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JVM 17 調優指南：如何進行JVM調優，JVM調優參數

在這篇文章中，我會詳細介紹JVM調優的概念、重要性和具體的JVM調優參數。此外，我將提供12個實用的代碼示例，每個示例都會包含JVM調優參數和相應的Java代碼。

本文已收錄於，我的技術網站 ddkk.com，有大廠完整面經，工作技術，架構師成長之路，等經驗分享

JVM 17的優化指南

JVM調優簡介

JVM調優是調整和配置Java虛擬機（JVM）的過程，以便最大限度地提高應用程序的性能和效率。這涉及到調整內存設置、選擇合適的垃圾收集器，以及配置各種性能參數。

JVM調優的重要性

提高性能：通過調整JVM參數，可以減少延遲，提高應用的響應速度和吞吐量。

優化資源使用：合理配置JVM參數可以使應用更有效地利用系統資源。

提高應用穩定性：適當的調優可以減少系統崩潰的風險，提高應用的可靠性。

JVM調優參數

堆內存設置（-Xms、-Xmx）：控制JVM堆的初始和最大大小。

垃圾收集器選擇（如-XX:+UseG1GC）：選擇適合應用場景的垃圾收集器。

性能監控（如-XX:+PrintGCDetails）：啓用GC日誌以監控垃圾收集性能。

企業級 JVM 17 的調優參數，機器配置是8核32G

JVM調優是一個複雜的過程，可能需要根據應用程序的具體需求進行調整和優化。

以下是一些通用的建議和JVM調優參數：

推薦的JVM調優參數（Java 17）

1、堆內存設置

-Xms16g：設置初始堆內存為16GB。通常，初始堆內存和最大堆內存設置為相同可以減少堆內存調整帶來的性能開銷。

-Xmx16g：設置最大堆內存為16GB。這是服務器總內存的一半，留出足夠空間給非堆內存和操作系統使用。

2、垃圾收集器選擇

-XX:+UseG1GC：使用G1垃圾收集器，它適用於具有大內存的多核服務器，能夠平衡吞吐量和響應時間。

3、G1垃圾收集器的進一步優化

-XX:MaxGCPauseMillis=200：設置目標GC暫停時間為200毫秒。

-XX:ParallelGCThreads=8：設置並行垃圾收集線程數，與CPU核心數相同或稍少。

-XX:ConcGCThreads=4：設置併發GC線程數，通常為ParallelGCThreads的一半。

4、JIT編譯器優化

-XX:+TieredCompilation：啓用分層編譯，可以優化啓動時間和峯值性能。

5、監控和日誌記錄

-XX:+UseGCLogFileRotation：啓用GC日誌文件的自動旋轉。

-XX:NumberOfGCLogFiles=5：設置GC日誌文件數量。

-XX:GCLogFileSize=20M：設置GC日誌文件的大小。

-Xlog:gc*:file=gc.log:time,uptime:filecount=10,filesize=10240：配置詳細的GC日誌。

6、性能調優

-XX:+UseStringDeduplication：開啓字符串去重，有助於減少內存佔用。

-XX:+OptimizeStringConcat：優化字符串連接操作，提高性能。

7、堆轉儲設置（僅在需要時啓用）

-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError：在內存溢出時生成堆轉儲。

-XX:HeapDumpPath=/path/to/heapdump：設置堆轉儲的路徑。

注意事項

根據應用程序的實際表現調整參數。監控應用的性能指標，如響應時間、吞吐量和內存使用情況。

在生產環境中逐步調整和應用這些參數，觀察每次調整後的效果。

考慮應用程序的具體特點，例如是否是內存密集型、CPU密集型或I/O密集型，這可能影響調優策略。

實用代碼示例

示例1：設置堆內存大小

JVM參數：

java -Xms256m -Xmx512m -jar YourApp.jar
  • -Xms256m：初始堆大小為256MB。
  • -Xmx512m：最大堆大小為512MB。
  • YourApp.jar：你的Java應用程序。

Java代碼：

public class MemoryUtilization {
    public static void main(String[] args) {
        // 打印JVM的初始內存和最大內存配置
        long initialMemory = Runtime.getRuntime().totalMemory() / (1024 * 1024);
        long maxMemory = Runtime.getRuntime().maxMemory() / (1024 * 1024);
        
        System.out.println("初始內存(MB): " + initialMemory);
        System.out.println("最大內存(MB): " + maxMemory);
    }
}

這段代碼在Java應用程序中顯示了JVM的初始內存和最大內存配置。

示例2：使用G1垃圾收集器

JVM參數：

java -XX:+UseG1GC -XX:MaxGCPauseMillis=200 -jar YourApp.jar
  • -XX:+UseG1GC：使用G1垃圾收集器。
  • -XX:MaxGCPauseMillis=200：設置目標GC暫停時間為200毫秒。

Java代碼：

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class G1GCExample {
    public static void main(String[] args) {
        List<byte[]> list = new ArrayList<>();
        while (true) {
            list.add(new byte[1024 * 1024]); // 每次分配1MB的空間
            if (list.size() > 1000) {
                list.clear(); // 當列表大小超過1000時，清空列表釋放內存
            }
        }
    }
}

這段代碼通過頻繁分配和釋放內存，模擬了一個內存密集型的Java應用，以便觀察G1垃圾收集器。

示例3：JVM性能監控和調試

JVM參數：

java -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCDateStamps -Xloggc:gc.log -jar YourApp.jar
  • -XX:+PrintGCDetails：打印詳細的GC日誌。
  • -XX:+PrintGCDateStamps：在GC日誌中添加時間戳。
  • -Xloggc:gc.log：將GC日誌輸出到指定的文件。

Java代碼：

public class GCLoggingExample {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        // 創建一個大對象並立即使其可回收，觸發GC
        byte[] allocation1 = new byte[51200 * 1024]; // 分配約50MB的空間
        allocation1 = null; // 使分配的空間可回收
        System.gc(); // 主動請求垃圾收集

        Thread.sleep(1000); // 暫停1秒，以便有時間打印GC日誌

        // 再次分配內存，觸發另一次GC
        byte[] allocation2 = new byte[51200 * 1024]; // 再次分配約50MB的空間
        System.gc(); // 再次主動請求垃圾收集
    }
}

這段代碼演示瞭如何通過分配和釋放大量內存來觸發垃圾收集，並且使用JVM參數來記錄GC的詳細日誌。這對於分析和優化GC性能非常有用。

示例4：配置JVM以使用String重複數據消除（String Deduplication）

JVM參數：

java -XX:+UseStringDeduplication -XX:+UseG1GC -jar YourApp.jar
  • -XX:+UseStringDeduplication：啓用字符串去重。
  • -XX:+UseG1GC：使用G1垃圾收集器（字符串去重需要G1垃圾收集器）。

Java代碼：

import java.util.HashSet;
import java.util.Set;

public class StringDeduplicationExample {
    public static void main(String[] args) {
        Set<String> stringSet = new HashSet<>();

        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            // 創建大量重複字符串
            String duplicatedString = "String" + (i % 100);
            stringSet.add(duplicatedString);
        }

        System.out.println("不同字符串的數量: " + stringSet.size());
    }
}

這個示例展示瞭如何在創建大量重複字符串的情況下使用字符串去重，這有助於減少JVM內存的使用。

示例5：設置堆內存的新生代與老年代的比例

JVM參數：

java -Xmx1g -XX:NewRatio=2 -jar YourApp.jar
  • -Xmx1g：設置最大堆大小為1GB。
  • -XX:NewRatio=2：設置老年代與新生代的比例為2:1。

Java代碼：

public class HeapGenerationRatio {
    public static void main(String[] args) {
        // 這裏不需要特定的Java代碼
        // 這個示例主要通過JVM參數來觀察新生代和老年代的內存比例
        System.out.println("Heap generation ratio configuration is set via JVM parameters.");
    }
}

此示例演示瞭如何通過JVM參數設置新生代和老年代的內存比例，這對於優化GC性能和應用的響應時間非常重要。

示例6：啓用Java飛行記錄器（Java Flight Recorder）

JVM參數：

java -XX:StartFlightRecording=dumponexit=true,filename=myrecording.jfr -jar YourApp.jar
  • -XX:StartFlightRecording：配置並啓動Java飛行記錄器。
  • dumponexit=true：在應用退出時自動轉儲記錄。
  • filename=myrecording.jfr：設置記錄文件的名稱。

Java代碼：

public class FlightRecorderExample {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        System.out.println("Java Flight Recorder is running...");
        Thread.sleep(10000); // 模擬應用運行10秒
    }
}

這個示例展示瞭如何使用Java飛行記錄器來記錄和分析應用的運行情況。這是一個強大的工具，用於收集詳細的性能數據和診斷信息。

示例7：開啓JVM的類加載信息跟蹤

JVM參數：

java -XX:+TraceClassLoading -XX:+TraceClassUnloading -jar YourApp.jar
  • -XX:+TraceClassLoading：跟蹤類的加載信息。
  • -XX:+TraceClassUnloading：跟蹤類的卸載信息。

Java代碼：

public class ClassLoadingTracing {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("類加載跟蹤已啓動...");
        // 這裏不需要特定的代碼來展示類加載和卸載，因為這些信息將直接打印到控制枱
    }
}

這個示例演示瞭如何開啓JVM的類加載和卸載跟蹤。這對於分析和優化應用程序的啓動時間和內存使用非常有用。

示例8：配置JVM進行線程堆棧深度跟蹤

JVM參數：

java -XX:ThreadStackSize=1024 -jar YourApp.jar
  • -XX:ThreadStackSize=1024：設置線程堆棧的大小為1024KB。

Java代碼：

public class ThreadStackTracing {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("線程堆棧大小設置為1024KB...");
        // 這裏的代碼用於演示設置的線程堆棧大小，但實際上線程堆棧的大小並不會直接影響到Java代碼的行為
    }
}

這個示例設置了JVM線程堆棧的大小，這對於優化那些需要更大線程堆棧的應用程序非常重要，比如深度遞歸調用或複雜的算法實現。

示例9：設置JVM以打印GC的詳細日誌

JVM參數：

java -verbose:gc -XX:+PrintGCTimeStamps -XX:+PrintGCDetails -jar YourApp.jar
  • -verbose:gc：啓用GC的詳細輸出。
  • -XX:+PrintGCTimeStamps：在GC日誌中添加時間戳。
  • -XX:+PrintGCDetails：打印GC的詳細信息。

Java代碼：

public class GCDetailsLogging {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("GC詳細日誌輸出已開啓...");
        // 這段代碼用於模擬一些內存分配，以觸發GC
        byte[] allocation1 = new byte[1024 * 1024];
        byte[] allocation2 = new byte[1024 * 1024];
        System.gc(); // 主動觸發GC
    }
}

這個示例展示瞭如何開啓和查看JVM的GC詳細日誌。這些日誌對於分析和調優GC性能非常有價值。

示例10：開啓JIT編譯器的診斷信息

JVM參數：

java -XX:+PrintCompilation -jar YourApp.jar
  • -XX:+PrintCompilation：打印JIT編譯器編譯方法時的信息。

Java代碼：

public class JITCompilationInfo {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("JIT編譯器診斷信息已啓動...");
        // 這裏不需要特定的代碼來觸發JIT編譯，JVM會在運行時自動進行
    }
}

此示例演示瞭如何啓用並查看JIT編譯器在編譯Java方法時的詳細信息，這對於理解和優化應用性能非常有用。

示例11：配置JVM以記錄安全管理器的檢查

JVM參數：

java -Djava.security.debug=all -jar YourApp.jar
  • -Djava.security.debug=all：啓用所有安全管理器的調試信息。

Java代碼：

public class SecurityManagerDebugging {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("安全管理器檢查記錄已啓動...");
        // 這裏的代碼主要用於演示啓動參數的效果，而不需要特定的Java代碼來觸發安全檢查
    }
}

這個示例展示瞭如何開啓JVM的安全管理器調試信息，有助於理解應用程序在安全方面的行為和潛在問題。

示例12：開啓JVM的本地方法調用跟蹤

JVM參數：

java -Xcheck:jni -jar YourApp.jar
  • -Xcheck:jni：檢查本地方法接口（JNI）調用的正確性。

Java代碼：

public class JNICheck {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("JNI調用檢查已啓動...");
        // 由於JNI調用涉及到Java與本地代碼的交互，這裏不展示具體的Java代碼示例
    }
}

此示例開啓了對JNI調用的檢查，這對於調試和確保Java應用程序中的本地方法調用的正確性非常重要。

結語

通過上述示例，我們可以看到JVM調優是一個多方面的過程，涉及不同層面的調整和配置。合理使用JVM調優參數，可以幫助我們更好地理解和優化Java應用程序的性能。希望這些示例能夠幫助你在實際工作中更有效地進行JVM調優。

每個Java應用程序都是獨一無二的，因此最佳的JVM調優參數組合可能因應用而異。本文建議是一個出發點，但可能需要根據應用程序的具體行為進行調整。建議在更改設置前進行充分的測試，並在生產環境中持續監控性能指標。

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性能優化 , jvm虛擬機 , jvm , jvm調優 , JAVA
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