最全JVM内存调优详解

　　一、前提
　　JVM性能调优牵扯到各方面的取舍与平衡，往往是牵一发而动全身，需要全盘考虑各方面的影响。在优化时候，切勿凭感觉或经验主义进行调整，而是需要通过系统运行的客观数据指标，不断找到最优解。同时，在进行性能调优前，您需要理解并掌握以下的相关基础理论知识：
　　1、JVM垃圾收集器和垃圾回收算法
　　2、JVM性能监控常用工具和命令
　　3、JVM运行时数据区域
　　4、能够读懂gc日志
　　5、内存分配与回收策略二、JVM内存结构
　　从上图可以看出，整个JVM内存是由栈内存、堆内存和永久代构成。
　　年轻代（Newgeneration）edens0s1
　　堆内存年轻代老年代（Oldgeneration）
　　JDK1。8以前：JVM内存栈内存堆内存永久代
　　JDK1。8以后：由元空间取代了永久代，元空间并不在JVM中，而是使用本地内存。因此JVM内存栈内存堆内存1、栈内存
　　栈内存归属于单个线程，也就是每创建一个线程都会分配一块栈内存，而栈中存储的东西只有本线程可见，属于线程私有。
　　栈的生命周期与线程一致，一旦线程结束，栈内存也就被回收。
　　栈中存放的内容主要包括：8大基本类型对象的引用实例的方法
　　2、堆内存
　　堆内存是由年轻代和老年代构成，JDK1。8以后，永久代被元空间取代，使用直接内存，不占用堆内存。堆内存是Jvm中空间最大的区域，所有线程共享堆，所有的数组以及内存对象的实例都在此区域分配。我们常说的垃圾回收就是作用于堆内存。
　　Eden区占大容量，Survivor两个区占小容量，默认比例是8：1：13、永久代（元空间）
　　这个区域是常驻内存的。用来存放JDK自身携带的Class对象。Interface元数据，存储的是Java运行时的一些环境。这个区域不存在垃圾回收！关闭虚拟机就会释放这个区域的内存。
　　当发现系统中元空间占用内存比较大时，排查方向是否加载了大量的第三方jar包，Tomcat部署了太多应用，大量动态生成的反射类等。三、JVM常用参数
　　首先JVM内存限制于实际的最大物理内存，假设物理内存无限大的话，JVM内存的最大值跟操作系统有很大的关系。简单的说就32位处理器虽然可控内存空间有4GB，但是具体的操作系统会给一个限制，这个限制一般是2GB3GB（一般来说Windows系统下为1。5G2G，Linux系统下为2G3G），而64bit以上的处理器就不会有限制。1、堆大小设置
　　javaserverXmx4gXms4gXmn2gXss128k
　　Xmx4g：设置JVM最大可用内存为4g。
　　Xms4g：设置JVM最小可用内存为4g。一般配置为与Xmx相同，避免每次垃圾回收完成后JVM重新分配内存。
　　Xmn2g：设置年轻代大小为2G。整个堆大小年轻代大小年老代大小，所以增大年轻代后，将会减小年老代大小。
　　Xss128k：设置每个线程的堆栈大小。JDK5。0以后每个线程默认大小为1M，以前每个线程大小为256K。根据应用的线程所需内存大小进行调整。在相同物理内存下，减小这个值能生成更多的线程。
　　javaserverXmx4gXms4gXmn2gXss128kXX：NewRatio4XX：SurvivorRatio4XX：MaxMetaspaceSize16mXX：MaxTenuringThreshold0
　　XX：NewRatio4：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）。设置为4，则年轻代与年老代所占比值为1：4，年轻代占整个堆栈的15
　　XX：SurvivorRatio4：设置年轻代中Eden区与Survivor区的大小比值。设置为4，则两个Survivor区与一个Eden区的比值为2：4，一个Survivor区占整个年轻代的16
　　XX：MaxMetaspaceSize16m：设置元空间最大可分配大小为16m。
　　XX：MaxTenuringThreshold0：设置垃圾最大年龄。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率。2、垃圾回收器选择
　　JVM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。2。1吞吐量优先的并行收集器
　　javaserverXmx4gXms4gXmn2gXss128kXX：UseParallelGCXX：ParallelGCThreads20XX：UseParallelOldGCXX：UseAdaptiveSizePolicy
　　XX：UseParallelGC：选择垃圾收集器为并行收集器。此配置仅对年轻代有效。即上述配置下，年轻代使用并发收集，而年老代仍旧使用串行收集。
　　XX：ParallelGCThreads20：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。此值最好配置与处理器数目相等。
　　XX：UseParallelOldGC：配置年老代垃圾收集方式为并行收集。JDK6。0支持对年老代并行收集。
　　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。2。2响应时间优先的并发收集器
　　javaserverXmx4gXms4gXmn2gXss128kXX：ParallelGCThreads20XX：UseConcMarkSweepGCXX：UseParNewGCXX：CMSFullGCsBeforeCompaction5XX：UseCMSCompactAtFullCollection
　　XX：UseConcMarkSweepGC：设置年老代为并发收集
　　XX：UseParNewGC：设置年轻代为并行收集。可与CMS收集同时使用
　　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。
　　XX：UseCMSCompactAtFullCollection：打开对年老代的压缩。可能会影响性能，但是可以消除碎片3、其他辅助配置
　　GC日志打印
　　XX：PrintGC：输出形式：〔GC118250K113543K（130112K），0。0094143secs〕〔FullGC121376K10414K（130112K），0。0650971secs〕
　　XX：PrintGCDetails：输出形式：〔GC〔DefNew：8614K781K（9088K），0。0123035secs〕118250K113543K（130112K），0。0124633secs〕〔GC〔DefNew：8614K8614K（9088K），0。0000665secs〕〔Tenured：112761K10414K（121024K），0。0433488secs〕121376K10414K（130112K），0。0436268secs〕
　　OOM生成dump文件
　　XX：HeapDumpOnOutOfMemoryError表示jvm发生oom异常时，自动生成dump文件
　　XX：HeapDumpPath表示生成dump文件的存放目录四、内存溢出排查
　　一般来说内存溢出主要分为以下几类：
　　堆溢出（java。lang。OutOfMemoryError：Javaheapspace）
　　栈深度不够（java。lang。StackOverflowError）
　　栈线程数不够（java。lang。OutOfMemoryError：unabletocreatenewnativethread）
　　元空间溢出（java。lang。OutOfMemoryError：Metaspace）1、元空间溢出（java。lang。OutOfMemoryError：Metaspace）
　　Metaspace元空间主要是存储类的元数据信息，各种类描述信息，比如类名、属性、方法、访问限制等，按照一定的结构存储在Metaspace里。
　　一般来说，元空间大小是固定不变的。在出现溢出后，首先通过命令或监控工具（如下图）查看元空间大小，再检查是否XX：MaxMetaspaceSize配置太小导致。
　　如果发现元空间大小是持续上涨的，则需要检查代码是否存在大量的反射类加载、动态代理生成的类加载等导致。可以通过XX：TraceClassLoadingXX：TraceClassUnloading记录下类的加载和卸载情况，反推具体问题代码。
　　2、栈深度不够（java。lang。StackOverflowError）
　　引发StackOverFlowError的常见原因有：无限循环递归调用同一时间执行大量方法，资源耗尽方法中声明大量局部变量其它消耗栈资源的方法xss配置太小导致VMArgs：Xss128kpublicclassJavaStackSOF｛privateintstackLength1；publicvoidstackLeak（）｛stackLength；stackLeak（）；｝publicstaticvoidmain（String〔〕args）｛JavaStackSOFoomnewJavaStackSOF（）；try｛oom。stackLeak（）；｝catch（Throwablee）｛System。out。println（stacklength：oom。stackLength）；throwe；｝｝｝stacklength：2101Exceptioninthreadmainjava。lang。StackOverflowErroratcom。sandy。jvm。chapter02。JavaStackSOF。stackLeak（JavaStackSOF。java：13）atcom。sandy。jvm。chapter02。JavaStackSOF。stackLeak（JavaStackSOF。java：14）atcom。sandy。jvm。chapter02。JavaStackSOF。stackLeak（JavaStackSOF。java：14）3、栈线程数不够（java。lang。OutOfMemoryError：unabletocreatenewnativethread）
　　这类错误目前在生成系统只遇到过一次，原因是：linux系统中非root用户默认创建线程数最多是1024。解决办法是修改文件：etcsecuritylimits。d90nproc。conf
　　还有一种情况是xss配置太大，那么操作系统可创建的最大线程数太小导致，一般除非误操作是不会出现此问题的。4、堆溢出（java。lang。OutOfMemoryError：Javaheapspace）
　　堆溢出是常见也是最复杂的一种情况。导致堆溢出可能的情况有：堆内存配置太小超出预期的访问量：访问量飙升超出预期的数据量：系统中是否存在一次性提取大量数据到内存的代码内存泄漏
　　解决思路一般是：
　　一、堆dump文件获取
　　1、通过参数配置自动获取dump文件（推荐）
　　2、jmapdump：formatb，filefilename。hprofpid
　　二、MAT工具分析
　　1、分析大对象、堆中存储信息、可能存在的内存泄漏地方，便于定位问题位置五、JVM监控
　　常用的监控工具或命令有：jstack、jstat、jConsole、jvisualvm。监控指标主要是各内存区域大小是否合理、fullGC频率及耗时、youngGC耗时、线程数等。1、jstack
　　jstack主要用于打印线程堆栈信息，帮助问题的定位。一般配合topHpPID使用。
　　通过top命令发现某个java服务占用1234的CPU，如图：
　　通过topHpPID命令可以看到占用CPU比较高的线程，如图：
　　再次通过jstackPIDlog。txt，输出堆栈信息即可进行排查定位。2、jstat
　　jstat命令是分析JVM运行状况的常用命令。
　　jstatoptions
　　class用于查看类加载情况的统计
　　compiler用于查看HotSpot中即时编译器编译情况的统计
　　gc用于查看JVM中堆的垃圾收集情况的统计
　　gccapacity用于查看新生代、老生代及持久代的存储容量情况
　　gcmetacapacity显示metaspace的大小
　　gcnew用于查看新生代垃圾收集的情况
　　gcnewcapacity用于查看新生代存储容量的情况
　　gcold用于查看老生代及持久代垃圾收集的情况
　　gcoldcapacity用于查看老生代的容量
　　gcutil显示垃圾收集信息
　　gccause显示垃圾回收的相关信息（通gcutil），同时显示最后一次仅当前正在发生的垃圾收集的原因
　　printcompilation输出JIT编译的方法信息
　　以jstatgcutil为例：〔roothadoop〕jstatgcutil3346显示垃圾收集信息S0S1EOMCCSYGCYGCTFGCFGCTGCT52。970。0042。1013。9297。3998。0280。02000。0000。020S0：年轻代中第一个survivor（幸存区）已使用的占当前容量百分比S1：年轻代中第二个survivor（幸存区）已使用的占当前容量百分比E：年轻代中Eden（伊甸园）已使用的占当前容量百分比O：old代已使用的占当前容量百分比M：元数据区已使用的占当前容量百分比CCS：压缩类空间已使用的占当前容量百分比YGC：从应用程序启动到采样时年轻代中gc次数YGCT：从应用程序启动到采样时年轻代中gc所用时间（s）FGC：从应用程序启动到采样时old代（全gc）gc次数FGCT：从应用程序启动到采样时old代（全gc）gc所用时间（s）GCT：从应用程序启动到采样时gc用的总时间（s）3、jConsole
　　JConsole是基于JMX的可视化监视、管理工具。可以很方便的监视本地及远程服务器的java进程的内存使用情况。3。1被监控的程序运行时给虚拟机添加一些运行的参数
　　无需认证的远程监控配置
　　Dcom。sun。management。jmxremote。port60001监控的端口号
　　Dcom。sun。management。jmxremote。authenticatefalse关闭认证
　　Dcom。sun。management。jmxremote。sslfalse
　　Djava。rmi。server。hostname192。168。1。23。2客户端连接被监控程序
　　找到JDK安装路径，打开bin文件夹，双击jconsole。exe，在已经打开的JConsole界面操作连接新建连接选择远程进程输入远程主机IP和端口号点击连接
　　4、jvisualvm
　　jvisualvm与jConsole连接方式一致，连接后界面如下：