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被虐后,分享一点点JVM调优原理相关的知识和经验原创

1年前
7395115

本文只介绍一些原理和思路的内容,希望对你与所帮助!‍

  • 先了解原理,然后在进行调优。
    一定要记住的是任何的调优都不是一蹴而就,不要指望改动一个参数就达到调优的目的,也不要仅仅改动了一个参数,就认为是做了调优。调优是在已有的资源和要达到的目标的前提上,进行权衡。

    从类加载到整个JVM的运行周期内大致流程和结构如下:
    image.png

从上图可以看到,JVM 可以划分为这些部分:

执行引擎,包括:GC、JIT 编译器

类加载子系统,这部分的问题,一般在开发过程中出现

JNI 部分,这部分问题一般在 JVM 之外

运行时数据区;Java 将内存分为 2 大块:堆内存和栈内存

首先我们要对上述的内容有一定的了解,从全局出发。看了上图,在调优中我们能做的也就是对运行时数据区进行一些操作,然后选择执行引擎用何种垃圾收集器对垃圾进行回收。

1、本文调优思路只针对JVM1.8,先看下JVM1.8内存模型

image.png

image.png

注意:JVM 线程占用的是系统空间,所以当JVM的堆内存越大,系统本身的内存就越少,自然可生成的线程数量就越少。

2、JVM调优,主要从两个方面考虑:堆内存大小配置和垃圾回收算法选择

# 设置堆内存
-Xmx4g -Xms4g 
# 指定 GC 算法
-XX:+UseG1GC -XX:MaxGCPauseMillis=50 
# 指定 GC 并行线程数
-XX:ParallelGCThreads=4 
# 打印 GC 日志
-XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCDateStamps 
# 指定 GC 日志文件
-Xloggc:gc.log 
# 指定 Meta 区的最大值
-XX:MaxMetaspaceSize=2g 
# 设置单个线程栈的大小
-Xss1m 
# 指定堆内存溢出时自动进行 Dump
-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError 
-XX:HeapDumpPath=/usr/local

3、JVM - GC类型组合以及适用场合

垃圾回收,分为Young区垃圾回收器,以及Old区垃圾回收器两部分,两部分需要组合使用:

新生代收集器:Serial、ParNew、Parallel Scavenge;

老年代收集器:Serial Old、Parallel Old、CMS;
image.png

serial:新生代收集器,是最早出现最成熟的收集器,单线程,独占式,GC时会stop the world 应用暂停。

ParNew :新生代收集器,是Serial 收集器的多线程版本,独占式,同样地GC时会stop the world 应用暂停。

Parallel Scavenge:新生代收集器, 独占式, 与ParNew相似,特点:吞吐量优先

CMS:(concurrent-mark-sweep),老年代收集器,非独占式,多个线程,标记并清除算法,响应时间优先,缺点是GC后不进行内存整理,会有内存碎片。

Serial Old:是Serial 的老年代版本,同样是单线程收集器, 独占式

Parallel Old  是Parallel Scavenge 收集器的老年代版本,多线程收集, 独占式

G1:备受期待的新一代垃圾收集器,可预测的停顿:这又是G1相对于CMS的一大优势,结合了Parallel Scavenge以及CMS两种收集器的优点,又摒弃了其缺陷, 非独占式

image.png
收集器的好坏,主要有两个指标:停顿时间和吞吐量

GC 选择的经验总结

image.png

综合来看,G1 是 JDK11 之前 HotSpot JVM 中最先进的准产品级(production-ready) 垃圾收集器。重要的是,HotSpot 工程师的主要精力都放在不断改进 G1 上面。在更新的 JDK 版本中,将会带来更多强大的功能和优化。

可以看到,G1 作为 CMS 的代替者出现,解决了 CMS 中的各种疑难问题,包括暂停时间的可预测性,并终结了堆内存的碎片化。对单业务延迟非常敏感的系统来说,如果 CPU 资源不受限制,那么 G1 可以说是 HotSpot 中最好的选择,特别是在最新版本的 JVM 中。当然这种降低延迟的优化也不是没有代价的:由于额外的写屏障和守护线程,G1 的开销会更大。如果系统属于吞吐量优先型的,又或者 CPU 持续占用 100%,而又不在乎单次 GC 的暂停时间,那么 CMS 是更好的选择。

  • 总之,G1 适合大内存,需要较低延迟的场景。

选择正确的 GC 算法,唯一可行的方式就是去尝试,并找出不合理的地方,一般性的指导原则:

  • 如果系统考虑吞吐优先,CPU 资源都用来最大程度处理业务,用 Parallel GC;
  • 如果系统考虑低延迟有限,每次 GC 时间尽量短,用 CMS GC;
  • 如果系统内存堆较大,同时希望整体来看平均 GC 时间可控,使用 G1 GC。

最后讨论一个很多开发者经常忽视的问题,也是面试大厂常问的问题:

  • JDK 8 的默认 GC 是什么?

很多人或觉得是 CMS,甚至 G1,其实都不是。

答案是:JDK 8并行 GC 是 JDK8 里的默认 GC 策略。默认使用的是 Parallel Scavenge (新生代) 和 Parallel Old (老年代),基于我的Jdk 1.8.0_181-b13版本

注意,G1 成为 JDK9 以后版本的默认 GC 策略,同时,ParNew + SerialOld 这种组合不被支持。

最后在分享一下,调优后如果还遇到JVM相关问题,请记住十六字箴言:做好监控,定位问题,验证结果,总结归纳

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阿飞云

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