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调优

mozzie大约 9 分钟JavaJava

调优

现在JVM调优标准：在最大吞吐量优先的情况下，降低停顿时间

案例：

JAVA 生产环境下性能监控与调优详解open in new window

当小白遇到FullGC | 京东云技术团队open in new window

Arthas+JVM命令实战指南：快速定位并解决JVM内存溢出问题open in new window

调优步骤

  1. 熟悉业务场景

  2. 性能监控

    可能的问题：

    • GC 频繁

    • Cpu load过高

    • OOM

    • 内存泄漏

    • 死锁

    • 程序响应时间较长（Full GC频繁）

  3. 性能分析

    • 打印GC日志，通过GCvieweropen in new window或者gceasyopen in new window来分析日志信息

    • 命令行工具，jstack，jmap，jinfo等

    • dump出堆文件，使用内存分析工具(eclipse MAT、jconsole、JVisualVM、jprofile等)分析文件

    • 使用阿里Arthas，jconsole，JVisualVM来实时查看JVM状态

    • jstack查看堆栈信息

  4. 性能调优

    • 适当增加内存，根据业务背景选择垃圾回收器

    • 优化代码，控制内存使用

    • 增加机器，分散节点压力

      • 合理设置线程池线程数量

    • 使用中间件提高程序效率，比如缓存，消息队列等

    • 其他......

GC相关的调优都是根据业务大致分析出来的初始配置，所以我们一定是需要不断地调优的，那么必要的日志相关参数就要添加。

-XX:MaxGCPauseMillis=100：最大 GC 暂停时间为 100 毫秒，可以根据实际情况调整；
-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError：当出现内存溢出时，自动生成堆内存快照文件；
-XX:HeapDumpPath=/path/to/heap/dump/file.hprof：堆内存快照文件的存储路径；
-XX:+PrintGC：输出 GC 信息；
-XX:+PrintGCDateStamps：输出 GC 发生时间；
-XX:+PrintGCTimeStamps：输出 GC 发生时 JVM 的运行时间；
-XX:+PrintGCDetails：输出 GC 的详细信息；
-Xlog:gc*:file=/path/to/gc.log:time,uptime:filecount=10,filesize=100M：将 GC 日志输出到指定文件中，可以根据需要调整日志文件路径、数量和大小

优化案例

4C8G服务器，各项指标，什么范围算是正常（经供参考）

CPU利用率（单核）Load磁盘利用率内存利用率堆内存占用率YGC次数YGC时长FGC次数FGC时长
正常范围<70%<280%以下<80%<80%每分钟<1次<50ms<1次/周<1s
需要关注范围70%-90%>3>80%>=80%>=80%每分钟>1次>200ms1次/天>2s
不可接受范围>=100%>4>=100%>100%>100%10次/分钟1s1次/小时>=5s

1.合理配置堆内存

依据的原则是根据Java Performance里面的推荐公式来进行设置。

  • Java整个堆大小设置，Xmx 和 Xms设置为老年代存活对象的3-4倍，即FullGC之后的老年代内存占用的3-4倍。
  • 方法区（永久代 PermSize和MaxPermSize 或 元空间 MetaspaceSize 和 MaxMetaspaceSize）设置为老年代存活对象的1.2-1.5倍。
  • 年轻代Xmn的设置为老年代存活对象的1-1.5倍。
  • 老年代的内存大小设置为老年代存活对象的2-3倍。

老年代存活对象计算方式：

  1. 查看日志

  2. 强制触发FullGC

    • jmap -dump:live,format=b,file=heap.bin <pid> 将当前的存活对象dump到文件，此时会触发FullGC

    • jmap -histo:live pid 打印每个class的实例数目,内存占用,类全名信息.live子参数加上后,只统计活的对象数量. 此时会触发FullGC

    • 在性能测试环境，可以通过Java监控工具来触发FullGC，比如使用VisualVM和JConsole，VisualVM集成了JConsole，VisualVM或者JConsole上面有一个触发GC的按钮。

调整堆大小提高服务的吞吐量，堆空间设置多少合适？

  • 最大大小的默认值是物理内存的1/4，初始大小是物理内存的1/64
  • 堆太小，可能会频繁的导致年轻代和老年代的垃圾回收，会产生stw，暂停用户线程
  • 堆内存大肯定是好的，存在风险，假如发生了full gc,它会扫描整个堆空间，暂停用户线程的时间长

2.内存溢出排查方案

  1. 获取堆内存快照dump（dump文件是进程的内存镜像。可以把程序的执行状态通过调试器保存到dump文件中）

    • 使用jmap命令获取运行中程序的dump文件

      jmap -dump:format=b,file=heap.hprof pid

    • 使用vm参数获取dump文件

      有的情况是内存溢出之后程序则会直接中断，而jmap只能打印在运行中的程序，所以建议通过参数的方式的生成dump文件

      -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
-XX:HeapDumpPath=/home/app/dumps/heapdump.hprof

  2. VisualVM 去分析dump文件

  3. 通过查看堆信息的情况，定位内存溢出问题

如果定位不到问题，可以在记录一下GC日志

  1. 输出 GC 日志

为了监控 GC 活动，可以通过以下参数输出 GC 日志：

-XX:+PrintGCDetails
-XX:+PrintGCDateStamps
-XX:+PrintTenuringDistribution
-Xloggc:/path/to/gc.log
  • -XX:+PrintGCDetails：输出详细的 GC 日志信息。
  • -XX:+PrintGCDateStamps：在 GC 日志中附加时间戳。
  • -XX:+PrintTenuringDistribution：输出对象晋升年龄分布信息。
  • -Xloggc：指定 GC 日志文件的存放路径。
  1. 配置 GC 日志滚动

​ 为了避免 GC 日志过大，你可以配置日志滚动：

-XX:+UseGCLogFileRotation
-XX:NumberOfGCLogFiles=10
-XX:GCLogFileSize=100M
  • -XX:+UseGCLogFileRotation：启用 GC 日志滚动。
  • -XX:NumberOfGCLogFiles=10：设置保留的日志文件个数。
  • -XX:GCLogFileSize=100M：设置单个 GC 日志文件的大小。
  1. 配置崩溃日志

如果 JVM 崩溃了，你可以启用错误日志：

-XX:ErrorFile=/path/to/hs_err_pid%p.log
  • -XX:ErrorFile：指定 JVM 崩溃日志的保存路径，%p 表示进程 ID。

3.CPU占用率很高的排查方案

  1. ps aux | grep java 查看到当前java进程使用cpu、内存、磁盘的情况获取使用量异常的进程
  2. top -Hp 线程pid 实时查看进程的所有线程运行信息，找到异常的线程id
  3. 使用linux 命令 printf "%x\n" 线程id，把线程id变为16进制
  4. jstack 进程的pid | grep 线程id(16进制) 得到相关进程的代码

4.频繁 GC

  1. 如果经常性的发生提前晋升情况，需要调整新生代大小和Survivor 区大小，或者调整 SurvivorRadio 比例
  2. 调整整个新生代比例，例如 -xmn=2g调整到 -xmn=6g，gc情况会大大改善
  3. 提前晋升会增加 younggc 耗时，因为跨代拷贝是很耗时的。
  4. 注意 Survivor 区幸存对象大小是否过大，这也是影响 younggc 耗时的因素。

命令

官方文档open in new window

jps 虚拟机进程状况open in new window

jps，查看正在运行的Java进程

jstat 收集虚拟机运行数据open in new window

jstat -gc 进程号 打印周期(ms) 打印次数，查看JVM统计信息

指标描述单位
S0CS0 区的大小 (Young Generation 中的 Survivor Space 0)KB
S1CS1 区的大小 (Young Generation 中的 Survivor Space 1)KB
S0US0 区已用空间 (Young Generation 中的 Survivor Space 0 已用空间)KB
S1US1 区已用空间 (Young Generation 中的 Survivor Space 1 已用空间)KB
ECEden 区的大小 (Young Generation 中的 Eden Space)KB
EUEden 区已用空间 (Young Generation 中的 Eden Space 已用空间)KB
OCOld 区的大小 (Old Generation 中的空间)KB
OUOld 区已用空间 (Old Generation 中的已用空间)KB
MCMetaspace 区的大小 (Metaspace 区的空间大小)KB
MUMetaspace 区已用空间 (Metaspace 区的已用空间)KB
CCSCCompressed Class Space 的大小KB
CCSUCompressed Class Space 的已用空间KB
YGCYoung GC (年轻代垃圾回收) 的次数次
YGCT执行 Young GC 所用的时间秒
FGCFull GC (完整垃圾回收) 的次数次
FGCT执行 Full GC 所用的时间秒
GCT总的垃圾回收时间秒

jinfo Java配置信息工具open in new window

jinfo -flag 相关垃圾回收器参数 进程ID，实时查看和修改JVM配置参数（+表示在使用，-未使用）

jmap 内存映射工具open in new window

jmap -dump:live,format=b,file=heapdump.hprof <pid>，生成堆转储文件，包含 JVM 内存中的所有对象及其详细信息（信息最完整，通常配合 Eclipse MAT 或 VisualVM 进行分析）

jmap -histo:live <pid>，JVM 进程的内存使用情况，活跃的对象

jmap -heap 进程ID ，打印内存信息

jmap -histo <pid> | head -n 10 实时查看占用前十的对象，包括被回收的对象

jhat 堆转储快照分析工具open in new window

jhat（JVM Heap Analysis Tool），与jmap配合使用，用于分析jmap生成的堆转储快照。

jhat内置了一个小型的http/web服务器，可以把堆转储快照分析的结果，展示在浏览器中查看。不过用途不大，基本大家都会使用其他第三方工具。

命令格式

jhat [-stack <bool>] [-refs <bool>] [-port <port>] [-baseline <file>] [-debug <int>] [-version] [-h|-help] <file>

命令使用

E:\Code\myself\interview>jhat -port 8090 E:\Code\myself\interview\interview-26\heap.bin
Reading from E:\Code\myself\interview\interview-26\heap.bin...
Dump file created Wed Jan 13 16:53:47 CST 2021
Snapshot read, resolving...
Resolving 246455 objects...
Chasing references, expect 49 dots.................................................
Eliminating duplicate references.................................................
Snapshot resolved.
Started HTTP server on port 8090
Server is ready.

http://localhost:8090/

jstack Java堆栈跟踪工具open in new window

jstack 进程ID，打印JVM中线程快照

jcmd 虚拟机诊断命令open in new window

多功能命令行

jstatd 远程主机信息收集open in new window

jstatd，即虚拟机的jstat守护进程，主要用于监控JVM的创建与终止，并提供一个接口允许远程监控工具依附到在本地主机上运行的JVM。

用法

jstatd [ options ]

  • options

    命令行选项。这些选项可以是任意顺序。如果存在多余的或者自相矛盾的选项，则优先考虑最后的选项。

描述

jstatd工具是一个RMI服务器应用程序，主要用于监控HotSpot Java 虚拟机的创建与终止，并提供一个接口以允许远程监控工具附加到本地主机上运行的JVM上。

jstatd服务器需要在本地主机上存在一个RMI注册表。jstatd服务器将尝试在默认端口或-p port选项指定的端口附加到该RMI注册表上。如果RMI注册表不存在，jstatd应用程序将会自动创建一个，并绑定到-p port选项指定的端口上，如果省略了-p port选项，则绑定到默认的RMI注册表端口。你可以通过指定-nr选项来抑制内部RMI注册表的创建。

工具

  1. jConsoleopen in new window

  2. Visual VMopen in new window

  3. Eclipse MATopen in new window

    分析快照文件的思路或者方法论：

    • 内存占用过大的对象是什么？histogram，按照占用的内存倒序进行排序的。
    • 这个对象被谁引用？dominator Tree，用来分析对象的调用链
    • 定位到具体的代码？thread_overview，线程简介图，这个里面有方法的调用链信息和堆栈信息

  4. JProfileropen in new window

  5. Arthasopen in new window

  6. Java Mission Controlopen in new window

贡献者: mozzie
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