浅谈JVM的优化
前言
前面我们了解过JVM中堆的GC分代回收机制，在运行Java程序时，我们可以使用JVM的参数对程序的执行过程进行优化，以达到更优的内存配置和GC配置，从而提高程序的性能和稳定性。
JVM的参数
JVM的参数分为三种：
标准参数
非标准参数
非稳定参数
标准参数以-开头，如：java -version、java -jar等，通过java -help可以查询所有的标准参数，本章不具体讨论。
非标准参数以-X开头，是标准参数的扩展，输入：java -X可以查询所有非标准参数。我们可以通过设置非标准参数来配置堆的内存分配，常用的非标准参数有：
-Xmn新生代内存的最大值，包括Eden区和两个Survivor区的总和，写法如：-Xmn1024，-Xmn1024k，-Xmn1024m，-Xmn1g 。
-Xms堆内存的最小值，默认值是总内存/64（且小于1G），默认情况下，当堆中可用内存小于40%(这个值可以用-XX: MinHeapFreeRatio 调整，如-X:MinHeapFreeRatio=30)时，堆内存会开始增加，一直增加到-Xmx的大小。
-Xmx堆内存的最大值，默认值是总内存/64（且小于1G），如果Xms和Xmx都不设置，则两者大小会相同，默认情况下，当堆中可用内存大于70%时，堆内存会开始减少，一直减小到-Xms的大小；
整个堆的大小=年轻代大小+年老代大小，堆的大小不包含持久代大小，如果增大了年轻代，年老代相应就会减小，官方默认的配置为年老代大小/年轻代大小=2/1左右；
建议在开发测试环境可以用Xms和Xmx分别设置最小值最大值，但是在线上生产环境，Xms和Xmx设置的值必须一样，原因与年轻代一样——防止抖动；
-Xss每个线程的栈内存，默认1M，一般来说是不需要改的。
-Xrs减少JVM对操作系统信号的使用。
-Xprof跟踪正运行的程序，并将跟踪数据在标准输出输出；适合于开发环境调试。
-Xnoclassgc关闭针对class的gc功能；因为其阻止内存回收，所以可能会导致OutOfMemoryError错误，慎用；
-Xincgc开启增量gc（默认为关闭）；这有助于减少长时间GC时应用程序出现的停顿；但由于可能和应用程序并发执行，所以会降低CPU对应用的处理能力。
-Xloggc:file与-verbose:gc功能类似，只是将每次GC事件的相关情况记录到一个文件中，文件的位置最好在本地，以避免网络的潜在问题。
非稳定参数，以-XX开头，官方介绍这些参数是不稳定的，但往往在进行JVM优化时，这些参数能起到重要作用。
非稳定参数分为三类：
性能参数：用于JVM的性能调优和内存分配控制，如内存大小的设置；
行为参数：用于改变JVM的基础行为，如GC的方式和算法的选择；
调试参数：用于监控、打印、输出jvm的信息；
使用方法有三种：
-XX:+<选项> 启用选项
-XX:-<选项> 不启用选项
-XX:<选项>=<数值> 给选项设置一个数字类型值，如 32k, 1024m, 2g
-XX:<选项>=<字符串> 给选项设置一个字符串值，如
-XX:HeapDumpPath=./dump.core
常用性能参数：
| 参数及其默认值 | 描述 |
| -XX:NewSize=2.125m | 新生代对象生成时占用内存的默认值 |
| -XX:MaxNewSize=size | 新生成对象能占用内存的最大值 |
| -XX:MaxPermSize=64m | 方法区所能占用的最大内存（非堆内存） |
| -XX:PermSize=64m | 方法区分配的初始内存 |
| -XX:MaxTenuringThreshold=15 | 对象在新生代存活区切换的次数（坚持过MinorGC的次数，每坚持过一次，该值就增加1），大于该值会进入老年代 |
| -XX:MaxHeapFreeRatio=70 | GC后java堆中空闲量占的最大比例，大于该值，则堆内存会减少 |
| -XX:MinHeapFreeRatio=40 | GC后java堆中空闲量占的最小比例，小于该值，则堆内存会增加 |
| -XX:NewRatio=2 | 新生代内存容量与老生代内存容量的比例 |
| -XX:ReservedCodeCacheSize= 32m | 保留代码占用的内存容量 |
| -XX:ThreadStackSize=512 | 设置线程栈大小，若为0则使用系统默认值 |
| -XX:LargePageSizeInBytes=4m | 设置用于Java堆的大页面尺寸 |
| -XX:PretenureSizeThreshold= size | 大于该值的对象直接晋升入老年代（这种对象少用为好） |
| -XX:SurvivorRatio=8 | Eden区域Survivor区的容量比值，如默认值为8，代表Eden：Survivor1：Survivor2=8:1:1 |
常用行为参数：
| 参数及其默认值 | 描述 |
| -XX:-UseSerialGC | 启用串行GC，即采用Serial+Serial Old模式 |
| -XX:-UseParallelGC | 启用并行GC，即采用Parallel Scavenge+Serial Old收集器组合（-Server模式下的默认组合） |
| -XX:GCTimeRatio=99 | 设置用户执行时间占总时间的比例（默认值99，即1%的时间用于GC） |
| -XX:MaxGCPauseMillis=time | 设置GC的最大停顿时间（这个参数只对Parallel Scavenge有效） |
| -XX:+UseParNewGC | 使用ParNew+Serial Old收集器组合 |
| -XX:ParallelGCThreads | 设置执行内存回收的线程数，在+UseParNewGC的情况下使用 |
| -XX:+UseParallelOldGC | 使用Parallel Scavenge +Parallel Old组合收集器 |
| -XX:+UseConcMarkSweepGC | 使用ParNew+CMS+Serial Old组合并发收集，优先使用ParNew+CMS，当用户线程内存不足时，采用备用方案Serial Old收集。 |
| -XX:-DisableExplicitGC | 禁止调用System.gc()；但jvm的gc仍然有效 |
| -XX:+ScavengeBeforeFullGC | 新生代GC优先于Full GC执行 |
常用调试参数：
| 参数及其默认值 | 描述 |
| -XX:-CITime | 打印消耗在JIT编译的时间 |
| -XX:ErrorFile=./hs_err_pid<pid>.log | 保存错误日志或者数据到文件中 |
| -XX:-ExtendedDTraceProbes | 开启solaris特有的dtrace探针 |
| -XX:HeapDumpPath=./java_pid<pid>.hprof | 指定导出堆信息时的路径或文件名 |
| -XX:-HeapDumpOnOutOfMemoryError | 当首次遭遇OOM时导出此时堆中相关信息 |
| -XX:OnError=”<cmd args>;<cmd args>” | 出现致命ERROR之后运行自定义命令 |
| -XX:OnOutOfMemoryError=”<cmd args>;<cmd args>” | 当首次遭遇OOM时执行自定义命令 |
| -XX:-PrintClassHistogram | 遇到Ctrl-Break后打印类实例的柱状信息，与jmap -histo功能相同 |
| -XX:-PrintConcurrentLocks | 遇到Ctrl-Break后打印并发锁的相关信息，与jstack -l功能相同 |
| -XX:-PrintCommandLineFlags | 打印在命令行中出现过的标记 |
| -XX:-PrintCompilation | 当一个方法被编译时打印相关信息 |
| -XX:-PrintGC | 每次GC时打印相关信息 |
| -XX:-PrintGC Details | 每次GC时打印详细信息 |
| -XX:-PrintGCTimeStamps | 打印每次GC的时间戳 |
| -XX:-TraceClassLoading | 跟踪类的加载信息 |
| -XX:-TraceClassLoadingPreorder | 跟踪被引用到的所有类的加载信息 |
| -XX:-TraceClassResolution | 跟踪常量池 |
| -XX:-TraceClassUnloading | 跟踪类的卸载信息 |
| -XX:-TraceLoaderConstraints | 跟踪类加载器约束的相关信息 |
常见的配置
典型的JVM配置：
java -Xmx2048m -Xms2048m -Xmn2g -Xss128k -XX:NewRatio=4 -XX:SurvivorRatio=4 -XX:MaxPermSize=16m -XX:MaxTenuringThreshold=0
参数说明：
-Xmx2048m ：堆的最大内存为2048M。
-Xms2048m ：堆的最小内存为2048m。最大内存和最小内存配置相同，以避免每次垃圾回收完成后JVM重新分配内存也就是抖动。
-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 + 持久代大小。持久代一般固定大小为64m，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，官方推荐配置为整个堆的3/8。
-Xss128k：设置每个线程的堆栈大小。JDK5.0以后每个线程堆栈大小为1M，以前每个线程堆栈大小为256K。
-XX:NewRatio=4:设置年轻代（包括Eden和两个Survivor区）与年老代的比例（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1/5
-XX:SurvivorRatio=4：设置年轻代中Eden区与Survivor区的大小比例。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1/6
-XX:MaxPermSize=16m:设置持久代大小为16m。
-XX:MaxTenuringThreshold=0：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。
GC的选择
JVM中有三种垃圾收集器：
串行收集器
性能不高，只适合数据不多的应用
并行收集器
能达到较高的吞吐量，适用于科学技术和后台处理等
并发收集器
能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
典型的JVM配置
1)
java -Xmx2048m -Xms2048m -Xmn2g -Xss128k -XX:+UseParallelGC -XX:ParallelGCThreads=20
说明：
-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:ParallelGCThreads=20：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。
2)
java -Xmx2048m -Xms2048m -Xmn2g -Xss128k -XX:ParallelGCThreads=20 -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:+UseParNewGC
-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。JDK5.0以上，JVM会根据系统配置自行设置，所以无需再设置此值。
调优总结
响应时间优先的应用
将年轻代尽量设置大，直到接近系统的最低响应时间限制（根据实际情况选择）。在此种情况下，年轻代收集发生的频率也是最小的。同时，减少到达年老代的对象。
年老代使用并发收集器，所以其大小需要小心设置，一般要考虑并发会话率和会话持续时间等一些参数。如果堆设置小了，可以会造成内存碎片、高回收频率以及应用暂停而使用传统的标记清除方式；如果堆大了，则需要较长的收集时间。
吞吐量优先的应用
将年轻代尽设置大量，可能到达Gbit的程度。因为对响应时间没有要求，垃圾收集可以并行进行，一般适合8CPU以上的应用。
一般吞吐量优先的应用都有一个很大的年轻代和一个较小的年老代。原因是，这样可以尽可能回收掉大部分短期对象，减少中期的对象，而年老代尽存放长期存活对象。