JVM调优总结 + jstat 分析
jstat -gccause pid 1 每格1毫秒输出结果
jstat -gccause pid 2000 每格2秒输出结果
不断的在屏幕打印出结果
java
| S0 S1 E O P YGC YGCT FGC FGCT GCT LGCC GCC | |
| 87.71 0.00 94.71 59.45 59.03 20832 1961.089 121 74.676 2035.765 Allocation Failure No GC | |
| 87.71 0.00 94.71 59.45 59.03 20832 1961.089 121 74.676 2035.765 Allocation Failure No GC | |
| 87.71 0.00 94.71 59.45 59.03 20832 1961.089 121 74.676 2035.765 Allocation Failure No GC | |
| 87.71 0.00 94.71 59.45 59.03 20832 1961.089 121 74.676 2035.765 Allocation Failure No GC | |
| 87.71 0.00 94.71 59.45 59.03 20832 1961.089 121 74.676 2035.765 Allocation Failure No GC |
正好对应JVM 的内存分代算法
图中参数含义以下：
S0 — Heap上的 Survivor space 0 区已使用空间的百分比 S1 — Heap上的 Survivor space 1 区已使用空间的百分比 E — Heap上的 Eden space 区已使用空间的百分比 O — Heap上的 Old space 区已使用空间的百分比 P — Perm space 区已使用空间的百分比
YGC — 从应用程序启动到采样时发生 Young GC 的次数
YGCT– 从应用程序启动到采样时 Young GC 所用的时间(单位秒) FGC — 从应用程序启动到采样时发生 Full GC 的次数
FGCT– 从应用程序启动到采样时 Full GC 所用的时间(单位秒) GCT — 从应用程序启动到采样时用于垃圾回收的总时间(单位秒) 服务器
1、相关概念多线程
基本回收算法并发
- 引用计数（Reference Counting）
比较古老的回收算法。原理是此对象有一个引用，即增长一个计数，删除一个引用则减小一个计数。垃圾回收时，只用收集计数为0的对象。此算法最致命的是没法处理循环引用的问题。 - 标记-清除（Mark-Sweep）
此算法执行分两阶段。第一阶段从引用根节点开始标记全部被引用的对象，第二阶段遍历整个堆，把未标记的对象清除。此算法须要暂停整个应用，同时，会产生内存碎片。 - 复制（Copying）
此 算法把内存空间划为两个相等的区域，每次只使用其中一个区域。垃圾回收时，遍历当前使用区域，把正在使用中的对象复制到另一个区域中。次算法每次只处理 正在使用中的对象，所以复制成本比较小，同时复制过去之后还能进行相应的内存整理，不过出现“碎片”问题。固然，此算法的缺点也是很明显的，就是须要两倍 内存空间。 - 标记-整理（Mark-Compact）
此算法结 合了“标记-清除”和“复制”两个算法的优势。也是分两阶段，第一阶段从根节点开始标记全部被引用对象，第二阶段遍历整个堆，把清除未标记对象而且把存活 对象“压缩”到堆的其中一块，按顺序排放。此算法避免了“标记-清除”的碎片问题，同时也避免了“复制”算法的空间问题。 - 增量收集（Incremental Collecting）
实施垃圾回收算法，即：在应用进行的同时进行垃圾回收。不知道什么缘由JDK5.0中的收集器没有使用这种算法的。 - 分代（Generational Collecting）
基于对对象生命周期分析后得出的垃圾回收算法。把对象分为年青代、年老代、持久代，对不一样生命周期的对象使用不一样的算法（上述方式中的一个）进行回收。如今的垃圾回收器（从J2SE1.2开始）都是使用此算法的。
分代垃圾回收详述app
如上图所示，为Java堆中的各代分布。性能
- Young（年轻代）
年轻代分三个区。一个Eden区，两个 Survivor区。大部分对象在Eden区中生成。当Eden区满时，还存活的对象将被复制到Survivor区（两个中的一个），当这个 Survivor区满时，此区的存活对象将被复制到另一个Survivor区，当这个Survivor去也满了的时候，从第一个Survivor区复制 过来的而且此时还存活的对象，将被复制“年老区(Tenured)”。须要注意，Survivor的两个区是对称的，没前后关系，因此同一个区中可能同时 存在从Eden复制过来 对象，和从前一个Survivor复制过来的对象，而复制到年老区的只有从第一个Survivor去过来的对象。并且，Survivor区总有一个是空 的。 - Tenured（年老代）
年老代存放从年轻代存活的对象。通常来讲年老代存放的都是生命期较长的对象。 - Perm（持久代）
用 于存放静态文件，现在Java类、方法等。持久代对垃圾回收没有显著影响，可是有些应用可能动态生成或者调用一些class，例如Hibernate等， 在这种时候须要设置一个比较大的持久代空间来存放这些运行过程当中新增的类。持久代大小经过-XX:MaxPermSize=进行设置。 -
GC类型
GC有两种类型：Scavenge GC和Full GC。测试 - Scavenge GC
通常状况下，当新对象生成，而且在Eden申请空间失败时，就好触发Scavenge GC，堆Eden区域进行GC，清除非存活对象，而且把尚且存活的对象移动到Survivor区。而后整理Survivor的两个区。 - Full GC
对整个堆进行整理，包括Young、Tenured和Perm。Full GC比Scavenge GC要慢，所以应该尽量减小Full GC。有以下缘由可能致使Full GC：- Tenured被写满
- Perm域被写满
- System.gc()被显示调用
- 上一次GC以后Heap的各域分配策略动态变化
分代垃圾回收过程演示2、垃圾回收器优化
串行收集器
目前的收集器主要有三种：串行收集器、并行收集器、并发收集器。spa使用单线程处理全部垃圾回收工做，由于无需多线程交互，因此效率比较高。可是，也没法使用多处理器的优点，因此此收集器适合单处理器机器。固然，此收集器也能够用在小数据量（100M左右）状况下的多处理器机器上。可使用-XX:+UseSerialGC打开。
并行收集器
对年轻代进行并行垃圾回收，所以能够减小垃圾回收时间。通常在多线程多处理器机器上使用。使用-XX:+UseParallelGC.打开。并行收集器在J2SE5.0第六6更新上引入，在Java SE6.0中进行了加强--能够堆年老代进行并行收集。若是年老代不使用并发收集的话，是使用单线程进行垃圾回收，所以会制约扩展能力。使用-XX:+UseParallelOldGC打开。
1. 使用-XX:ParallelGCThreads=设置并行垃圾回收的线程数。此值能够设置与机器处理器数量相等。
2. 此收集器能够进行以下配置：
§ 最大垃圾回收暂停:指定垃圾回收时的最长暂停时间，经过-XX:MaxGCPauseMillis=指定。为毫秒.若是指定了此值的话，堆大小和垃圾回收相关参数会进行调整以达到指定值。设定此值可能会减小应用的吞吐量。
§ 吞吐量:吞吐量为垃圾回收时间与非垃圾回收时间的比值，经过-XX:GCTimeRatio=来设定，公式为1/（1+N）。例如，-XX:GCTimeRatio=19时，表示5%的时间用于垃圾回收。默认状况为99，即1%的时间用于垃圾回收。
并发收集器能够保证大部分工做都并发进行（应用不中止），垃圾回收只暂停不多的时间，此收集器适合对响应时间要求比较高的中、大规模应用。使用-XX:+UseConcMarkSweepGC打开。
1. 并 发收集器主要减小年老代的暂停时间，他在应用不中止的状况下使用独立的垃圾回收线程，跟踪可达对象。在每一个年老代垃圾回收周期中，在收集初期并发收集器会 对整个应用进行简短的暂停，在收集中还会再暂停一次。第二次暂停会比第一次稍长，在此过程当中多个线程同时进行垃圾回收工做。
2. 并发收集器使用处理器换来短暂的停顿时间。在一个N个处理器的系统上，并发收集部分使用K/N个可用处理器进行回收，通常状况下1<=K<=N/4。
3. 在只有一个处理器的主机上使用并发收集器，设置为incremental mode模式也可得到较短的停顿时间。
4. 浮动垃圾：因为在应用运行的同时进行垃圾回收，因此有些垃圾可能在垃圾回收进行完成时产生，这样就形成了“Floating Garbage”，这些垃圾须要在下次垃圾回收周期时才能回收掉。因此，并发收集器通常须要20%的预留空间用于这些浮动垃圾。
5. Concurrent Mode Failure：并发收集器在应用运行时进行收集，因此须要保证堆在垃圾回收的这段时间有足够的空间供程序使用，不然，垃圾回收还未完成，堆空间先满了。这种状况下将会发生“并发模式失败”，此时整个应用将会暂停，进行垃圾回收。
6. 启动并发收集器：由于并发收集在应用运行时进行收集，因此必须保证收集完成以前有足够的内存空间供程序使用，不然会出现“Concurrent Mode Failure”。经过设置-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=指定还有多少剩余堆时开始执行并发收集
2. 小结
o 串行处理器：
--适用状况：数据量比较小（100M左右）；单处理器下而且对响应时间无要求的应用。
--缺点：只能用于小型应用o 并行处理器：
--适用状况：“对吞吐量有高要求”，多CPU、对应用响应时间无要求的中、大型应用。举例：后台处理、科学计算。
--缺点：应用响应时间可能较长o 并发处理器：
--适用状况：“对响应时间有高要求”，多CPU、对应用响应时间有较高要求的中、大型应用。举例：Web服务器/应用服务器、电信交换、集成开发环境。
3、常见配置举例- 堆大小设置
JVM 中最大堆大小有三方面限制：相关操做系统的数据模型（32-bt仍是64-bit）限制；系统的可用虚拟内存限制；系统的可用物理内存限制。32位系统 下，通常限制在1.5G~2G；64为操做系统对内存无限制。我在Windows Server 2003 系统，3.5G物理内存，JDK5.0下测试，最大可设置为1478m。
典型设置：- java -Xmx3550m -Xms3550m -Xmn2g -Xss128k
-Xmx3550m：设置JVM最大可用内存为3550M。
-Xms3550m：设置JVM初始内存为3550m。此值能够设置与-Xmx相同，以免每次垃圾回收完成后JVM从新分配内存。
-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 + 持久代大小。持久代通常固定大小为64m，因此增大年轻代后，将会减少年老代大小。此值对系统性能影响较大，Sun官方推荐配置为整个堆的3/8。
-Xss128k： 设置每一个线程的堆栈大小。JDK5.0之后每一个线程堆栈大小为1M，之前每一个线程堆栈大小为256K。更具应用的线程所需内存大小进行调整。在相同物理内 存下，减少这个值能生成更多的线程。可是操做系统对一个进程内的线程数仍是有限制的，不能无限生成，经验值在3000~5000左右。 - java -Xmx3550m -Xms3550m -Xss128k -XX:NewRatio=4 -XX:SurvivorRatio=4 -XX:MaxPermSize=16m -XX:MaxTenuringThreshold=0
-XX:NewRatio=4: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1/5
-XX:SurvivorRatio=4：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。若是设置为0的话，则年轻代对象不通过Survivor区，直接进入年老代。对于年老代比较多的应用，能够提升效率。若是将此值设置为一个较大值，则年轻代对象会在Survivor区进行屡次复制，这样能够增长对象再年轻代的存活时间，增长在年轻代即被回收的概论。
- java -Xmx3550m -Xms3550m -Xmn2g -Xss128k
- 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，可是串行收集器只适用于小数据量的状况，因此这里的选择主要针对并行收集器和并发收集器。默认状况下，JDK5.0之前都是使用串行收集器，若是想使用其余收集器须要在启动时加入相应参数。JDK5.0之后，JVM会根据当前系统配置进行判断。 -
- 吞吐量优先的并行收集器
如上文所述，并行收集器主要以到达必定的吞吐量为目标，适用于科学技术和后台处理等。
典型配置：- java -Xmx3800m -Xms3800m -Xmn2g -Xss128k -XX:+UseParallelGC -XX:ParallelGCThreads=20
-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：同时多少个线程一块儿进行垃圾回收。此值最好配置与处理器数目相等。 - java -Xmx3550m -Xms3550m -Xmn2g -Xss128k -XX:+UseParallelGC -XX:ParallelGCThreads=20 -XX:+UseParallelOldGC
-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。 - java -Xmx3550m -Xms3550m -Xmn2g -Xss128k -XX:+UseParallelGC -XX:MaxGCPauseMillis=100
-XX:MaxGCPauseMillis=100:设置每次年轻代垃圾回收的最长时间，若是没法知足此时间，JVM会自动调全年轻代大小，以知足此值。 - java -Xmx3550m -Xms3550m -Xmn2g -Xss128k -XX:+UseParallelGC -XX:MaxGCPauseMillis=100 -XX:+UseAdaptiveSizePolicy
-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。
- java -Xmx3800m -Xms3800m -Xmn2g -Xss128k -XX:+UseParallelGC -XX:ParallelGCThreads=20
- 响应时间优先的并发收集器
如上文所述，并发收集器主要是保证系统的响应时间，减小垃圾收集时的停顿时间。适用于应用服务器、电信领域等。
典型配置：- java -Xmx3550m -Xms3550m -Xmn2g -Xss128k -XX:ParallelGCThreads=20 -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:+UseParNewGC
-XX:+UseConcMarkSweepGC：设置年老代为并发收集。测试中配置这个之后，-XX:NewRatio=4的配置失效了，缘由不明。因此，此时年轻代大小最好用-Xmn设置。
-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，因此无需再设置此值。 - java -Xmx3550m -Xms3550m -Xmn2g -Xss128k -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:CMSFullGCsBeforeCompaction=5 -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection
-XX:CMSFullGCsBeforeCompaction：因为并发收集器不对内存空间进行压缩、整理，因此运行一段时间之后会产生“碎片”，使得运行效率下降。此值设置运行多少次GC之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，可是能够消除碎片
- java -Xmx3550m -Xms3550m -Xmn2g -Xss128k -XX:ParallelGCThreads=20 -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:+UseParNewGC
- 吞吐量优先的并行收集器
- 辅助信息
JVM提供了大量命令行参数，打印信息，供调试使用。主要有如下一些： -
- -XX:+PrintGC
输出形式：[GC 118250K->113543K(130112K), 0.0094143 secs]
- -XX:+PrintGC
-
[Full GC 121376K->10414K(130112K), 0.0650971 secs]
-
- -XX:+Printetails
输出形式：[GC [DefNew: 8614K->781K(9088K), 0.0123035 secs] 118250K->113543K(130112K), 0.0124633 secs]
- -XX:+Printetails
-
[GC [DefNew: 8614K->8614K(9088K), 0.0000665 secs][Tenured: 112761K->10414K(121024K), 0.0433488 secs] 121376K->10414K(130112K), 0.0436268 secs]
-
- -XX:+PrintGCTimeStamps -XX:+PrintGC：PrintGCTimeStamps可与上面两个混合使用
输出形式：11.851: [GC 98328K->93620K(130112K), 0.0082960 secs] - -XX:+PrintGCApplicationConcurrentTime:打印每次垃圾回收前，程序未中断的执行时间。可与上面混合使用
输出形式：Application time: 0.5291524 seconds - -XX:+PrintGCApplicationStoppedTime：打印垃圾回收期间程序暂停的时间。可与上面混合使用
输出形式：Total time for which application threads were stopped: 0.0468229 seconds - -XX:PrintHeapAtGC:打印GC先后的详细堆栈信息
输出形式：
34.702: [GC {Heap before gc invocations=7:
def new generation total 55296K, used 52568K [0x1ebd0000, 0x227d0000, 0x227d0000)
eden space 49152K, 99% used [0x1ebd0000, 0x21bce430, 0x21bd0000)
from space 6144K, 55% used [0x221d0000, 0x22527e10, 0x227d0000)
to space 6144K, 0% used [0x21bd0000, 0x21bd0000, 0x221d0000)
tenured generation total 69632K, used 2696K [0x227d0000, 0x26bd0000, 0x26bd0000)
the space 69632K, 3% used [0x227d0000, 0x22a720f8, 0x22a72200, 0x26bd0000)
compacting perm gen total 8192K, used 2898K [0x26bd0000, 0x273d0000, 0x2abd0000)
the space 8192K, 35% used [0x26bd0000, 0x26ea4ba8, 0x26ea4c00, 0x273d0000)
ro space 8192K, 66% used [0x2abd0000, 0x2b12bcc0, 0x2b12be00, 0x2b3d0000)
rw space 12288K, 46% used [0x2b3d0000, 0x2b972060, 0x2b972200, 0x2bfd0000)
34.735: [DefNew: 52568K->3433K(55296K), 0.0072126 secs] 55264K->6615K(124928K)Heap after gc invocations=8:
def new generation total 55296K, used 3433K [0x1ebd0000, 0x227d0000, 0x227d0000)
eden space 49152K, 0% used [0x1ebd0000, 0x1ebd0000, 0x21bd0000)
from space 6144K, 55% used [0x21bd0000, 0x21f2a5e8, 0x221d0000)
to space 6144K, 0% used [0x221d0000, 0x221d0000, 0x227d0000)
tenured generation total 69632K, used 3182K [0x227d0000, 0x26bd0000, 0x26bd0000)
the space 69632K, 4% used [0x227d0000, 0x22aeb958, 0x22aeba00, 0x26bd0000)
compacting perm gen total 8192K, used 2898K [0x26bd0000, 0x273d0000, 0x2abd0000)
the space 8192K, 35% used [0x26bd0000, 0x26ea4ba8, 0x26ea4c00, 0x273d0000)
ro space 8192K, 66% used [0x2abd0000, 0x2b12bcc0, 0x2b12be00, 0x2b3d0000)
rw space 12288K, 46% used [0x2b3d0000, 0x2b972060, 0x2b972200, 0x2bfd0000)
}
, 0.0757599 secs] - -Xloggc:filename:与上面几个配合使用，把相关日志信息记录到文件以便分析。
- -XX:+PrintGCTimeStamps -XX:+PrintGC：PrintGCTimeStamps可与上面两个混合使用
- 常见配置汇总
-
- 堆设置
- -Xms:初始堆大小
- -Xmx:最大堆大小
- -XX:NewSize=n:设置年轻代大小
- -XX:NewRatio=n:设置年轻代和年老代的比值。如:为3，表示年轻代与年老代比值为1：3，年轻代占整个年轻代年老代和的1/4
- -XX:SurvivorRatio=n:年轻代中Eden区与两个Survivor区的比值。注意Survivor区有两个。如：3，表示Eden：Survivor=3：2，一个Survivor区占整个年轻代的1/5
- -XX:MaxPermSize=n:设置持久代大小
- 收集器设置
- -XX:+UseSerialGC:设置串行收集器
- -XX:+UseParallelGC:设置并行收集器
- -XX:+UseParalledlOldGC:设置并行年老代收集器
- -XX:+UseConcMarkSweepGC:设置并发收集器
- 垃圾回收统计信息
- -XX:+PrintGC
- -XX:+Printetails
- -XX:+PrintGCTimeStamps
- -Xloggc:filename
- 并行收集器设置
- -XX:ParallelGCThreads=n:设置并行收集器收集时使用的CPU数。并行收集线程数。
- -XX:MaxGCPauseMillis=n:设置并行收集最大暂停时间
- -XX:GCTimeRatio=n:设置垃圾回收时间占程序运行时间的百分比。公式为1/(1+n)
- 并发收集器设置
- -XX:+CMSIncrementalMode:设置为增量模式。适用于单CPU状况。
- -XX:ParallelGCThreads=n:设置并发收集器年轻代收集方式为并行收集时，使用的CPU数。并行收集线程数。
- 堆设置
-
4、调优总结 - 年轻代大小选择
- 响应时间优先的应用：尽量设大，直到接近系统的最低响应时间限制（根据实际状况选择）。在此种状况下，年轻代收集发生的频率也是最小的。同时，减小到达年老代的对象。
- 吞吐量优先的应用：尽量的设置大，可能到达Gbit的程度。由于对响应时间没有要求，垃圾收集能够并行进行，通常适合8CPU以上的应用。
- 年老代大小选择
- 响应时间优先的应用：年老代使用并发收集器，因此其大小须要当心设置，通常要考虑并发会话率和会话持续时间等一些参数。若是堆设置小了，能够会形成内存碎片、高回收频率以及应用暂停而使用传统的标记清除方式；若是堆大了，则须要较长的收集时间。最优化的方案，通常须要参考如下数据得到：
- 并发垃圾收集信息
- 持久代并发收集次数
- 传统GC信息
- 花在年轻代和年老代回收上的时间比例
- 响应时间优先的应用：年老代使用并发收集器，因此其大小须要当心设置，通常要考虑并发会话率和会话持续时间等一些参数。若是堆设置小了，能够会形成内存碎片、高回收频率以及应用暂停而使用传统的标记清除方式；若是堆大了，则须要较长的收集时间。最优化的方案，通常须要参考如下数据得到：
-
减小年轻代和年老代花费的时间，通常会提升应用的效率
-
- 吞吐量优先的应用：通常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。缘由是，这样能够尽量回收掉大部分短时间对象，减小中期的对象，而年老代尽存放长期存活对象。
- 较小堆引发的碎片问题
因 为年老代的并发收集器使用标记、清除算法，因此不会对堆进行压缩。当收集器回收时，他会把相邻的空间进行合并，这样能够分配给较大的对象。可是，当堆空间 较小时，运行一段时间之后，就会出现“碎片”，若是并发收集器找不到足够的空间，那么并发收集器将会中止，而后使用传统的标记、清除方式进行回收。若是出 现“碎片”，可能须要进行以下配置：- -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection：使用并发收集器时，开启对年老代的压缩。
- -XX:CMSFullGCsBeforeCompaction=0：上面配置开启的状况下，这里设置多少次Full GC后，对年老代进行压缩
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