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[Java教程]轻松学JVM(三)配置参数

JVM配置参数分为三类参数:

1、跟踪参数

2、堆分配参数

3、栈分配参数

这三类参数分别用于跟踪监控JVM状态,分配堆内存以及分配栈内存。

跟踪参数

跟踪参数用于跟踪监控JVM,往往被开发人员用于JVM调优以及故障排查。

1、当发生GC时,打印GC简要信息

使用-XX:+PrintGC或-verbose:gc参数

这两个配置参数效果是一样的,都是在发生GC时打印出简要的信息,例如执行代码:

  1: public static void main(String[] args)
  2:   {
  3:     byte[] bytes =null;
  4:     for(int i=0;i<100;i++){
  5:       bytes = new byte[1 * 1024 * 1024];
  6:     }
  7:   }
这个程序连续创建了100个1M的数组对象,使用-XX:+PrintGC或-verbose:gc参数执行该程序,即可查看到GC情况:
  1: [GC (Allocation Failure) 32686K->1648K(123904K), 0.0007230 secs]
  2: [GC (Allocation Failure) 34034K->1600K(123904K), 0.0009652 secs]
  3: [GC (Allocation Failure) 33980K->1632K(123904K), 0.0005306 secs]

我们可以看到程序执行了3次GC(minor GC),这三次GC都是新生代的GC,因为这个程序每次创建新的数组对象,都会把新的对象赋给bytes变量,而老的对象没有任意对象引用它,老对对象会变的不可达,这些不可达的对象在新生代minor GC时候被回收掉。

32686K表示回收前,对象占用空间。1648K表示回收后,对象占用空间。123904K表示还有多少空间可用。0.0007230 secs表示这次垃圾回收花的时间。

2、打印GC的详细信息以及堆使用详细信息

使用-XX:+PrintGCDetails参数

  1: [GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 32686K->1656K(37888K)] 32686K->1664K(123904K), 0.0342788 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.03 secs] 
  2: [GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 34042K->1624K(70656K)] 34050K->1632K(156672K), 0.0013466 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] 
  3: Heap
  4:  PSYoungGen   total 70656K, used 43118K [0x00000000d6100000, 0x00000000dab00000, 0x0000000100000000)
  5:  eden space 65536K, 63% used [0x00000000d6100000,0x00000000d8985ac8,0x00000000da100000)
  6:  from space 5120K, 31% used [0x00000000da600000,0x00000000da796020,0x00000000dab00000)
  7:  to  space 5120K, 0% used [0x00000000da100000,0x00000000da100000,0x00000000da600000)
  8:  ParOldGen    total 86016K, used 8K [0x0000000082200000, 0x0000000087600000, 0x00000000d6100000)
  9:  object space 86016K, 0% used [0x0000000082200000,0x0000000082202000,0x0000000087600000)
 10:  Metaspace    used 2669K, capacity 4486K, committed 4864K, reserved 1056768K
 11:  class space  used 288K, capacity 386K, committed 512K, reserved 1048576K

我们看到除了打印GC信息之外,还显示了堆使用情况,堆分为新生代、老年代、元空间。注意这里没有永久区了,永久区在java8已经移除,原来放在永久区的常量、字符串静态变量都移到了元空间,并使用本地内存。

新生代当中又分为伊甸区(eden)和幸存区(from和to),从上面打印的内容可以看到新生代总大小为70656K,使用了43118K,细心的同学的可能会发现eden+from+to=65536K+5120K+5120K=75776 并不等于总大小70656K,这是为什么呢?这是因为新生代的垃圾回收算法是采用复制算法,简单的说就是在from和to之间来回复制(复制过程中再把不可达的对象回收掉),所以必须保证其中一个区是空的,这样才能有预留空间存放复制过来的数据,所以新生代的总大小其实等于eden+from(或to)=65536K+5120K=70656k。

3、使用外部文件记录GC的日志

还有一个非常有用的参数,它可以把GC的日志记录到外部文件中,这在生产环境进行故障排查时尤为重要,当java程序出现OOM时,总希望看到当时垃圾回收的情况,通过这个参数就可以把GC的日志记录下来,便于排查问题,当然也可以做日常JVM监控。

-Xloggc:log/gc.log

R)A5CI(P(4X50Y}}NVJSTTU

4、监控类的加载

-XX:+TraceClassLoading

使用这个参数可以监控java程序加载的类:

PF}FPBLI4UP~GMKVNKGS10L

堆配置参数

指定最大堆,最小堆:Xmx、Xms

这两个参数是我们最熟悉最常用的参数,可以用以下代码打印出目前内存使用的情况:

  1: public static void main(String[] args)
  2:   {
  3:     System.out.println("最大堆:"+Runtime.getRuntime().maxMemory()/1024/1024+"M");
  4:     System.out.println("空闲堆:"+Runtime.getRuntime().freeMemory()/1024/1024+"M");
  5:     System.out.println("总的堆:"+Runtime.getRuntime().totalMemory()/1024/1024+"M");
  6:   }
最大堆也就是Xmx参数指定的大小,表示java程序最大能使用多少内存大小,如果超过这个大小,那么java程序会报:out of memory

(OOM错误),空闲堆表示程序已经分配的内存大小减去已经使用的内存大小,而总的堆表示目前程序已经配置到多少内存大小,一般而言程序一启动,会按照-Xms5m先分配5M的空间,这时总的堆大小就是5M。

指定新生代内存大小:Xmn,例如我们指定-Xmx20m -Xms5m -Xmn2m -XX:+PrintGCDetails

  1: 最大堆:19.5M
  2: 空闲堆:4.720428466796875M
  3: 总的堆:5.5M
  4: Heap
  5:  PSYoungGen   total 1536K, used 819K [0x00000000ffe00000, 0x0000000100000000, 0x0000000100000000)
  6:  eden space 1024K, 79% used [0x00000000ffe00000,0x00000000ffeccc80,0x00000000fff00000)
  7:  from space 512K, 0% used [0x00000000fff80000,0x00000000fff80000,0x0000000100000000)
  8:  to  space 512K, 0% used [0x00000000fff00000,0x00000000fff00000,0x00000000fff80000)
  9:  ParOldGen    total 4096K, used 0K [0x00000000fec00000, 0x00000000ff000000, 0x00000000ffe00000)
 10:  object space 4096K, 0% used [0x00000000fec00000,0x00000000fec00000,0x00000000ff000000)
 11:  Metaspace    used 2723K, capacity 4486K, committed 4864K, reserved 1056768K
 12:  class space  used 293K, capacity 386K, committed 512K, reserved 1048576K
可以看到新生代总大小为eden+from+to=1024k+512k+512k=2M,和我们设置的-Xmn相对应。

新生代(eden+from+to)和老年代(不包含永久区)的比值:-XX:NewRatio

例如我们设置参数:-Xmx20m -Xms20m -XX:NewRatio=4 -XX:+PrintGCDetails(注意这里改参数为4表示新生代和老年代比值为1:4)

  1: 最大堆:19.5M
  2: 空闲堆:8.665084838867188M
  3: 总的堆:19.5M
  4: Heap
  5:  PSYoungGen   total 3584K, used 916K [0x00000000ffc00000, 0x0000000100000000, 0x0000000100000000)
  6:  eden space 3072K, 29% used [0x00000000ffc00000,0x00000000ffce52f8,0x00000000fff00000)
  7:  from space 512K, 0% used [0x00000000fff80000,0x00000000fff80000,0x0000000100000000)
  8:  to  space 512K, 0% used [0x00000000fff00000,0x00000000fff00000,0x00000000fff80000)
  9:  ParOldGen    total 16384K, used 10240K [0x00000000fec00000, 0x00000000ffc00000, 0x00000000ffc00000)
 10:  object space 16384K, 62% used [0x00000000fec00000,0x00000000ff600010,0x00000000ffc00000)
 11:  Metaspace    used 2723K, capacity 4486K, committed 4864K, reserved 1056768K
 12:  class space  used 293K, capacity 386K, committed 512K, reserved 1048576K

可以看到新生代:eden+from+to=3072+512+512=4096k,老年代:16384k,新生代:老年代=4096k:16384k=1:4 和-XX:NewRatio=4吻合。

Eden区与Survivor区(from、to)的大小比值:-XX:SurvivorRatio(如设置为8,则两个Survivor区与一个Eden区的比值为2:8,一个Survivor区占整个年轻代的1/10)

例如设置参数-Xmx20m -Xms20m -Xmn8m -XX:SurvivorRatio=6 -XX:+PrintGCDetails

这个参数设置了新生代内存大小为8m,并设置Survivor区与一个Eden区的比值为2:6,来看看打印信息:

  1: 最大堆:19.0M
  2: 空闲堆:8.104576110839844M
  3: 总的堆:19.0M
  4: Heap
  5:  PSYoungGen   total 7168K, used 1040K [0x00000000ff800000, 0x0000000100000000, 0x0000000100000000)
  6:  eden space 6144K, 16% used [0x00000000ff800000,0x00000000ff904090,0x00000000ffe00000)
  7:  from space 1024K, 0% used [0x00000000fff00000,0x00000000fff00000,0x0000000100000000)
  8:  to  space 1024K, 0% used [0x00000000ffe00000,0x00000000ffe00000,0x00000000fff00000)
  9:  ParOldGen    total 12288K, used 10240K [0x00000000fec00000, 0x00000000ff800000, 0x00000000ff800000)
 10:  object space 12288K, 83% used [0x00000000fec00000,0x00000000ff600010,0x00000000ff800000)
 11:  Metaspace    used 2723K, capacity 4486K, committed 4864K, reserved 1056768K
 12:  class space  used 293K, capacity 386K, committed 512K, reserved 1048576K

Survivor区=from+to=2048,Eden区=6144K,Survivor区:Eden区=2:6,和-XX:SurvivorRatio=6吻合。

其他还有-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError、-XX:+HeapDumpPath这两个参数可以实现在发生OOM异常时把堆栈信息打印到外部文件。

堆分配参数的总结

根据实际事情调整新生代和幸存代的大小

官方推荐新生代占堆的3/8

幸存代占新生代的1/10

在OOM时,记得Dump出堆,确保可以排查现场问题

永久区分配参数

-XX:PermSize -XX:MaxPermSize

用于设置永久区的初始空间和最大空间,他们表示一个系统可以容纳多少个类型,一般空间比较小。在java1.8以后,永久区被移到了元数据区,使用本地内存,所以这两个参数也不建议再使用。

栈大小分配参数

栈大小参数为-Xss,通常只有几百k,决定了函数调用的深度,每个线程都有自己独立的栈空间。如果函数调用太深,超过了栈的大小,则会抛出java.lang.StackOverflowError,通常我们遇到这种错误,不是去调整-Xss参数,而是应该去调查函数调用太深的原理,是否使用递归,能不能保证递归出口等。

小结

本文讲解了JVM常用的参数,涉及跟踪、堆、永久区、栈的分配,其中最重要最常用的是跟踪、堆的分配参数,他们也和调优、故障排查息息相关。