JVM史上最全實踐優化沒有之一

1.jvm的運行參數

在jvm中有很多的參數可以進行設置，這樣可以讓jvm在各種環境中都能夠高效的運行。絕大部分的參數保持默認即可。

1.1 三種參數類型

jvm的參數類型分為三類，分別是 ：
    標準參數 ：
        -help
        -version
    -X參數（非標準參數）
        -Xint
        -Xcomp
    -XX參數（使用率較高）
        -XX:newSize
        -XX:+UseSerialGC        

1.1.1 -server與-clinet參數

可以通過-server或-client設置jvm的運行參數。
    （1）它們的區別是Server VM的初始堆空間會大一些，默認使用的是并行垃圾回收器，啟動慢運行快。
    （2）Client VM相對來講會保守一些，初始堆空間會小一些，使用串行的垃圾回收器，它的目標是為了讓JVM的啟動速度更快，但運行速度會比Server VM模式慢些。
    （3）JVM在啟動的時候會根據硬件和操作系統自動選擇使用Server還是Client類型的JVM。
    （4）32位操作系統
            1）如果是Windows系統，不論硬件配置如何，都默認使用Client類型的JVM。
            2）如果是其他操作系統上，機器配置有2GB以上的內存同時有2個以上CPU的話默認使用server模式，否則使用client模式。
    （5）64位操作系統
            1）只有server類型，不支持client類型。       

2.1 -X參數

jvm的-X參數是非標準參數，在不同版本的jvm中，參數可能會有所不同，可以通過java -X查看非標準參數。     
    -Xmixed：混合模式執行（默認）
    -Xint：僅解釋模式執行
    -Xbootclasspath：（用；分隔的目錄和zip/jar文件）設置搜索路徑以引導類和資源
    -Xbootcalsspath/a：（用；分隔的目錄和zip/jar文件）   附加在引導類路徑末尾
    -Xbootcalsspath/p：（用；分隔的目錄和zip/jar文件）置于引導類路徑之前
    -Xdiag ：顯示附加診斷消息
    -Xnoclassgc ：禁用類垃圾收集
    -Xincgc : 啟用增量垃圾收集
    -Xloggc：<file> : 將GC狀態記錄在文件中（帶時間戳）
    -Xbatch ：禁用后臺編譯
    -Xms<size> : 設置初始java堆大小
    -Xmx<size> : 設置最大java堆大小
    -Xss<size> : 設置java線程堆棧大小
    -Xprof : 輸出cpu配置文件數據
    -Xfuture : 啟用最嚴格的檢查，預期將來的默認值
    -Xrs : 減少java/VM 對操作系統信號的使用（請參閱文檔）
    -Xcheck:jni : 對JNI函數執行其他檢查
    -Xshare:off : 不嘗試使用共享類數據
    -Xshare:auto : 在可能的情況下使用共享類數據（默認）
    -Xshare:on : 要求使用共享類數據，否則將失敗
    -XshowSettings:all : 顯示所有設置并繼續
    -XshowSettings:vm : 顯示所有與vm相關的設置并繼續
    -XshowSettings:properties : 顯示所有屬性設置并繼續
    -XshowSetting:locale : 顯示所有與區域設置相關的設置并繼續

2.1.1 -Xint、-Xcomp、-Xmixed

在解釋模式（interpreted mode）下，-Xint標記會強制JVM執行所有的字節碼，當然這會降低運行速度，通常低10倍或更多。
    （編譯比較快，運行比較慢）
-Xcomp參數與它（-Xint）正好相反，JVM在第一次使用時會把所有的字節碼編譯成本地代碼，從而帶來最大程度的優化。
    然而，很多應用在使用-Xcomp也會有一些性能損失，當然這比使用-Xint損失的少，原因是-Xcomp沒有讓JVM啟用JIT編譯器的全部功能。
    JIT編譯器可以對是否需要編譯做判斷，如果所有代碼都進行編譯的話，對于一些只執行一次的代碼就沒有意義了。
    (
-Xmixed是混合模式，將解釋模式與編譯模式進行混合使用，由jvm自己決定，這是jvm默認的模式，也是推薦使用的模式。            

3.1 -XX參數

-xx參數也是非標準參數，主要用于jvm的調優和debug操作。
-xx參數的使用有2種方式，一種是boolean類型，一種是非boolean類型：
    boolean類型
        格式 ：-xx:[+-]<name> 表示啟用或禁用<name>屬性
        如 ：-xx:+DisableExplicitGC 表示禁用手動調用gc操作，也就是說調用System.gc()無效
    非boolean類型
        格式 ：-xx:<name>=<value> 表示<name>屬性的值為<value>
        如 ：-xx:NewRatio=1 表示新生代和老年代的比值          

4.1 -Xms與-Xmx參數

-Xms與-Xmx分別是設置jvm的堆內存的初始大小和最大大小。
-Xmx2048m : 等價于-XX:MaxHeapSize，設置JVM最大堆內存為2048M。
-Xms512m ：等價于-XX:InitialHeapSize，設置JVM初始堆內存為512M。
適當的調整jvm的內存大小，可以充分利用服務器資源，讓程序跑的更快。

5.1 查看jvm的運行參數

有時候我們需要查看jvm的運行參數，這個需求可能會存在2中情況：
第一，運行java命令時打印出運行參數；
第二，查看正在運行的java進程的參數；

5.1.1 運行java命令時打印參數

運行java命令時打印參數，需要添加-XX:+PrintFlagsFinal參數即可。 其中參數有boolean類型和數字類型，值的操作符是=或:=,分別
代表默認值和被修改的值。
查看所有的參數，用法 ：jinfo -flags <進程id>
通過jps 或者 jps -l 查看java進程
查看某一參數的值，用法 ：jinfo -flag <參數名> <進程id>

6.1 jdk1.7的堆內存模型

Young年輕區（代）
    Young區被劃分為三部分，Eden區和兩個大小嚴格相同的Survivor區，其中，Survivor區間中，某一時刻只有其中一個是被
    使用的，另外一個留做垃圾收集時復制對象用，在Eden區間變滿的時候，GC就會將存活的對象移到空閑的Survivor區間中
    ，根據JVM的策略，在經過幾次垃圾收集后，任然存活于Survivor的對象將被移動到Tenured區間。
Tenured年老區
    Tenured區主要保存生命周期長的對象，一般是一些老的對象，當一些對象在Young復制轉移一定的次數以后，  對象就會被
    轉移到Tenured區，一般如果系統中用了application級別的緩存，緩存中的對象往往會被轉移到這一區間。
Perm 永久區
    Perm代主要保存class，method，filed對象，這部分的空間一般不會溢出，除非一次性加載了很多的類，不過在涉及到熱部
    署的應用服務器的時候，有時候會遇到java.lang.OutOfMemoryError : PermGen space的錯誤，造成這個錯誤的很大原因就
    有可能是每次都重新部署，但是重新部署后，類的class沒有被卸載掉，這樣就造成了大量的class對象保存在了perm中，這
    種情況下，一般重新啟動應用服務器可以解決問題。
Virtual區
    最大內存和初始內存的差值，就是Virtual區。

6.2 jdk1.8的堆內存模型

由上圖可以看出，jdk1.8的內存模型是由2部分組成，年輕代 + 年老代。
年輕代：Eden + 2 * Survivor
年老代：OldGen
在jdk1.8中變化最大的Perm區，用Metaspace（元數據空間）進行了替換。
需要特別說明的是 ：Metaspace所占用的內存空間不是在虛擬機內部，而是在本地內存空間中，這也是與1.7的永久代最大的區別所在。

6.3 為什么要廢棄1.7中的永久區？

移除永久代是為融合HotSpot JVM與JRockit VM而做出的努力，因為JRockit沒有永久代，不需要配置永久代。
現實使用中，由于永久代內存經常不夠用或發生內存泄漏，爆出異常java.lang.OutOfMemoryError : PermGen.
基于此，將永久區廢棄，而改元空間，改為了使用本地內存空間。

6.4 通過jstat命令進行查看堆內存使用情況

jstat命令可以查看堆內存各部分的使用量，以及加載類的數量。命令的格式如下 ：
jstat[-命令選項][vmid][間隔時間/毫秒][查詢次數]

6.4.1 查看class加載統計

說明 ：
Loaded : 加載class的數量
Bytes : 所占用空間大小
Unloaded : 未加載數量
Bytes : 未加載占用空間
Time : 時間

6.4.2 查看編譯統計

jstat -compiler?

說明 ：
Compiled : 編譯數量
Failed : 失敗數量
Invalid : 不可用數量
Time : 時間
FailedType : 失敗類型
FailedMethod : 失敗的方法

6.4.3 垃圾回收統計

jstat -gc

也可以指定打印的間隔和次數，每1秒中打印一次，共打印5次
jstat -gc 1000 5

說明 ：
S0C : 第一個Survivor區的大小（KB）
S1C : 第二個Survivor區的大小（KB）
S0U : 第一個Survivor區的使用大小（KB）
S1U : 第二個Survivor區的使用大小（KB）
EC : Eden區的大小（KB）
EU : Eden區的使用大小（KB）
OC ： Old區大小（KB）
OU ： Old使用大小（KB）
MC ：方法區大小（KB）
MU ：方法區使用大小（KB）
CCSC ：壓縮類空間使用大小（KB）
CCSU ：壓縮類空間使用大小（KB）
YGC ：年輕代垃圾回收次數
YGCT ：年輕代垃圾回收消耗時間
FGC ：老年代垃圾回收次數
FGCT : 老年代垃圾回收消耗時間
GCT ：垃圾回收消耗總時間

7.1 查詢內存使用情況

前面通過jstat可以對jvm堆的內存進行統計分析，而jmap可以獲取到更加詳細的內容，如 ：內存使用情況的匯總、對內存溢出的定位與分析。
查看內存使用情況 ：
jmap -heap <vmid>

7.2 查看內存中對象數量及大小

查看所有對象，包括活躍以及非活躍的
jmap -histo <pid> | more
查看活躍對象
jmap -histo:live <pid> | more

對象說明 ：
B : byte
C : char
D : double
F : float
I : int
J : long
Z : boolean
[ : 數組，如[I表示int[]
[L+類名 ：其他對象

7.3 將內存使用情況dump到文件中

有些時候我們需要將jvm當前內存中的情況dump到文件中，然后對它進行分析，jmap也是支持dump到文件中的。
用法 ：
jmap -dump:format=b,file=dumpFileName <pid>
其中b是代表二進制
示例 ：
jmap -dump:format=b,file=/tmp/dump.dat 6219     

7.4 通過jhat對dump文件進行分析

用法 ：
jhat -port <port> <file>
例如 ：
jhat -port 9999 /test/dump.dat
這個時候就可以打開瀏覽器訪問 ：127.0.0.2:9999  
-Xms8m -Xmx8m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError : 設置初始堆大小和當發生內存溢出時，給內存一個快照并導出一個dump文件 
用MAT進行文件分析

8 jstack的使用

有些時候我們需要查看下jvm中的線程執行情況，比如，發現服務器的CPU的負載突然增高了、出現了死鎖、死循環等，我們
如何分析呢？
由于程序是正常運行的，沒有任何的輸出，從日志方面也看不出什么問題，所以就需要看下jvm的內部線程的執行情況，然后
再進行分析查找出原因。
這個時候，就需要借助于jstack命令了，jstack的作用是將正在運行的jvm的線程情況進行快照，并且打印出來 ：
用法 ：jstack <pid>

8.1 線程的狀態

在java中線程的狀態一共被分成6種 ：
    初始態（NEW）
        創建一個Thread對象，但還未調用start()啟動線程時，線程處于初始態。
    運行態（RUNNABLE），在java中，運行態包括就緒態和運行態。  
        就緒態
            該狀態下的線程已經獲得執行所需的所有資源，只要CPU分配執行權就能運行。
            所有就緒態的線程存放在就緒隊列中。
        運行態
            獲得CPU執行權，正在執行的線程。
            由于一個CPU同一時刻只能執行一條線程，因此每個CPU每個時刻只有一條運行態的線程。
    阻塞態（BLOCKED）
            當一條正在執行的線程請求某一資源失敗時，就會進入阻塞態。
            而在java中，阻塞態專指請求鎖失敗時進入的狀態。
            由一個阻塞隊列存放所有阻塞態的線程。
            處于阻塞態的線程會不斷請求資源，一旦請求成功，就會進入就緒隊列，等待執行。
    等待態（WAITING）
            當前線程中調用wait、join、park函數時，當前線程就會進入等待態。
            也有一個等待隊列存放所有等待態的線程。
            線程處于等待態表示它需要等待其他線程的指示才能繼續運行。
            進入等待態的線程會釋放CPU執行權，并釋放資源（如 ：鎖）。
    超時等待態（TIMED_WAITING）
            當運行中的線程調用sleep(time)、wait、join、parkNanos、parkUntil時，就會進入該狀態；
            它和等待態一樣，并不是因為請求不到資源，而是主動進入，并且進入后需要其他線程喚醒；
            進入該狀態后釋放CPU執行權和占有的資源。
            與等待態的區別：到了超時時間后自動進入阻塞隊列，開始競爭鎖。
    終止態（TERMINATED）
            線程執行結束后的狀態。

8.2 分析死鎖

在運行的程序中，通過命令窗口查看當前正在執行的線程id         
jps
同通過jstack進行分析 ：
jstack <vmid>

在輸出的信息中，已經看到，發現了1個死鎖，關鍵看這個 ：

可以清晰的看到 ：
    Thread2 獲取了<0x00000000f655dc50>的鎖，等待獲取<0x00000000f655dc40>這個鎖
    Thread1 獲取了<0x00000000f655dc40>的鎖，等待獲取<0x00000000f655dc50>這個鎖
    由此可見，發生了死鎖。
可以使用VisualVM工具進行JVM問題的排查

8.3 監控遠程的jvm

VisualJVM不僅是可以監控本地jvm進程，還可以監控遠程的jvm進程，需要借助于JMX技術實現。

8.3.1 什么是JMX？

JMX（Java Management Extensions，即Java管理擴展）是一個為應用程序、設備、系統等植入管理功能的框架，JMX可以跨越一系列操作
平臺、系統體系結構和網絡傳輸協議，靈活的開發無縫集成的系統、網絡和服務管理應用。

8.3.2 監控遠程的tomcat

想要監控遠程的tomcat，就需要在遠程的tomcat進行對JMX配置，方法如下 ：
#在tomcat的bin目錄下，修改catalina.sh，添加如下的參數
JAVA_OPTS="
-Dcom.sun.management.jmxremote 
-Dcom.sun.management.jmxremote.port=9999 
-Dcom.sun.management.jmxremote.authenticate=false 
-Dcom.sun.management.jmremote.ssl=false"                                                                
這幾個參數的意思是 ：
#-Dcom.sun.management.jmxremote : 允許使用JMX遠程管理
#-Dcom.sun.management.jmxremote.port=9999  : JMX遠程連接端口
#-Dcom.sun.management.jmxremote.authenticate=false : 不進行身份認證，任何用戶都可以連接
#-Dcom.sun.management.jmremote.ssl=false : 不使用ssl
設置好以后保存，并重啟tomcat
./startup.sh && tail -f ../logs/catalina.out  :  重啟tomcat并顯示啟動日志
通過VisualVM進行遠程連接。
SpringBoot項目是內嵌的tomcat配置方式查看http://www.360doc.com/content/17/1018/20/16915_696185383.shtml