【金秋打卡】第4天 JVM性能调优和监控

课程名称：Java生产环境下性能监控与调优详解

课程讲师：若鱼1919

课程内容：

JVM参数类型：

标准参数：

help，cp，server。client，classpath，showversion

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自己决定是否编译成本地代码

XX参数：

主要用于JVM调优和Debug

分类：

1.boolean类型

  格式：-XX[+/-]<name> 表示启用或者禁用name属性

2.非boolean类型

  格式:-XX<name>=<value> 表示name的值为value

-Xms相当于-XX:InitailHeapSize

-Xmx相当于-XX:MaxHeapSize

-Xss相当于-XX:ThreadStackSize

查看JVM运行时参数
-XX:+PrintFlagsInitial

-XX:+PrintFlagsFinal

-XX:+UnlockExperimentalVMOptions解锁实验参数

-XX:+UnlockDiagnosticVMOptions 解锁诊断参数

-XX:+PrintCommandLineFlags 打印命令行参数

= 默认值

：=被用户或者JVM修改后

jps用户查看java进程

jinfo查看Java进程的配置信息

jstat查看JVM统计信息(类装载，垃圾回收，JIT编译）

   jstat -class | -complier |-gc|-printcompliation

CCS:短指针启用，压缩类空间，32位指针的Class

CodeCache：JIT代码信息，JNI代码

Metaspace=Class,Package,Method,Field,字节码，常量池，符号引用等等

导出内存映像文件

内存溢出自动导出 -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError

                              -XX:HeapDumpPath=./

使用jmap命令手动导出

Jstack与线程状态

JVM的内存结构

  1.运行时数据区

      程序计数器：JVM支持多线程同时运行，每一个线程都有自己的PC Register,线程正在执行的方法叫做当前方法，如果是Java代码，PC Register里存放的就是当前正在执行的指令的地址，如果是C代码，则为空。

     虚拟机栈：是线程私有的，生命周期与线程相同。虚拟机栈描述的是Java方法执行的内存模型：每一个方法执行的同时都会创建一个栈帧，用于存储局部变量表，操作数栈，动态链接，方法出口等信息。每一个方法从调用到执行完成的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程。

   堆：是Java虚拟机管理内存最大的一块。堆是被所有线程共享的一块内存区域，在虚拟机启动时创建。在此内存区域的唯一目的就是存放对象实例，几乎所有的对象实例都在这里分配内存。java堆可以处于物理上不连续的内存空间，只要在逻辑上连续的即可。

   方法区：是各个线程共享的内存区域，它用于存储已被虚拟机加载的类信息，常量，静态变量，即时编译器编译后的代码等数据。虽然Java虚拟机规范把方法区描述为堆的一个逻辑部分，但它却有一个别名叫做非堆。

   运行时常量池：是方法区的一部分。Class文件中除了类的版本，字段，方法，接口等描述信息外，还有一项信息是常量池，用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用，这部分内容将在类加载后进入方法区的运行时常量中存放。

   本地方法栈：为虚拟机使用到的Native方法服务。

  常见垃圾回收算法 

  思想：枚举根节点，做可达性分析

  根节点：类加载器，Thread，虚拟机栈的本地变量表，static成员，常用引用，本地方法栈的变量等

  标记清除

     1.算法：算法分为“标记”和“清除”两个阶段：首先标记出所有需要回收的对象，在标记完成后统一回收所有

     2.缺点：效率不高，标记和清除的效率不高。产生碎片，碎片太多会导致提前GC。

  复制

      1.算法：它将可用内存按容量划分为大小相等的两块，每次使用其中一块。当这一块的内存用完了，就将还存活的对象复制到另一块上面，然后再把已经使用过的内存空间一次清理掉。

     2.优缺点：

        实现简单，运行高效，但是空间利用率低。

   标记整理

     1.算法：标记过程仍然与“标记-清除”算法一样，但后续步骤不是直接对可回收对象进行清理，而是让所有存活的对象都向一端移动，然后直接清理掉端边界以外的内存。

    2.优缺点：没有了内存碎片，但是整理内存比较耗时。

    分带垃圾回收

       1.young区用复制算法

       2.Old区用标记清除或者标记整理

    对象分配

       1.对象优先在Eden区分配

       2.大对象直接进入老年代：-XX：PretenureSizeThreshold

       3.长期存活对象进入老年代：-XX：MaxTenuringThreshold  -XX:+PrintTenuringDistribution -XX:TargetSurvivorRatio

垃圾收集器

  串行收集器Serial：Serial，Serial Old，用于嵌入式，执行串行收集器程序会停顿

    -XX:+UseSerialGC -XX:+UseSerialOldGC

  并行收集器Parallel：Parallel Scavenge，Parallel Old，吞吐量

    -XX:UseParallelGC,-XX:+UseParallelOldGC

   -XX:+UseParallelGC 手动开启，Server默认开启

    -XX:ParallelGCThreads=<N>多少个GC线程 CPU>8 N=5/8 Cpu<8 N=CPU

    并行收集器的自适应

          -XX:MaxGCPauseMills=<N>

          -XX:GCTimeRatio=<N>

          -Xmx<N>

      动态内存调整

        -XX:YoungGenerationSizeIncrement=Y

        -XX;TenuredGenerationSizeIncrement=T

        -XX:AdaptiveSizeDecrementScaleFactor=D

    Server模式下的默认收集器

  并发收集器Concurrent：CMS，G1，停顿时间

      JDK1.8包含两个CMS和G1收集器

      CMS：XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:UseParNewGC

             CMS垃圾收集过程

                   1.CMS initial mark：初试标记Root，STW

                   2.CMS concurrent mark：并发标记

                   3.CMS-concurrent-preclean：并发预清理

                   4.CMS remark：重新标记，STW

                   5.CMS concurrent sweep:并发清除

                   6.CMS-concurrent-reset：并发重置

              缺点：占用CPU，浮动垃圾，空间碎片

              相关参数：-XX:ConcGCThreads:并发线程数

                               -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection:FULL GC 之后压缩

                                -XX：CMSFullGCsBeforeCompaction：多少次FullGC之后压缩一次

                               -XX：CMSInitiatingOccupancyFraction：Old区存活对象达到多少出发FullGC

                                -XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly:是否动态调整

                               -XX：+CMSScavengeBeforeRemark：FullGC之前先做YGC

                               -XX：+CMSClassUnloadingEnabled：启用回收Perm区

      iCMS：适合于单核或者双核

      G1:-XX:+UseG1GC(推荐）（新生代和老生代收集器）

              如果对象超过region大小的一半，就要放到H区

               Region：

               STAB：Snapshot-At-The-Beginning，它是通过Root Tracing得到的，GC开始时候存活对象的快照

               Rset：记录了其他Region中对象引用本Region中对象的关系，属于points-into结构

              Young GC：1.新对象进入Eden区

                                   2.存活对象拷贝到Syrvivor区

                                   3.存活时间达到年龄阈值，对象晋升Old区

              MixedGC;不是FullGC，回收所有的Young和部分Old

                               InitiatingHeapOccupancyPercent：堆占有率达到这个数值则触发global concurrent marking ，默认45%

                               G1HeapWastePercent：在global concurrent marking结束之后，可以知道区有多少空间要被回收，在每次                                                                           YGC之后和再次发生Mixed GC之前，会检查垃圾占比是否达到此参数，只有达到                                                                           了，下次才会发生Mixed GC

                                G1MixedGCLiveThresholdPercent：Old区的region被回收的时候存活对象占比

                                G1MixedGCCountTarget：一次global concurrent marking之后，最多执行Mixed GC次数

                                G1OldCSetRegionThresholdPercent：一次Mixed GC中能被选入CSET的最多old区的region数量

             常用参数：1.-XX:+UseG1GC 开启G1

                               2.-XX：G1HeapRegionSize=n，region的大小，1-32M，最多2048个

                               3.-XX:MaxGCPauseMills=200 最大停顿时间

                               4.-XX：ParallelGCThreads=n SWT线程数

                               5.-XX:ConcGCThreads=n; 并发线程数=1/4*并行

                               6.-XX：G1ReservePercent=10保留防止to Space溢出

                               7.-XX：G1NewSizePercent，-XX：G1MaxNewSizePercent

最佳实践：1.年轻代大小：避免使用-Xmn，-XX：NewRatio等显示设置Young区大小，会覆盖暂停时间目标

                  2.暂停时间目标：暂停时间不要太严苛，其吞吐量目标是90%的应用程序时间和10%的垃圾回收时间，太严苛会影响吞吐量

是否需要切换到G1：

1.50%以上堆被存活对象占用

2.对象分配和晋升速度变化非常大

3.垃圾回收时间特别长，超过了一秒

  并行：指多条垃圾收集线程并行工作，但此时用户线程仍然处于等待状态。适合科学计算，后台处理等弱交互场景

  并发：指用户线程与垃圾收集线程同时执行（但不一定是并行的，可能会交替执行），垃圾收集线程执行的时候不会停顿用户程序的执行。适合对响应时间有要求的场景，如Web

  停顿时间：垃圾收集器做垃圾回收中断应用执行的时间 XX:MaxGCPauseMills

  吞吐量：花在垃圾收集的时间和花在应用时间的占比。XX:GCTimeRatio=<n>,垃圾时间收集占1/1+n

如何选择垃圾回收器

  1.优先调整堆的大小让服务器自己来选择

  2.如果内存小于100M,使用串行收集器

  3.如果是单核，并且没有停顿要求，串行或者JVM'自己来选择

  4.如果允许停顿时间超过一秒，选择并行或者JVM自己选

  5.如果响应时间最重要，并且不能超过一秒，使用并发收集器