`0.855: [GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 33280K->5118K(38400K)] 33280K->5663K(125952K), 0.0067629 secs] [Times: user=0.01 sys=0.01, real=0.00 secs]`
`-XX:+PrintGCDateStamps`	用于输出GC时间戳（日期形式）。示例如下：`2022-01-27T16:22:20.885+0800: 0.299: [GC pause (G1 Evacuation Pause) (young), 0.0036685 secs]`
`-XX:+PrintHeapAtGC`	在进行GC前后打印出堆的信息。
`-Xloggc:../logs/gc.log`	日志文件的输出路径。

全部参数查看：https://www.oracle.com/java/technologies/javase/vmoptions-jsp.htmlopen in new window

1.2 常用命令

1.2.1 jps

查看java进程

1.2.2 jinfo

(1)实时查看和调整JVM配置参数

(2)查看

jinfo -flag name PID 查看某个java进程的name属性的值

(3)修改

参数只有被标记为manageable的flags可以被实时修改
jinfo -flag [+|-] PID
jinfo -flag = PID

(4)查看曾经赋过值的一些参数

jinfo -flags PID

1.2.3 jstat

(1)查看虚拟机性能统计信息

(2)查看类装载信息

jstat -class PID 1000 10 查看某个java进程的类装载信息，每1000毫秒输出一次，共输出10次

(3)查看垃圾收集信息

jstat -gc PID 1000 10

1.2.4 jstack

(1)查看线程堆栈信息

(2)用法

jstack PID

(3) 排查死锁

DeadLockDemo

//运行主类
public class DeadLockDemo
{
    public static void main(String[] args)
    {
        DeadLock d1=new DeadLock(true);
        DeadLock d2=new DeadLock(false);
        Thread t1=new Thread(d1);
        Thread t2=new Thread(d2);
        t1.start();
        t2.start();
    }
}
//定义锁对象
class MyLock{
    public static Object obj1=new Object();
    public static Object obj2=new Object();
}
//死锁代码
class DeadLock implements Runnable{
    private boolean flag;
    DeadLock(boolean flag){
        this.flag=flag;
    }
    public void run() {
        if(flag) {
            while(true) {
                synchronized(MyLock.obj1) {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"----if获得obj1锁");
                    synchronized(MyLock.obj2) {
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"----if获得obj2锁");
                    }
                }
            }
        }
        else {
            while(true){
                synchronized(MyLock.obj2) {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"----否则获得obj2锁");
                    synchronized(MyLock.obj1) {
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"----否则获得obj1锁");

                    }
                }
            }
        }
    }
}

jstack 分析

1.2.5 jmap

(1)生成堆转储快照

(2)打印出堆内存相关信息

1.设置：-XX:+PrintFlagsFinal -Xms300M -Xmx300M
2.查看jmap -heap PID

(3)dump出堆内存相关信息、

jmap -dump:format=b,file=heap.hprof PID
jmap -dump:format=b,file=heap.hprof 44808

(4)要是在发生堆内存溢出的时候，能自动dump出该文件就好了

一般在开发中，JVM参数可以加上下面两句，这样内存溢出时，会自动dump出该文件

-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:HeapDumpPath=heap.hprof

设置堆内存大小: -Xms20M -Xmx20M
启动，然后访问localhost:9090/heap，使得堆内存溢出

(5)关于dump下来的文件

一般dump下来的文件可以结合工具来分析

1.3 常用工具

1.3.1 jconsole

JConsole工具是JDK自带的可视化监控工具。查看java应用程序的运行概况、监控堆信息、永久区使用情况、类加载情况等。

启动命令：jconsole

1.3.2 jvisualvm

启动命令：jvisualvm

1.3.2.1 监控本地Java进程

1.3.2.2 监控远端Java进程

比如监控远端tomcat，演示部署在阿里云服务器上的tomcat

(1)在visualvm中选中“远程”，右击“添加”

(2)主机名上写服务器的ip地址，比如31.100.39.63，然后点击“确定”

(3)右击该主机“31.100.39.63”，添加“JMX”[也就是通过JMX技术具体监控远端服务器哪个Java进程]

(4)要想让服务器上的tomcat被连接，需要改一下 bin/catalina.sh 这个文件

JAVA_OPTS="$JAVA_OPTS -Dcom.sun.management.jmxremote -
Djava.rmi.server.hostname=31.100.39.63 -Dcom.sun.management.jmxremote.port=8998
-Dcom.sun.management.jmxremote.ssl=false -
Dcom.sun.management.jmxremote.authenticate=true -
Dcom.sun.management.jmxremote.access.file=../conf/jmxremote.access -
Dcom.sun.management.jmxremote.password.file=../conf/jmxremote.password"

(5)在 ../conf 文件中添加两个文件jmxremote.access和jmxremote.password

jmxremote.access 文件
guest readonly
manager readwrite

jmxremote.password 文件
guest guest
manager manager

授予权限 : chmod 600 * jmxremot *

(6)将连接服务器地址改为公网ip地址

hostname -i 查看输出情况
172.26.225.240 172.17.0.1
vim /etc/hosts
172.26.255.240 31.100.39.63

(7)设置上述端口对应的阿里云安全策略和防火墙策略

(8)启动tomcat，来到bin目录

./startup.sh

(9)查看tomcat启动日志以及端口监听

tail -f ../logs/catalina.out
lsof -i tcp:8080

(10)查看8998监听情况，可以发现多开了几个端口

lsof -i:8998 得到PID
netstat -antup | grep PID

(11)在刚才的JMX中输入8998端口，并且输入用户名和密码则登录成功

端口:8998
用户名:manager
密码:manager

1.3.3 Arthas

github ：https://github.com/alibaba/arthasopen in new window

Arthas 是Alibaba开源的Java诊断工具，采用命令行交互模式，是排查jvm相关问题的利器。

1.3.3.1 下载安装

curl -O https://alibaba.github.io/arthas/arthas-boot.jar
java -jar arthas-boot.jar
# 然后可以选择一个Java进程

Print usage

java -jar arthas-boot.jar -h

1.3.3.2 常用命令

version:查看arthas版本号
help:查看命名帮助信息
cls:清空屏幕
session:查看当前会话信息
quit:退出arthas客户端
---
dashboard:当前进程的实时数据面板
thread:当前JVM的线程堆栈信息
jvm:查看当前JVM的信息
sysprop:查看JVM的系统属性
---
sc:查看JVM已经加载的类信息
dump:dump已经加载类的byte code到特定目录
jad:反编译指定已加载类的源码
---
monitor:方法执行监控
watch:方法执行数据观测
trace:方法内部调用路径，并输出方法路径上的每个节点上耗时
stack:输出当前方法被调用的调用路径

1.3.4 MAT

Java堆分析器，用于查找内存泄漏
Heap Dump，称为堆转储文件，是Java进程在某个时间内的快照
下载地址：https://www.eclipse.org/mat/downloads.phpopen in new window

1.3.4.1 Dump信息包含的内容

All Objects

Class, fields, primitive values and references

All Classes

Classloader, name, super class, static fields

Garbage Collection Roots

Objects defined to be reachable by the JVM

Thread Stacks and Local Variables

The call-stacks of threads at the moment of the snapshot, and per-frame information about local objects

1.3.4.2 获取Dump文件

手动

jmap -dump:format=b,file=heap.hprof 44808

自动

-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:HeapDumpPath=heap.hprof

1.3.4.3 使用

Histogram

Histogram可以列出内存中的对象，对象的个数及其大小

Class Name:类名称，java类名
Objects:类的对象的数量，这个对象被创建了多少个
Shallow Heap:一个对象内存的消耗大小，不包含对其他对象的引用
Retained Heap:是shallow Heap的总和，即该对象被GC之后所能回收到内存的总和

右击类名--->List Objects--->with incoming references--->列出该类的实例

右击Java对象名--->Merge Shortest Paths to GC Roots--->exclude all ...--->找到GC Root以及原因

Leak Suspects

查找并分析内存泄漏的可能原因

Reports--->Leak Suspects--->Details

Top Consumers

Top Consumers

1.3.5 GC日志分析工具

-XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCTimeStamps -XX:+PrintGCDateStamps
-Xloggc:gc.log

在线 http://gceasy.ioopen in new window
GCViewer

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# 1 JVM实战篇

# 1.1 JVM参数

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# 1.1.4 其他参数

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# 1.1.7 实践和单位换算

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# 1.3 常用工具

# 1.3.1 jconsole

# 1.3.2 jvisualvm

# 1.3.2.1 监控本地Java进程

# 1.3.2.2 监控远端Java进程

# 1.3.3 Arthas

# 1.3.3.1 下载安装

# 1.3.3.2 常用命令

# 1.3.4 MAT

# 1.3.4.1 Dump信息包含的内容

# 1.3.4.2 获取Dump文件

# 1.3.4.3 使用

# 1.3.5 GC日志分析工具

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