我的Java路上那些事兒

1. 堆大小設(shè)置
   JVM 中最大堆大小有三方面限制：相關(guān)操作系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型（32-bt還是64-bit）限制；系統(tǒng)的可用虛擬內(nèi)存限制；系統(tǒng)的可用物理內(nèi)存限制。32位系統(tǒng)下，一般限制在1.5G~2G；64為操作系統(tǒng)對(duì)內(nèi)存無(wú)限制。我在Windows Server 2003 系統(tǒng)，3.5G物理內(nèi)存，JDK5.0下測(cè)試，最大可設(shè)置為1478m。
   典型設(shè)置：
   • java -Xmx3550m -Xms3550m -Xmn2g -Xss128k
     -Xmx3550m：設(shè)置JVM最大可用內(nèi)存為3550M。
     -Xms3550m：設(shè)置JVM促使內(nèi)存為3550m。此值可以設(shè)置與-Xmx相同，以避免每次垃圾回收完成后JVM重新分配內(nèi)存。
     -Xmn2g：設(shè)置年輕代大小為2G。整個(gè)JVM內(nèi)存大小=年輕代大小 + 年老代大小 + 持久代大小。持久代一般固定大小為64m，所以增大年輕代后，將會(huì)減小年老代大小。此值對(duì)系統(tǒng)性能影響較大，Sun官方推薦配置為整個(gè)堆的3/8。
     -Xss128k：設(shè)置每個(gè)線(xiàn)程的堆棧大小。JDK5.0以后每個(gè)線(xiàn)程堆棧大小為1M，以前每個(gè)線(xiàn)程堆棧大小為256K。更具應(yīng)用的線(xiàn)程所需內(nèi)存大小進(jìn)行調(diào)整。在相同物理內(nèi)存下，減小這個(gè)值能生成更多的線(xiàn)程。但是操作系統(tǒng)對(duì)一個(gè)進(jìn)程內(nèi)的線(xiàn)程數(shù)還是有限制的，不能無(wú)限生成，經(jīng)驗(yàn)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:設(shè)置年輕代（包括Eden和兩個(gè)Survivor區(qū)）與年老代的比值（除去持久代）。設(shè)置為4，則年輕代與年老代所占比值為1：4，年輕代占整個(gè)堆棧的1/5
     -XX:SurvivorRatio=4：設(shè)置年輕代中Eden區(qū)與Survivor區(qū)的大小比值。設(shè)置為4，則兩個(gè)Survivor區(qū)與一個(gè)Eden區(qū)的比值為2:4，一個(gè)Survivor區(qū)占整個(gè)年輕代的1/6
     -XX:MaxPermSize=16m:設(shè)置持久代大小為16m。
     -XX:MaxTenuringThreshold=0：設(shè)置垃圾最大年齡。如果設(shè)置為0的話(huà)，則年輕代對(duì)象不經(jīng)過(guò)Survivor區(qū)，直接進(jìn)入年老代。對(duì)于年老代比較多的應(yīng)用，可以提高效率。如果將此值設(shè)置為一個(gè)較大值，則年輕代對(duì)象會(huì)在Survivor區(qū)進(jìn)行多次復(fù)制，這樣可以增加對(duì)象再年輕代的存活時(shí)間，增加在年輕代即被回收的概論。
2. 回收器選擇
   JVM給了三種選擇：串行收集器、并行收集器、并發(fā)收集器，但是串行收集器只適用于小數(shù)據(jù)量的情況，所以這里的選擇主要針對(duì)并行收集器和并發(fā)收集器。默認(rèn)情況下，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啟動(dòng)時(shí)加入相應(yīng)參數(shù)。JDK5.0以后，JVM會(huì)根據(jù)當(dāng)前系統(tǒng)配置進(jìn)行判斷。
   1. 吞吐量?jī)?yōu)先的并行收集器
      如上文所述，并行收集器主要以到達(dá)一定的吞吐量為目標(biāo)，適用于科學(xué)技術(shù)和后臺(tái)處理等。
      典型配置：
      • java -Xmx3800m -Xms3800m -Xmn2g -Xss128k -XX:+UseParallelGC -XX:ParallelGCThreads=20
        -XX:+UseParallelGC：選擇垃圾收集器為并行收集器。此配置僅對(duì)年輕代有效。即上述配置下，年輕代使用并發(fā)收集，而年老代仍舊使用串行收集。
        -XX:ParallelGCThreads=20：配置并行收集器的線(xiàn)程數(shù)，即：同時(shí)多少個(gè)線(xiàn)程一起進(jìn)行垃圾回收。此值最好配置與處理器數(shù)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為并行收集。JDK6.0支持對(duì)年老代并行收集。
        
      • java -Xmx3550m -Xms3550m -Xmn2g -Xss128k -XX:+UseParallelGC  -XX:MaxGCPauseMillis=100
        -XX:MaxGCPauseMillis=100:設(shè)置每次年輕代垃圾回收的最長(zhǎng)時(shí)間，如果無(wú)法滿(mǎn)足此時(shí)間，JVM會(huì)自動(dòng)調(diào)整年輕代大小，以滿(mǎn)足此值。
        
      • java -Xmx3550m -Xms3550m -Xmn2g -Xss128k -XX:+UseParallelGC  -XX:MaxGCPauseMillis=100 -XX:+UseAdaptiveSizePolicy
        -XX:+UseAdaptiveSizePolicy：設(shè)置此選項(xiàng)后，并行收集器會(huì)自動(dòng)選擇年輕代區(qū)大小和相應(yīng)的Survivor區(qū)比例，以達(dá)到目標(biāo)系統(tǒng)規(guī)定的最低相應(yīng)時(shí)間或者收集頻率等，此值建議使用并行收集器時(shí)，一直打開(kāi)。
   2. 響應(yīng)時(shí)間優(yōu)先的并發(fā)收集器
      如上文所述，并發(fā)收集器主要是保證系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間，減少垃圾收集時(shí)的停頓時(shí)間。適用于應(yīng)用服務(wù)器、電信領(lǐng)域等。
      典型配置：
      • java -Xmx3550m -Xms3550m -Xmn2g -Xss128k -XX:ParallelGCThreads=20 -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:+UseParNewGC
        -XX:+UseConcMarkSweepGC：設(shè)置年老代為并發(fā)收集。測(cè)試中配置這個(gè)以后，-XX:NewRatio=4的配置失效了，原因不明。所以，此時(shí)年輕代大小最好用-Xmn設(shè)置。
        -XX:+UseParNewGC:設(shè)置年輕代為并行收集。可與CMS收集同時(shí)使用。JDK5.0以上，JVM會(huì)根據(jù)系統(tǒng)配置自行設(shè)置，所以無(wú)需再設(shè)置此值。
      • java -Xmx3550m -Xms3550m -Xmn2g -Xss128k -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:CMSFullGCsBeforeCompaction=5 -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection
        -XX:CMSFullGCsBeforeCompaction：由于并發(fā)收集器不對(duì)內(nèi)存空間進(jìn)行壓縮、整理，所以運(yùn)行一段時(shí)間以后會(huì)產(chǎn)生“碎片”，使得運(yùn)行效率降低。此值設(shè)置運(yùn)行多少次GC以后對(duì)內(nèi)存空間進(jìn)行壓縮、整理。
        -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection：打開(kāi)對(duì)年老代的壓縮。可能會(huì)影響性能，但是可以消除碎片
3. 輔助信息
   JVM提供了大量命令行參數(shù)，打印信息，供調(diào)試使用。主要有以下一些：
   • -XX:+PrintGC
     輸出形式：[GC 118250K->113543K(130112K), 0.0094143 secs]

                     [Full GC 121376K->10414K(130112K), 0.0650971 secs]

   • -XX:+PrintGCDetails
     輸出形式：[GC [DefNew: 8614K->781K(9088K), 0.0123035 secs] 118250K->113543K(130112K), 0.0124633 secs]

                     [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可與上面兩個(gè)混合使用
     輸出形式：11.851: [GC 98328K->93620K(130112K), 0.0082960 secs]
     
   • -XX:+PrintGCApplicationConcurrentTime:打印每次垃圾回收前，程序未中斷的執(zhí)行時(shí)間。可與上面混合使用
     輸出形式：Application time: 0.5291524 seconds
     
   • -XX:+PrintGCApplicationStoppedTime：打印垃圾回收期間程序暫停的時(shí)間。可與上面混合使用
     輸出形式：Total time for which application threads were stopped: 0.0468229 seconds
     
   • -XX:PrintHeapAtGC:打印GC前后的詳細(xì)堆棧信息
     輸出形式：
     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:與上面幾個(gè)配合使用，把相關(guān)日志信息記錄到文件以便分析。
4. 常見(jiàn)配置匯總
   1. 堆設(shè)置
      • -Xms:初始堆大小
      • -Xmx:最大堆大小
      • -XX:NewSize=n:設(shè)置年輕代大小
      • -XX:NewRatio=n:設(shè)置年輕代和年老代的比值。如:為3，表示年輕代與年老代比值為1：3，年輕代占整個(gè)年輕代年老代和的1/4
      • -XX:SurvivorRatio=n:年輕代中Eden區(qū)與兩個(gè)Survivor區(qū)的比值。注意Survivor區(qū)有兩個(gè)。如：3，表示Eden：Survivor=3：2，一個(gè)Survivor區(qū)占整個(gè)年輕代的1/5
      • -XX:MaxPermSize=n:設(shè)置持久代大小
   2. 收集器設(shè)置
      • -XX:+UseSerialGC:設(shè)置串行收集器
      • -XX:+UseParallelGC:設(shè)置并行收集器
      • -XX:+UseParalledlOldGC:設(shè)置并行年老代收集器
      • -XX:+UseConcMarkSweepGC:設(shè)置并發(fā)收集器
   3. 垃圾回收統(tǒng)計(jì)信息
      • -XX:+PrintGC
      • -XX:+PrintGCDetails
      • -XX:+PrintGCTimeStamps
      • -Xloggc:filename
   4. 并行收集器設(shè)置
      • -XX:ParallelGCThreads=n:設(shè)置并行收集器收集時(shí)使用的CPU數(shù)。并行收集線(xiàn)程數(shù)。
      • -XX:MaxGCPauseMillis=n:設(shè)置并行收集最大暫停時(shí)間
      • -XX:GCTimeRatio=n:設(shè)置垃圾回收時(shí)間占程序運(yùn)行時(shí)間的百分比。公式為1/(1+n)
   5. 并發(fā)收集器設(shè)置
      • -XX:+CMSIncrementalMode:設(shè)置為增量模式。適用于單CPU情況。
      • -XX:ParallelGCThreads=n:設(shè)置并發(fā)收集器年輕代收集方式為并行收集時(shí)，使用的CPU數(shù)。并行收集線(xiàn)程數(shù)。

四、調(diào)優(yōu)總結(jié)

1. 年輕代大小選擇
   • 響應(yīng)時(shí)間優(yōu)先的應(yīng)用：盡可能設(shè)大，直到接近系統(tǒng)的最低響應(yīng)時(shí)間限制（根據(jù)實(shí)際情況選擇）。在此種情況下，年輕代收集發(fā)生的頻率也是最小的。同時(shí)，減少到達(dá)年老代的對(duì)象。
   • 吞吐量?jī)?yōu)先的應(yīng)用：盡可能的設(shè)置大，可能到達(dá)Gbit的程度。因?yàn)閷?duì)響應(yīng)時(shí)間沒(méi)有要求，垃圾收集可以并行進(jìn)行，一般適合8CPU以上的應(yīng)用。
2. 年老代大小選擇
   • 響應(yīng)時(shí)間優(yōu)先的應(yīng)用：年老代使用并發(fā)收集器，所以其大小需要小心設(shè)置，一般要考慮并發(fā)會(huì)話(huà)率和會(huì)話(huà)持續(xù)時(shí)間等一些參數(shù)。如果堆設(shè)置小了，可以會(huì)造成內(nèi)存碎片、高回收頻率以及應(yīng)用暫停而使用傳統(tǒng)的標(biāo)記清除方式；如果堆大了，則需要較長(zhǎng)的收集時(shí)間。最優(yōu)化的方案，一般需要參考以下數(shù)據(jù)獲得：
     • 并發(fā)垃圾收集信息
     • 持久代并發(fā)收集次數(shù)
     • 傳統(tǒng)GC信息
     • 花在年輕代和年老代回收上的時(shí)間比例
     減少年輕代和年老代花費(fèi)的時(shí)間，一般會(huì)提高應(yīng)用的效率
   • 吞吐量?jī)?yōu)先的應(yīng)用：一般吞吐量?jī)?yōu)先的應(yīng)用都有一個(gè)很大的年輕代和一個(gè)較小的年老代。原因是，這樣可以盡可能回收掉大部分短期對(duì)象，減少中期的對(duì)象，而年老代盡存放長(zhǎng)期存活對(duì)象。
3. 較小堆引起的碎片問(wèn)題
   因?yàn)槟昀洗牟l(fā)收集器使用標(biāo)記、清除算法，所以不會(huì)對(duì)堆進(jìn)行壓縮。當(dāng)收集器回收時(shí)，他會(huì)把相鄰的空間進(jìn)行合并，這樣可以分配給較大的對(duì)象。但是，當(dāng)堆空間較小時(shí)，運(yùn)行一段時(shí)間以后，就會(huì)出現(xiàn)“碎片”，如果并發(fā)收集器找不到足夠的空間，那么并發(fā)收集器將會(huì)停止，然后使用傳統(tǒng)的標(biāo)記、清除方式進(jìn)行回收。如果出現(xiàn)“碎片”，可能需要進(jìn)行如下配置：
   • -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection：使用并發(fā)收集器時(shí)，開(kāi)啟對(duì)年老代的壓縮。
   • -XX:CMSFullGCsBeforeCompaction=0：上面配置開(kāi)啟的情況下，這里設(shè)置多少次Full GC后，對(duì)年老代進(jìn)行壓縮