浅谈 JVM 调优

基础知识

JVM 是 Java 虚拟机的简称，是一个虚拟出来的计算机，是一种规范。

JVM内存模型

如下图所示，主要由如下几个部分组成：

  • 堆：所有对象都在堆上分配，也叫 Java 堆、GC 堆。
  • 方法区：存储类信息、常量、静态变量、即时编译后的代码。
  • 本地方法栈（线程隔离）：存储局部变量表、操作栈、动态链接、方法出口，对象指针。
  • 虚拟机栈（线程隔离）：为虚拟机使用到的Native 方法服务。
  • 程序计数器（线程隔离）：当前线程所执行的字节码的行号指示器。指向下一条要执行的指令。

JVM内存模型

内存回收过程

从 JVM 内存模型我们知道，所有对象都在 Java 堆上分配，因此 Java 堆也是垃圾收集器管理的主要区域，也叫 GC 堆。按照分代法，划分为：新生代、老年代。

进一步划分的目的是更好地回收内存，或者更快地分配内存。

  • 新生代
    • Eden
    • From Survivor0
    • To Survivor1
  • 老年代

Java 堆

GC（Garbage Collection）：即垃圾收集，Java 通过 JVM 自动内存管理。GC线程执行时，会暂停其他应用程序线程。

GC 分类：

  • Young GC（Minor GC）：Eden 内存区域占满导致的垃圾回收；
  • Old GC（Major GC）：老年代 内存区域占满导致的垃圾回收；
  • Full GC：新生代、老年代的全体内存空间的垃圾回收；停顿时间长。

垃圾收集器

垃圾收集算法（方法论）：标记-清除；标记-复制；标记-整理；分代收集；
垃圾收集器（具体实现）：Serial、Serial Old、ParNew、Parallel Scavenge、Parallel Old、CMS、G1、ZGC

常见垃圾收集器对比

GC流程

常见 JVM 参数

调优思路

调优时机

性能调优，可分为：架构调优、代码调优、JVM调优、数据库调优、操作系统调优。JVM 调优是最后调优手段。

当出现如下情况时，才考虑进行 JVM 调优：

  • Heap 内存（老年代）持续上涨达到设置的最大内存值；
  • Full GC 次数频繁；
  • GC 停顿时间过长（超过1秒）；
  • 应用出现 OutOfMemory 等内存异常；
  • 应用中有使用本地缓存且占用大量内存空间；
  • 系统吞吐量与响应性能不高或下降。

调优原则

调优目标

三大指标

  • 吞吐量：应用程序线程用时占程序总用时的比例；
  • 暂停时间：执行垃圾收集时，程序的工作线程被暂停的时间；
  • 内存占用：java堆区所占的内存大小；

调优步骤

常用工具

JDK 命令行工具

VisualVM

扩展

如何排查 OOM 的问题？

  • 增加两个参数 -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -
  • XX:HeapDumpPath=/tmp/heapdump.hprof，当 OOM 发生时自动 dump 堆内存信息到指定目录。
  • 同时 jstat 查看监控 JVM 的内存和 GC 情况，先观察问题大概出在什么区域。
  • 使用 MAT 工具载入到 dump 文件，分析大对象的占用情况，比如 HashMap 做缓存未清理，时间长了就会内存溢出，可以把改为弱引用。

调优案例【WIP】

排障案例【WIP】