Java虛擬機詳解----常用JVM配置參數

2019-11-14 12:16:19

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本文主要內容：

Trace跟蹤參數堆的分配參數棧的分配參數

零、在IDE的后臺打印GC日志：

既然學習JVM，閱讀GC日志是處理java虛擬機內存問題的基礎技能，它只是一些人為確定的規則，沒有太多技術含量。

既然如此，那么在IDE的控制臺打印GC日志是必不可少的了。現在就告訴你怎么打印。

（1）如果你用的是Eclipse，打印GC日志的操作如下：

在上圖的箭頭處加上-XX:+PRintGCDetails這句話。于是，運行程序后，GC日志就可以打印出來了：

（2）如果你用的是IntelliJ IDEA，打印GC日志的操作如下：

在上圖的箭頭處加上-XX:+PrintGCDetails這句話。于是，運行程序后，GC日志就可以打印出來了：

當然了，光有-XX:+PrintGCDetails這一句參數肯定是不夠的，下面我們詳細介紹一下更多的參數配置。

一、Trace跟蹤參數：

1、打印GC的簡要信息：

-verbose:gc-XX:+printGC解釋：可以打印GC的簡要信息。比如：
[GC 4790K->374K(15872K), 0.0001606 secs]
[GC 4790K->374K(15872K), 0.0001474 secs]
[GC 4790K->374K(15872K), 0.0001563 secs]
[GC 4790K->374K(15872K), 0.0001682 secs]
上方日志的意思是說，GC之前，用了4M左右的內存，GC之后，用了374K內存，一共回收了將近4M。內存大小一共是16M左右。
 
2、打印GC的詳細信息：
-XX:+PrintGCDetails解釋：打印GC詳細信息。
-XX:+PrintGCTimeStamps解釋：打印CG發生的時間戳。
 
理解GC日志的含義：
例如下面這段日志：
[GC[DefNew: 4416K->0K(4928K), 0.0001897 secs] 4790K->374K(15872K), 0.0002232 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] 
上方日志的意思是說：這是一個新生代的GC。方括號內部的“4416K->0K(4928K)”含義是：“GC前該內存區域已使用容量->GC后該內存區域已使用容量（該內存區域總容量）”。而在方括號之外的“4790K->374K(15872K)”表示“GC前Java堆已使用容量->GC后Java堆已使用容量（Java堆總容量）”。
再往后看，“0.0001897 secs”表示該內存區域GC所占用的時間，單位是秒。
 
再比如下面這段GC日志：
上圖中，我們先看一下用紅框標注的“[0x27e80000, 0x28d80000, 0x28d80000)”的含義，它表示新生代在內存當中的位置：第一個參數是申請到的起始位置，第二個參數是申請到的終點位置，第三個參數表示最多能申請到的位置。上圖中的例子表示新生代申請到了15M的控件，而這個15M是等于：（eden space的12288K）+（from space的1536K）+（to space的1536K）。
疑問：分配到的新生代有15M，但是可用的只有13824K，為什么會有這個差異呢？等我們在后面的文章中學習到了GC算法之后就明白了。
 
3、指定GC log的位置：
-Xloggc:log/gc.log解釋：指定GC log的位置，以文件輸出。幫助開發人員分析問題。
  
-XX:+PrintHeapAtGC解釋：每一次GC前和GC后，都打印堆信息。
例如：
上圖中，紅框部分正好是一次GC，紅框部分的前面是GC之前的日志，紅框部分的后面是GC之后的日志。
 
-XX:+TraceClassLoading解釋：監控類的加載。
例如：
[Loaded java.lang.Object from shared objects file]
[Loaded java.io.Serializable from shared objects file]
[Loaded java.lang.Comparable from shared objects file]
[Loaded java.lang.CharSequence from shared objects file]
[Loaded java.lang.String from shared objects file]
[Loaded java.lang.reflect.GenericDeclaration from shared objects file]
[Loaded java.lang.reflect.Type from shared objects file]
 
-XX:+PrintClassHistogram 
解釋：按下Ctrl+Break后，打印類的信息。
例如：
 
二、堆的分配參數：
1、-Xmx –Xms：指定最大堆和最小堆
舉例、當參數設置為如下時：
-Xmx20m -Xms5m然后我們在程序中運行如下代碼：
System.out.println("Xmx=" + Runtime.getRuntime().maxMemory() / 1024.0 / 1024 + "M");     //系統的最大空間System.out.println("free mem=" + Runtime.getRuntime().freeMemory() / 1024.0 / 1024 + "M");   //系統的空閑空間System.out.println("total mem=" + Runtime.getRuntime().totalMemory() / 1024.0 / 1024 + "M");   //當前可用的總空間 運行效果：
保持參數不變，在程序中運行如下代碼：（分配1M空間給數組）
byte[] b = new byte[1 * 1024 * 1024];System.out.println("分配了1M空間給數組");System.out.println("Xmx=" + Runtime.getRuntime().maxMemory() / 1024.0 / 1024 + "M");   //系統的最大空間System.out.println("free mem=" + Runtime.getRuntime().freeMemory() / 1024.0 / 1024 + "M");   //系統的空閑空間System.out.println("total mem=" + Runtime.getRuntime().totalMemory() / 1024.0 / 1024 + "M");   運行效果：
注：Java會盡可能將total mem的值維持在最小堆。
保持參數不變，在程序中運行如下代碼：（分配10M空間給數組）
byte[] b = new byte[10 * 1024 * 1024];System.out.println("分配了10M空間給數組");System.out.println("Xmx=" + Runtime.getRuntime().maxMemory() / 1024.0 / 1024 + "M");   //系統的最大空間System.out.println("free mem=" + Runtime.getRuntime().freeMemory() / 1024.0 / 1024 + "M");   //系統的空閑空間System.out.println("total mem=" + Runtime.getRuntime().totalMemory() / 1024.0 / 1024 + "M");   //當前可用的總空間運行效果：
如上圖紅框所示：此時，total mem 為7M時已經不能滿足需求了，于是total mem漲成了16.5M。
 
保持參數不變，在程序中運行如下代碼：（進行一次GC的回收）
System.gc();System.out.println("Xmx=" + Runtime.getRuntime().maxMemory() / 1024.0 / 1024 + "M");    //系統的最大空間System.out.println("free mem=" + Runtime.getRuntime().freeMemory() / 1024.0 / 1024 + "M");   //系統的空閑空間System.out.println("total mem=" + Runtime.getRuntime().totalMemory() / 1024.0 / 1024 + "M");   //當前可用的總空間 運行效果：
問題1： -Xmx（最大堆空間）和 –Xms（最小堆空間）應該保持一個什么關系，可以讓系統的性能盡可能的好呢？
問題2：如果你要做一個Java的桌面產品，需要綁定JRE，但是JRE又很大，你如何做一下JRE的瘦身呢？
 
2、-Xmn、-XX:NewRatio、-XX:SurvivorRatio：
-Xmn　　　　設置新生代大小
-XX:NewRatio　　　　新生代（eden+2*s）和老年代（不包含永久區）的比值
    　　　　例如：4，表示新生代:老年代=1:4，即新生代占整個堆的1/5
-XX:SurvivorRatio（幸存代）　　　　設置兩個Survivor區和eden的比值
    　　　　例如：8，表示兩個Survivor:eden=2:8，即一個Survivor占年輕代的1/10
 
現在運行如下這段代碼：
public class JavaTest {    public static void main(String[] args) {        byte[] b = null;        for (int i = 0; i < 10; i++)            b = new byte[1 * 1024 * 1024];    }}我們通過設置不同的jvm參數，來看一下GC日志的區別。
 
（1）當參數設置為如下時：（設置新生代為1M，很小）
-Xmx20m -Xms20m -Xmn1m -XX:+PrintGCDetails 運行效果：
總結：
　　沒有觸發GC
    由于新生代的內存比較小，所以全部分配在老年代。
 
（2）當參數設置為如下時：（設置新生代為15M，足夠大）
-Xmx20m -Xms20m -Xmn15m -XX:+PrintGCDetails運行效果：
上圖顯示：
沒有觸發GC
全部分配在eden（藍框所示）
老年代沒有使用（紅框所示）
 
（3）當參數設置為如下時：（設置新生代為7M，不大不小）
-Xmx20m -Xms20m –Xmn7m -XX:+PrintGCDetails運行效果：
總結：
　　進行了2次新生代GC
　　s0 s1 太小，需要老年代擔保
 
（4）當參數設置為如下時：（設置新生代為7M，不大不小；同時，增加幸存代大小）
-Xmx20m -Xms20m -Xmn7m -XX:SurvivorRatio=2 -XX:+PrintGCDetails運行效果：
總結：
    進行了至少3次新生代GC
    s0 s1 增大
 
（5）當參數設置為如下時：
-Xmx20m -Xms20m -XX:NewRatio=1-XX:SurvivorRatio=2 -XX:+PrintGCDetails 運行效果：
 
 
（6）當參數設置為如下時： 和上面的（5）相比，適當減小幸存代大小，這樣的話，能夠減少GC的次數
-Xmx20m -Xms20m -XX:NewRatio=1-XX:SurvivorRatio=3 -XX:+PrintGCDetails
 
 
3、-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError、-XX:+HeapDumpPath
-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError　　　　OOM時導出堆到文件
　　　　　　根據這個文件，我們可以看到系統dump時發生了什么。
-XX:+HeapDumpPath　　　　導出OOM的路徑
例如我們設置如下的參數：
-Xmx20m -Xms5m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:HeapDumpPath=d:/a.dump上方意思是說，現在給堆內存最多分配20M的空間。如果發生了OOM異常，那就把dump信息導出到d:/a.dump文件中。
然后，我們執行如下代碼：
Vector v = new Vector();for (int i = 0; i < 25; i++)　　v.add(new byte[1 * 1024 * 1024]);上方代碼中，需要利用25M的空間，很顯然會發生OOM異常。現在我們運行程序，控制臺打印如下：
現在我們去D盤看一下dump文件：
上圖顯示，一般來說，這個文件的大小和最大堆的大小保持一致。
我們可以用VisualVM打開這個dump文件。
注：關于VisualVM的使用，可以參考下面這篇博客：
使用 VisualVM 進行性能分析及調優：http://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-lo-visualvm/
或者使用Java自帶的Java VisualVM工具也行：
上圖中就是dump出來的文件，文件中可以看到，一共有19個byte已經被分配了。 
 
4、-XX:OnOutOfMemoryError：
-XX:OnOutOfMemoryError　　　　在OOM時，執行一個腳本。
　　　　　　可以在OOM時，發送郵件，甚至是重啟程序。
例如我們設置如下的參數：
-XX:OnOutOfMemoryError=D:/tools/jdk1.7_40/bin/printstack.bat %p //p代表的是當前進程的pid 上方參數的意思是說，執行printstack.bat腳本，而這個腳本做的事情是：D:/tools/jdk1.7_40/bin/jstack -F %1 > D:/a.txt，即當程序OOM時，在D:/a.txt中將會生成線程的dump。
5、堆的分配參數總結：
根據實際事情調整新生代和幸存代的大小官方推薦新生代占堆的3/8幸存代占新生代的1/10在OOM時，記得Dump出堆，確保可以排查現場問題 
6、永久區分配參數：
-XX:PermSize  -XX:MaxPermSize　　　　設置永久區的初始空間和最大空間。也就是說，jvm啟動時，永久區一開始就占用了PermSize大小的空間，如果空間還不夠，可以繼續擴展，但是不能超過MaxPermSize，否則會OOM。
　　　　他們表示，一個系統可以容納多少個類型
代碼舉例：
我們知道，使用CGLIB等庫的時候，可能會產生大量的類，這些類，有可能撐爆永久區導致OOM。于是，我們運行下面這段代碼：
for(int i=0;i<100000;i++){　　CglibBean bean = new CglibBean("geym.jvm.ch3.perm.bean"+i,new HashMap());}上面這段代碼會在永久區不斷地產生新的類。于是，運行效果如下：
總結：
　　如果堆空間沒有用完也拋出了OOM，有可能是永久區導致的。
　　　　堆空間實際占用非常少，但是永久區溢出 一樣拋出OOM。
 
三、棧的分配參數：
1、Xss：
設置棧空間的大小。通常只有幾百K
　　決定了函數調用的深度
　　每個線程都有獨立的棧空間
　　局部變量、參數 分配在棧上
注：棧空間是每個線程私有的區域。棧里面的主要內容是棧幀，而棧幀存放的是局部變量表，局部變量表的內容是：局部變量、參數。
我們來看下面這段代碼：（沒有出口的遞歸調用）
public class TestStackDeep {    private static int count = 0;    public static void recursion(long a, long b, long c) {        long e = 1, f = 2, g = 3, h = 4, i = 5, k = 6, q = 7, x = 8, y = 9, z = 10;        count++;        recursion(a, b, c);    }    public static void main(String args[]) {        try {            recursion(0L, 0L, 0L);        } catch (Throwable e) {            System.out.println("deep of calling = " + count);            e.printStackTrace();        }    }}上方這段代碼是沒有出口的遞歸調用，肯定會出現OOM的。
如果設置棧大小為128k：
-Xss128K 運行效果如下：（方法被調用了294次）
如果設置棧大小為256k：（方法被調用748次）
意味著函數調用的次數太深，例如遞歸調用。
 
總結：
我們在本文中介紹了jvm的一些最基本的參數，還有很多參數（如GC參數等）將在后續的系列文章中進行介紹。我們將在接下來的文章中介紹GC算法。