一、JVM调优
性能调优包含多个方面：架构调优、代码调优、JVM调优、数据库调优、操作系统调优等。其中架构调优和代码调优是基础，架构的调优对系统影响最大。性能调优基本步骤：
- 明确优化目标
- 发现性能瓶颈
- 性能调优
- 监控及数据统计
- 确认是否达到目标
1.1 调优时机
- 应用系统慢(响应性能下降，吞吐量下降)、卡顿(GC停顿时间长、次数频繁)
- 应用出现OOM等内存异常(使用的堆内存过大、本地缓存过大；会发生OOM的区域：堆、元空间、虚拟机栈、本地方法栈、直接内存)
1.2 调优原则
JVM调优是一种手段，但并不一定所有问题都需要通过JVM调优解决，最有效的优化手段是架构和代码层面的优化。所以JVM优化是最后不得已的手段，在架构调优和代码调优后对服务器配置的最后一次”压榨”。
所以JVM调优应遵守的原则：
- 上线之前应先将机器的JVM参数设置到最优；
- 大多数的Java应用不需要进行JVM优化；
- 大多数导致GC问题的原因是代码层面的问题导致的（代码层面）；
- 减少创建对象的数量、减少使用全局变量和大对象（代码层面）；
- 优先架构调优和代码调优，JVM优化是不得已的手段（代码、架构层面）；
- 分析GC情况优化代码比优化JVM参数更好（代码层面）；
1.3 调优目的
- 吞吐量：用户代码运行时间 / (用户代码运行时间 + GC时间)
- 响应时间：STW越短，响应时间越好
二、JVM命令参数
- 标准参数：- 开头，所有的Hot Spot都支持；
- 非标准参数：-X 开头，特定版本的Hot Spot支持的特定命令；
- 不稳定参数：-XX 开头，下个版本可能取消；
2.1 常用参数
- 标准参数：- 开头，所有的Hot Spot都支持；
- 非标准参数：-X 开头，特定版本的Hot Spot支持的特定命令；
- 不稳定参数：-XX 开头，下个版本可能取消；
输入：Java -XX:+PrintFlagsInitial 查看默认参数及值
输入：Java -XX:+PrintFlagsFinal 查看最终生效参数及值
输入：Java -XX:+PrintCommandLineFlags 查看启动时的命令行参数
2.2 GC常用参数
- -Xms：设置堆的初识内存大小，包含年轻代和老年代，JVM内存设置默认单位为Byte，也可以用k/K、m/M、g/G来声明其他单位。
- -Xmx：设置堆的最大内存大小，-Xms和-Xmx一样时，可以避免内存不够时动态调整内存带来的内存波动
- -Xmn：设置年轻代大小，包括Eden区和
- -Xss：设置线程最大栈空间，JDK5以后每个线程堆栈大小为1M，直接决定了函数可调用的最大深度。在相同物理内存下，减小这个值能生成更多的线程，但一个进程内的线程是有限的，也不是越多效率越高，经验值在3000~5000左右。
- -XX:MetaspaceSize：设置方法区（元空间）初始值，可动态扩展，如果没有设置元空间的上限那么他可以扩大到整个内存。64位的JVM元空间默认大小是21M，达到该值就会FGC，同时收集器会对该值进行调整，如果释放了大量的空间，就适当降低该值；如果释放了很少的空间，提升该值，但最到不超过-XX:MaxMetaspaceSize设置的值。
- -XX:MaxMetaspaceSize：设置方法区（元空间）最大值，如图默认为18446744073709547520接近无限大，也有说默认是-1，即不限制，受限于本地内存。8G内存的机器，初始和最大值一般都设置为256M或者512M。
- -XX:+UseTLAB：打开本地线程分配缓存区(Thread Local Allocation Buffer)，用于线程上新对象的分配，默认是打开的
- -XX:+PrintTLAB：打印TLAB的使用情况
- -XX:TLABSize：设置TLAB的大小-XX:TLABSize=256k
- -XX:+DisableExplictGC：屏蔽代码显示调用GC，如System.gc()
- -XX:CompileThreshold：JIT热点代码编译的阀值
- -XX:+PrintGC：打印简单的GC日志信息
- -XX:+PrintGCDetails：打印详细的GC日志信息，不同垃圾回收器的GC信息格式不一样，同一垃圾回收器不同版本JDK也可能不一样
- -XX:+PrintHeapAtGC：每次GC前/后堆内存的使用情况，已经FGC次数(full 0)
- -XX:+PrintGCTimeStamps：打印进程启动到现在GC所运行的时间
- -XX:+PrintGCApplicationConcurrentTime：打印上次GC后停顿到现在过去了多少时间，当GC后时间置为0
- -XX:+PrintGCApplicationStoppedTime：打印GC时应用停顿的时间
- -XX:+PrintReferenceGC：打印强、软、弱、虚引用各个引用的数量以及时长
- -verbose:class：打印类加载情况
- -XX:+PrintVMOptions
- -XX:PreBlockSpin：设置锁自旋次数
- -XX:+UseSerialGC：新生代使用Serial，老年代使用Serial Old；
- -XX:+UseParallelGC/-XX:UseParallelOldGC：新生代使用Parallel Scavenge，老年代使用Parallel Old
- -XX:+UseParNewGC：新生代使用ParNew，老年代自动使用Serial Old；
- -XX:+UseConMarkSweepGC：新生代使用ParNew，老年代使用CMS + Serial Old；
- -XX:+UseG1GC：使用G1；
2.3 Parallel常用参数
Parallel GC是JVM中的并行垃圾收集器
- -XX:SurvivorRatio=n：设置年轻代中Eden区和Survivor的比例，为Eden: S0: S1 = n:1:1
- -XX:NewRatio=n：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n，则年轻代与年老代的比值为1 : n；
- -XX:PreTenureSizeThreshold：设置判定大对象的内存大小，大于该值直接进入老年代，只对Serial和ParNew两款新生代收集器有效
- -XX:MaxTenuringThreshold：对象进入老年代的年龄，默认为15。设置为0的话，则年轻代对象不经过Survivor区，直接进入年老代。设置值大，可以让增加对象在年轻代的停留时间，增加对象在年轻代回收的概率。
- -XX:ParallelGCThreads=n：配置并行收集器的垃圾收集线程数，即：同时多少个线程一起进行垃圾回收。
- -XX:+UseAdaptiveSizePolicy：自动选择堆内各区大小的比例
2.4 CMS常用参数
- -XX:UseConcMarkSweepGC
- -XX:ParallelCMSThreads：CMS线程数量
- -XX:CMSInitiatingOccupancyFraction：老年代使用内存回收阈值，超过该阀值后开始CMS收集，默认是68%。
- -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection：在FGC时压缩整理内存
- -XX:CMSFullGCsBeforeCompaction：多少次FGC之后进行压缩整理
- -XX:+CMSClassUnloadingEnabled：使用CMS回收Perm区需要卸载的类
- -XX:CMSInitiatingPermOccupancyFraction：达到什么比例时进行Perm回收
- -XX:GCTimeRatio：设置GC时间占用程序运行时间的百分比，建议比例，CMS会根据这个值调整堆空间
- -XX:MaxGCPauseMillis：GC停顿建议时间，GC会尝试各种手段达到这个时间，比如减少年轻代
2.5 G1常用参数
- -XX:+UseG1GC：使用G1垃圾收集器
- -XX:ParallelGCThreads：知道垃圾收集线程数
- -XX:+G1HeapRegionSize：指定分区大小(1M~32M，必须是2的N次幂)，建议逐渐增大该值。随着size增加，垃圾存活时间更长，GC间隔更长，每次GC时间也会变长
- -XX:MaxGCPauseMillis：最大GC停顿时间建议值，G1会尝试调整Young区的块数来达到这个值，
- -XX:GCPauseIntervalMillis：GC的间隔时间
- -XX:G1NewSizePercent：新生代初识内存空间比例，默认堆的5%
- -XX:G1MaxNewSizePercent：新生代最大内存空间比例，默认60%
- -XX:GCTimeRatio：设置GC时间占用程序运行时间的百分比，建议比例，G1会根据这个值调整堆空间
- -XX:ConcGCThreads：并发线程数
- -XX:InitiatingHeapOccupancyPercent：设置触发GC标记周期的 Java 堆占用率阈值。默认占用率是整个 Java 堆的 45%
三、JVM调优工具
3.1 软件工具
- Jconsole
- JVisualVM
- Jprofiler
- GCViewer
- GC Easy
- Java Flight Recorder
3.2 命令行工具
- top：linux命令，可以观察哪个进程PID和内存过高
- jps [options] [hostid]
- jps -p：禁止输出main方法的类或者jar文件的名称和参数
- jps -m：输出main方法的参数，JVM自带参数不会输出
- jps -l：输出应用主类的完整包路径或者jar文件的全路径名称
- jps -v：输出对象进程的JVM的参数
- jinfo [option] [pid]
- jinfo -flags pod：输出JVM的全部参数
- jinfo -sysprops pid：输出系统的全部参数
- jstate [generalOption | outputOptions pid [interval[s|ms] [count]]]
- jstat -class：类加载行为的统计信息
- jstat -compiler：即时编译热点行为的统计
- jstat -gc：JVM中堆的垃圾收集情况的统计
- jstat -gccapacity：显示各代的容量以及使用情况
- jstack [option] pid
- jstack pid：列出当前进程的各个线程信息
- jstack pid > /Users/shaotuo/threadDump.txt：生成Thread Dump文件
- jmap：列表指定java进程的堆内存信息，对象的统计信息、ClassLoader的信息，可以使用jmap生成Heap dump文件
四、相关问题
4.1 CPU占用高
4.2 OOM日志错误排查
- java.lang.OutOfMemoryError:…java heap space…
- 堆栈溢出，代码问题可能性很大；
- 线程池运用不当OOM，不断往list加对象，导致回收不了；
- 重写finalize引发频繁GC：finalize方法内会拯救对象，导致对象不被回收；重写finalize但不拯救 ，也会将对象推到F-Queue队列，等待下次GC才回收；
- java.lang.OutOfMemoryError:GC over head limit exceeded
- 系统处于高频GC状态，且回收效果作用不大；有可能内存不够导致，某引用使用不当，导致不能被回收
- java.lang.OutOfMemoryError: Direct buffer memory
- 直接内存不够，JVM不会回收直接内存，查看是否是使用ByteBuffer.allocateDirect方法，没有clear导致；一般为使用NIO的问题
- java.lang.OutOfMemoryError: unable to create new native thread
- 堆外内存不够，导致无法为线程分配内存
- java.lang.OutOfMemoryError: request {} byte for {} out of swap
- 地址空间不够
- java.lang.StackOverflowError
- 线程栈溢出，由-Xss控制线程栈大小，一般是代码里面循环调用的问题