JVM性能调优的评估指标及调优示例

整体评估指标说明

1.吞吐量: 运行用户代码占总时间的比例
总运行时间：用户线程程序的运行时间(100s)+GC内存回收的时间 (1s)
比如程序运行时间100s/内存回收时间 垃圾回收1s 则吞吐量为100/101=99%
2.GC负荷：与吞吐量相反，指应用花在GC上的时间百分比
上例GC负荷为：1/101=1%
3.暂停时间：应用线程花在GC stop-the-world 的时间
暂时时间越小越好
4.GC频率：次数/GC频率越多，stw暂停时间越短；GC回收频率次数越少、stw暂停时间越长
5.反应速度：从一个对象变成垃圾道这个对象被回收的时间
吞吐量优先的收集器：Parallel并行收集器【Jdk8默认收集器】
响应时间优先的收集器：CMS（老年代）/ParNew(新生代)-注重stw时间越少
G1/ZGC同时注重吞吐量和响应时间优先

JVM调优方案

优化核心思路：
1、通过堆内存设置减少老年代垃圾回收的次数
2、配置垃圾回收器，减少STW的时间

1.避免用户线程暂停时间STW比较短

a.堆内存空间一定要充足，垃圾回收和最大堆内存无关，只和初始内存有关。
b.项目启动堆内存初始值与最大值一定保持一致，可减少垃圾回收的次数，提高吞吐量;
c.不建议调用System.gc()，容易造成STW;
d.不要在堆内存中存放大对象和全局变量，容易触发fullgc
e.合理根据项目堆内存情况，选择收集器

2.合理设定堆的初始大小和选择合理的垃圾收集器

a.起步阶段的个人网站,建议堆内存1GB 可以串行SerialGC,建议使用并行Parallel GC
b.有一定访问量的网站或APP,建议堆内存2g 建议使用Parallel GC
c.并发适中的APP或普通数据处理,建议堆内存4g 老年代CMS/新生代parnew
d.适用于并发要求较高的APP,建议堆内存8G（要16G的可以集群）建议G1收集器 注重低延迟和吞吐量

必填参数

-Xmx 堆最大可用值 测试结果：默认4G----物理内存的1/4
-Xms 堆初始值 测试结果：最大内存的1/16-----物理内存的1/64
-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError 内存溢出的时候打印内存快照
-XX:HeapDumpPath=hdpserver_oom.hprof 内存溢出的时候内存快照保存路径

tips：
a、-Xmx和-Xms在内存不大的时候建议相同，内存很大的时候，建议配成2:1
b、内存溢出的快照配置很可能几个月不出现，但建议配置上，方便问题出现时的排查
c、垃圾回收器在JDK8之前建议用CMS，JDK8及之后建议用G1。

优化参数

-XX:+PrintGC 每次触发GC的时候打印相关日志
-XX:+PrintGCDetails 更详细的GC日志
堆设置
-Xmn 新生代堆最大可用值 默认是堆的1/3，官方推荐配置为整个堆的3/8
-XX:NewRatio 配置新生代与老年代占比 默认1:2 建议值：1:2或1:3 -XX:NewRatio=3
-XX:SurvivorRatio 用来设置新生代中eden空间和from/to空间的比例=eden/from=den/to 默认8:1
-XX:PermSize 初始化永久内存区域大小，默认4M，超出的话可能出现PermGen space错误。
-XX:MaxPermSize 设置永久内存区域最大大小
-XX:NewSize 作用跟-XX:NewRatio相似，不同的是精确的数值
-XX:MaxNewSize 设置最大Java新对象生产堆内存，
NewSize和MaxNewSize最好设成一致，数值都是1024的整数倍并且大于1MB。
-XX:MaxTenuringThreshold 设置垃圾最大年龄
-XX:GCTimeRatio 设置垃圾回收时间占程序运行时间的百分比，垃圾回收时间占程序运行时间百分比的公式为1/(1+n) ，如果n=19表示java可以用5%的时间来做垃圾回收，1/(1+19)=1/20=5%。
-Xss 我们线程栈空间大小 –Xss1m，jdk5.0前是256k---配置不适合太高
1.8元空间设置大小
-XX:MetaspaceSize 初始空间大小，达到该值就会触发垃圾收集进行类型卸载，同时GC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，那么在不超过MaxMetaspaceSize时，适当提高该值。
-XX:MaxMetaspaceSize 最大空间，默认是没有限制的。

代码演示

1.默认值测试

/**
 *
 *  命令查看默认值:
 *  最大内存4G
 *  初始内存：最大内存的1/16
 *  垃圾回收器：Parallel Scavenge收集器
 *
 *  java -XX:+PrintCommandLineFlags -version
 * -XX:InitialHeapSize=268435456 -XX:MaxHeapSize=4294967296 -XX:+PrintCommandLineFlags -XX:+UseCompressedClassPointers -XX:+UseCompressedOops -XX:+UseParallelGC
 *
 * 代码查看默认值：
 * 最大内存：4G
 * 新生代：老年代= 87360:174784 = 1:2
 * eden:from:to = 8:1:1
 *
 * 最大内存3959.5M
 * 可用内存244.76746368408203M
 * 已经使用内存247.5M
 * Heap 堆信息
 *  def new generation   total 78656K, used 4197K [0x00000006c0000000, 0x00000006c5550000, 0x0000000715550000)
 *   eden space 69952K,   6% used [0x00000006c0000000, 0x00000006c0419618, 0x00000006c4450000)
 *   from space 8704K,   0% used [0x00000006c4450000, 0x00000006c4450000, 0x00000006c4cd0000)
 *   to   space 8704K,   0% used [0x00000006c4cd0000, 0x00000006c4cd0000, 0x00000006c5550000)
 *  tenured generation   total 174784K, used 0K [0x0000000715550000, 0x0000000720000000, 0x00000007c0000000)
 *    the space 174784K,   0% used [0x0000000715550000, 0x0000000715550000, 0x0000000715550200, 0x0000000720000000)
 *  Metaspace       used 2719K, capacity 4486K, committed 4864K, reserved 1056768K
 *   class space    used 292K, capacity 386K, committed 512K, reserved 1048576K
 *
 */
public class 默认值测试 {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.print("最大内存");
        System.out.println(Runtime.getRuntime().maxMemory() / 1024.0 / 1024 + "M");
        System.out.print("可用内存");
        System.out.println(Runtime.getRuntime().freeMemory() / 1024.0 / 1024 + "M");
        System.out.print("已经使用内存");
        System.out.println(Runtime.getRuntime().totalMemory() / 1024.0 / 1024 + "M");
    }
}

2.吞吐量测试

/**
 * -XX:PermSize=32M -Xmx32M -Xms1M -XX:+UseSerialGC -XX:+PrintGCDetails
 * 非堆内存32M，堆内存最大32M，最小1M，使用串行垃圾回收器
 * 启动GC-96次 执行GC-20次 吞吐量100
 *
 * -XX:PermSize=32M -Xmx32M -Xms32M -XX:+UseSerialGC -XX:+PrintGCDetails
 * 非堆内存32M，堆内存最大32M，最小32M，使用串行垃圾回收器
 * 启动GC-39次 执行GC-20次 吞吐量130
 *
 * -XX:PermSize=32M -Xmx512M -Xms32M -XX:+UseSerialGC -XX:+PrintGCDetails
 * 非堆内存32M，堆内存最大512M，最小32M，使用串行垃圾回收器
 * 启动GC-39次 执行GC-19次 吞吐量130
 *
 * -XX:PermSize=32M -Xmx512M -Xms512M -XX:+UseSerialGC -XX:+PrintGCDetails
 * 非堆内存32M，堆内存最大512M，最小512M，使用串行垃圾回收器
 * 启动GC-1次 执行GC-1次 吞吐量140
 *
 * ===================结论:===================================
 * =======================1、垃圾回收次数和最大堆内存大小无关，只和初始内存有关系。============
 * =======================2、最大堆内存和初始堆内存设置的一样，可以减少垃圾回收次数============
 * =======================3、初始堆内存会影响到吞吐量，两个值都越大吞吐量就越高============
 * =======================4、垃圾回收次数越少，吞吐量越高============
 */
@SpringBootApplication
@RestController
public class 吞吐量测试 {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(吞吐量测试.class);
    }

    @RequestMapping("/test2")
    public void test(){
    }
}

3.垃圾回收器测试

/**
 * -XX:PermSize=32M -Xmx64M -Xms64M -XX:+UseSerialGC -XX:+PrintGCDetails
 * 启动GC-19次 执行GC-10次 吞吐量95
 *
 * -XX:PermSize=32M -Xmx64M -Xms64M -XX:+UseParNewGC -XX:+PrintGCDetails
 * 启动GC-19次 执行GC-10次 吞吐量100
 *
 * -XX:PermSize=32M -Xmx64M -Xms64M -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:+PrintGCDetails
 * 启动GC-20次 执行GC-10次 吞吐量103
 *
 * -XX:PermSize=32M -Xmx64M -Xms64M -XX:+UseG1GC -XX:+PrintGCDetails
 * 启动GC-17次 执行GC-8次 吞吐量102
 *
 * ===================结论:===================================
 * =======================1、最好使用并行收集器,因为并行收集器速度比串行吞吐量高，速度快。============
 */
@SpringBootApplication
@RestController
public class 垃圾回收器测试 {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(垃圾回收器测试.class);
    }

    @RequestMapping("/test")
    public void test(){
    }
}