Java系列筆記(4) - JVM監控與調優【轉】

參數設置
收集器搭配
啟動內存分配
監控工具和方法
調優方法
調優實例
??? ?
光說不練假把式，學習Java GC機制的目的是為了實用，也就是為了在JVM出現問題時分析原因并解決之。通過學習，我覺得JVM監控與調優主要的著眼點在于如何配置、如何監控、如何優化3點上。下面就將針對這3點進行學習。
?????（如果您對Java的內存區域劃分和內存回收機制尚不明確，那在閱讀本文前，請先閱讀我的前一篇博客《Java系列筆記(3) - Java 內存區域和GC機制》，在該博客中，詳細敘述了Java HotSpot虛擬機（Sun/Oracle JDK系列默認的虛擬機）的內存分配和垃圾回收機制。本文很多內容將依據上一篇博客，同時，本文所針對的虛擬機，也是HotSpot虛擬機。）
參數設置

?在Java虛擬機的參數中，有3種表示方法（出自：http://www.cnblogs.com/wenfeng762/archive/2011/08/14/2137810.html），用“ps -ef |grep "java"命令，可以得到當前Java進程的所有啟動參數和配置參數：

標準參數（-），所有的JVM實現都必須實現這些參數的功能，而且向后兼容；
非標準參數（-X），默認jvm實現這些參數的功能，但是并不保證所有jvm實現都滿足，且不保證向后兼容；
非Stable參數（-XX），此類參數各個jvm實現會有所不同，將來可能會隨時取消，需要慎重使用（但是，這些參數往往是非常有用的）；

（額外的，-DpropertyName=“value”的形式定義了一些全局屬性值，下面有介紹。）
本文只重點介紹一些重要和常用的參數，如果想了解全部參數，可以參考下面的文章：

《Java HotSpot VM Options》

《Java 6 JVM參數選項大全（中文版）》（上面一篇的中文版）

《JVM啟動參數大全》

標準參數

其實標準參數是用過Java的人都最熟悉的，就是你在運行java命令時后面加上的參數，如java -version, java -jar 等，輸入命令java -help或java -?就能獲得當前機器所有java的標準參數列表。
-client
設置jvm使用client模式，這是一般在pc機器上使用的模式，啟動很快，但性能和內存管理效率并不高；多用于桌面應用；

-server
使用server模式，啟動速度雖然慢（比client模式慢10%左右），但是性能和內存管理效率很高，適用于服務器，用于生成環境、開發環境或測試環境的服務端；
如果沒有指定-server或-client，JVM啟動的時候會自動檢測當前主機是否為服務器，如果是就以server模式啟動，64位的JVM只有server模式，所以無法使用-client參數；
默認情況下，不同的啟動模式，執行GC的方式有所區別：

啟動模式	新生代GC方式	舊生代和持久代GC的方式
client	串行	串行
server	并行	并發

如果沒有指定-server或-client模式，則判斷方法如下：

-classpath / -cp
JVM加載和搜索文件的目錄路徑，多個路徑用;分隔。注意，如果使用了-classpath，JVM就不會再搜索環境變量中定義的CLASSPATH路徑。
JVM搜索路徑的順序為：
1，先搜索JVM自帶的jar或zip包（Bootstrat，搜索路徑可以用System.getProperty("sun.boot.class.path")獲得）；
2，搜索JRE_HOME/lib/ext下的jar包（Extension，搜索路徑可以用System.getProperty("java.ext.dirs")獲得）；
3，搜索用戶自定義目錄，順序為：當前目錄（.），CLASSPATH，-cp；（搜索路徑用System.getProperty("java.class.path")獲得）

-DpropertyName=value
定義系統的全局屬性值，如配置文件地址等，如果value有空格，可以用-Dname="space string"這樣的形式來定義，用System.getProperty("propertyName")可以獲得這些定義的屬性值，在代碼中也可以用System.setProperty("propertyName","value")的形式來定義屬性。

-verbose?
這是查詢GC問題最常用的命令之一，具體參數如：
-verbose:class
?輸出jvm載入類的相關信息，當jvm報告說找不到類或者類沖突時可此進行診斷。
-verbose:gc
?輸出每次GC的相關情況，后面會有更詳細的介紹。
-verbose:jni
?輸出native方法調用的相關情況，一般用于診斷jni調用錯誤信息。

非標準參數
非標準參數，是在標準參數的基礎上進行擴展的參數，輸入“java -X”命令，能夠獲得當前JVM支持的所有非標準參數列表（你會發現，其實并不多哦）。

在不同類型的JVM中，采用的參數有所不同，
在講解非標準參數時，請參考下面的圖，對內存區域的大小有個形象的了解（下圖出自：http://iamzhongyong.iteye.com/blog/1333100）：

-Xmn
新生代內存大小的最大值，包括E區和兩個S區的總和，使用方法如：-Xmn65535，-Xmn1024k，-Xmn512m，-Xmn1g (-Xms,-Xmx也是種寫法)
-Xmn只能使用在JDK1.4或之后的版本中，（之前的1.3/1.4版本中，可使用-XX:NewSize設置年輕代大小，用-XX:MaxNewSize設置年輕代最大值）；
如果同時設置了-Xmn和-XX:NewSize，-XX:MaxNewSize，則誰設置在后面，誰就生效；如果同時設置了-XX:NewSize -XX:MaxNewSize與-XX:NewRatio則實際生效的值是：min(MaxNewSize,max(NewSize, heap/(NewRatio+1)))（看考：http://www.open-open.com/home/space.php?uid=71669&do=blog&id=8891）
在開發、測試環境，可以-XX:NewSize 和 -XX:MaxNewSize來設置新生代大小，但在線上生產環境，使用-Xmn一個即可（推薦），或者將-XX:NewSize 和 -XX:MaxNewSize設置為同一個值，這樣能夠防止在每次GC之后都要調整堆的大小（即：抖動，抖動會嚴重影響性能）

?-Xms
初始堆的大小，也是堆大小的最小值，默認值是總共的物理內存/64（且小于1G），默認情況下，當堆中可用內存小于40%(這個值可以用-XX: MinHeapFreeRatio 調整，如-X:MinHeapFreeRatio=30)時，堆內存會開始增加，一直增加到-Xmx的大小；

?-Xmx
堆的最大值，默認值是總共的物理內存/64（且小于1G），如果Xms和Xmx都不設置，則兩者大小會相同，默認情況下，當堆中可用內存大于70%（這個值可以用-XX: MaxHeapFreeRatio 調整，如-X:MaxHeapFreeRatio=60）時，堆內存會開始減少，一直減小到-Xms的大小；
整個堆的大小=年輕代大小+年老代大小，堆的大小不包含持久代大小，如果增大了年輕代，年老代相應就會減小，官方默認的配置為年老代大小/年輕代大小=2/1左右（使用-XX:NewRatio可以設置-XX:NewRatio=5，表示年老代/年輕代=5/1）；
建議在開發測試環境可以用Xms和Xmx分別設置最小值最大值，但是在線上生產環境，Xms和Xmx設置的值必須一樣，原因與年輕代一樣——防止抖動；

?-Xss
這個參數用于設置每個線程的棧內存，默認1M，一般來說是不需要改的。除非代碼不多，可以設置的小點，另外一個相似的參數是-XX:ThreadStackSize，這兩個參數在1.6以前，都是誰設置在后面，誰就生效；1.6版本以后，-Xss設置在后面，則以-Xss為準，-XXThreadStackSize設置在后面，則主線程以-Xss為準，其它線程以-XX:ThreadStackSize為準。

?-Xrs
減少JVM對操作系統信號（OS Signals）的使用（JDK1.3.1之后才有效），當此參數被設置之后，jvm將不接收控制臺的控制handler，以防止與在后臺以服務形式運行的JVM沖突（這個用的比較少，參考：http://www.blogjava.net/midstr/archive/2008/09/21/230265.html）。

-Xprof
?跟蹤正運行的程序，并將跟蹤數據在標準輸出輸出；適合于開發環境調試。

-Xnoclassgc
?關閉針對class的gc功能；因為其阻止內存回收，所以可能會導致OutOfMemoryError錯誤，慎用；

-Xincgc
?開啟增量gc（默認為關閉）；這有助于減少長時間GC時應用程序出現的停頓；但由于可能和應用程序并發執行，所以會降低CPU對應用的處理能力。

-Xloggc:file
?與-verbose:gc功能類似，只是將每次GC事件的相關情況記錄到一個文件中，文件的位置最好在本地，以避免網絡的潛在問題。
?若與verbose命令同時出現在命令行中，則以-Xloggc為準。

非Stable參數（非靜態參數）
以-XX表示的非Stable參數，雖然在官方文檔中是不確定的，不健壯的，各個公司的實現也各有不同，但往往非常實用，所以這部分參數對于GC非常重要。JVM（Hotspot）中主要的參數可以大致分為3類（參考http://blog.csdn.net/sfdev/article/details/2063928）：

性能參數（ Performance Options）：用于JVM的性能調優和內存分配控制，如初始化內存大小的設置；
行為參數（Behavioral Options）：用于改變JVM的基礎行為，如GC的方式和算法的選擇；
調試參數（Debugging Options）：用于監控、打印、輸出等jvm參數，用于顯示jvm更加詳細的信息；

比較詳細的非Stable參數總結，請參考Java 6 JVM參數選項大全（中文版），
對于非Stable參數，使用方法有4種：

-XX:+<option> 啟用選項
-XX:-<option> 不啟用選項
-XX:<option>=<number> 給選項設置一個數字類型值，可跟單位，例如 32k, 1024m, 2g
-XX:<option>=<string> 給選項設置一個字符串值，例如-XX:HeapDumpPath=./dump.core

首先介紹性能參數，性能參數往往用來定義內存分配的大小和比例，相比于行為參數和調試參數，一個比較明顯的區別是性能參數后面往往跟的有數值，常用如下：

參數及其默認值	描述
-XX:NewSize=2.125m	新生代對象生成時占用內存的默認值
-XX:MaxNewSize=size	新生成對象能占用內存的最大值
-XX:MaxPermSize=64m	方法區所能占用的最大內存（非堆內存）
-XX:PermSize=64m	方法區分配的初始內存
-XX:MaxTenuringThreshold=15	對象在新生代存活區切換的次數（堅持過MinorGC的次數，每堅持過一次，該值就增加1），大于該值會進入老年代
-XX:MaxHeapFreeRatio=70	GC后java堆中空閑量占的最大比例，大于該值，則堆內存會減少
-XX:MinHeapFreeRatio=40	GC后java堆中空閑量占的最小比例，小于該值，則堆內存會增加
-XX:NewRatio=2	新生代內存容量與老生代內存容量的比例
-XX:ReservedCodeCacheSize= 32m	保留代碼占用的內存容量
-XX:ThreadStackSize=512	設置線程棧大小，若為0則使用系統默認值
-XX:LargePageSizeInBytes=4m	設置用于Java堆的大頁面尺寸
-XX:PretenureSizeThreshold= size ??	大于該值的對象直接晉升入老年代（這種對象少用為好）
-XX:SurvivorRatio=8	Eden區域Survivor區的容量比值，如默認值為8，代表Eden：Survivor1：Survivor2=8:1:1

常用的行為參數，主要用來選擇使用什么樣的垃圾收集器組合，以及控制運行過程中的GC策略等：

參數及其默認值	描述
-XX:-UseSerialGC	啟用串行GC，即采用Serial+Serial Old模式
-XX:-UseParallelGC	啟用并行GC，即采用Parallel Scavenge+Serial Old收集器組合（-Server模式下的默認組合）
-XX:GCTimeRatio=99	設置用戶執行時間占總時間的比例（默認值99，即1%的時間用于GC）
-XX:MaxGCPauseMillis=time	設置GC的最大停頓時間（這個參數只對Parallel Scavenge有效）
-XX:+UseParNewGC	使用ParNew+Serial Old收集器組合
-XX:ParallelGCThreads	設置執行內存回收的線程數，在+UseParNewGC的情況下使用
-XX:+UseParallelOldGC	使用Parallel Scavenge +Parallel Old組合收集器
-XX:+UseConcMarkSweepGC	使用ParNew+CMS+Serial Old組合并發收集，優先使用ParNew+CMS，當用戶線程內存不足時，采用備用方案Serial Old收集。
-XX:-DisableExplicitGC	禁止調用System.gc()；但jvm的gc仍然有效
-XX:+ScavengeBeforeFullGC	新生代GC優先于Full GC執行

常用的調試參數，主要用于監控和打印GC的信息：

參數及其默認值	描述
-XX:-CITime	打印消耗在JIT編譯的時間
-XX:ErrorFile=./hs_err_pid<pid>.log	保存錯誤日志或者數據到文件中
-XX:-ExtendedDTraceProbes	開啟solaris特有的dtrace探針
-XX:HeapDumpPath=./java_pid<pid>.hprof	指定導出堆信息時的路徑或文件名
-XX:-HeapDumpOnOutOfMemoryError	當首次遭遇OOM時導出此時堆中相關信息
-XX:OnError="<cmd args>;<cmd args>"	出現致命ERROR之后運行自定義命令
-XX:OnOutOfMemoryError="<cmd args>;<cmd args>"	當首次遭遇OOM時執行自定義命令
-XX:-PrintClassHistogram	遇到Ctrl-Break后打印類實例的柱狀信息，與jmap -histo功能相同
-XX:-PrintConcurrentLocks	遇到Ctrl-Break后打印并發鎖的相關信息，與jstack -l功能相同
-XX:-PrintCommandLineFlags	打印在命令行中出現過的標記
-XX:-PrintCompilation	當一個方法被編譯時打印相關信息
-XX:-PrintGC	每次GC時打印相關信息
-XX:-PrintGC Details	每次GC時打印詳細信息
-XX:-PrintGCTimeStamps	打印每次GC的時間戳
-XX:-TraceClassLoading	跟蹤類的加載信息
-XX:-TraceClassLoadingPreorder	跟蹤被引用到的所有類的加載信息
-XX:-TraceClassResolution	跟蹤常量池
-XX:-TraceClassUnloading	跟蹤類的卸載信息
-XX:-TraceLoaderConstraints	跟蹤類加載器約束的相關信息

?再次聲明，上面的三種參數，主要參考了博客：http://blog.csdn.net/sfdev/article/details/2063928和http://kenwublog.com/docs/java6-jvm-options-chinese-edition.htm，后一個比較全面，有興趣的可以仔細研讀。
這些參數將為我們進行GC的監控與調優提供很大助力，是我們進行GC相關操作的重要工具。
收集器搭配

在介紹了常用的配置參數之后，我們將開始真正的JVM實操征程，首先，我們要為應用程序選擇一個合適的垃圾收集器組合，本節請參考《Java系列筆記(3) - Java 內存區域和GC機制》一文中的“垃圾收集器”一節，及上節中的行為參數。

這里需要再次引用這幅圖（圖來源于《深入理解Java虛擬機：JVM高級特效與最佳實現》，圖中兩個收集器之間有連線，說明它們可以配合使用）：

Serial收集器：?Serial收集器是在client模式下默認的新生代收集器，其收集效率大約是100M左右的內存需要幾十到100多毫秒；在client模式下，收集桌面應用的內存垃圾，基本上不影響用戶體驗。所以，一般的Java桌面應用中，直接使用Serial收集器（不需要配置參數，用默認即可）。
ParNew收集器：Serial收集器的多線程版本，這種收集器默認開通的線程數與CPU數量相同，-XX:ParallelGCThreads可以用來設置開通的線程數。
可以與CMS收集器配合使用，事實上用-XX:+UseConcMarkSweepGC選擇使用CMS收集器時，默認使用的就是ParNew收集器，所以不需要額外設置-XX:+UseParNewGC，設置了也不會沖突，因為會將ParNew+Serial Old作為一個備選方案；
如果單獨使用-XX:+UseParNewGC參數，則選擇的是ParNew+Serial Old收集器組合收集器。
一般情況下，在server模式下，如果選擇CMS收集器，則優先選擇ParNew收集器。
Parallel Scavenge收集器：關注的是吞吐量（關于吞吐量的含義見上一篇博客），可以這么理解，關注吞吐量，意味著強調任務更快的完成，而如CMS等關注停頓時間短的收集器，強調的是用戶交互體驗。
在需要關注吞吐量的場合，比如數據運算服務器等，就可以使用Parallel Scavenge收集器。

老年代收集器如下：
Serial Old收集器：在1.5版本及以前可以與 Parallel Scavenge結合使用（事實上，也是當時Parallel Scavenge唯一能用的版本），另外就是在使用CMS收集器時的備用方案，發生 Concurrent Mode Failure時使用。
如果是單獨使用，Serial Old一般用在client模式中。
Parallel Old收集器：在1.6版本之后，與 Parallel Scavenge結合使用，以更好的貫徹吞吐量優先的思想，如果是關注吞吐量的服務器，建議使用Parallel Scavenge + Parallel Old 收集器。
CMS收集器：這是當前階段使用很廣的一種收集器，國內很多大的互聯網公司線上服務器都使用這種垃圾收集器（http://blog.csdn.net/wisgood/article/details/17067203），筆者公司的收集器也是這種，CMS收集器以獲取最短回收停頓時間為目標，非常適合對用戶響應比較高的B/S架構服務器。
?CMSIncrementalMode：?CMS收集器變種，屬增量式垃圾收集器，在并發標記和并發清理時交替運行垃圾收集器和用戶線程。
?G1 收集器：面向服務器端應用的垃圾收集器，計劃未來替代CMS收集器。

一般來說，如果是Java桌面應用，建議采用Serial+Serial Old收集器組合，即：-XX:+UseSerialGC（-client下的默認參數）
在開發/測試環境，可以采用默認參數，即采用Parallel Scavenge+Serial Old收集器組合，即：-XX:+UseParallelGC（-server下的默認參數）
在線上運算優先的環境，建議采用Parallel Scavenge+Serial Old收集器組合，即：-XX:+UseParallelGC
在線上服務響應優先的環境，建議采用ParNew+CMS+Serial Old收集器組合，即：-XX:+UseConcMarkSweepGC

另外在選擇了垃圾收集器組合之后，還要配置一些輔助參數，以保證收集器可以更好的工作。關于這些參數，請在http://kenwublog.com/docs/java6-jvm-options-chinese-edition.htm中查詢其意義和用法，如：

選用了ParNew收集器，你可能需要配置4個參數： -XX:SurvivorRatio, -XX:PretenureSizeThreshold, -XX:+HandlePromotionFailure,-XX:MaxTenuringThreshold；
選用了 Parallel Scavenge收集器，你可能需要配置3個參數： -XX:MaxGCPauseMillis，-XX:GCTimeRatio， -XX:+UseAdaptiveSizePolicy ；
選用了CMS收集器，你可能需要配置3個參數： -XX:CMSInitiatingOccupancyFraction， -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection, -XX:CMSFullGCsBeforeCompaction；

啟動內存分配

關于GC有一個常見的疑問是，在啟動時，我的內存如何分配？經過前面的學習，已經很容易知道，用-Xmn，-Xmx，-Xms，-Xss，-XX:NewSize，-XX:MaxNewSize，-XX:MaxPermSize，-XX:PermSize，-XX:SurvivorRatio，-XX:PretenureSizeThreshold，-XX:MaxTenuringThreshold就基本可以配置內存啟動時的分配情況。但是，具體配置多少？設置小了，頻繁GC（甚至內存溢出），設置大了，內存浪費。結合前面對于內存區域和其作用的學習，盡量考慮如下建議：

-XX:PermSize盡量比-XX:MaxPermSize小，-XX:MaxPermSize>= 2 * -XX:PermSize, -XX:PermSize> 64m，一般對于4G內存的機器，-XX:MaxPermSize不會超過256m；
-Xms =? -Xmx（線上Server模式），以防止抖動，大小受操作系統和內存大小限制，如果是32位系統，則一般-Xms設置為1g-2g（假設有4g內存），在64位系統上，沒有限制，不過一般為機器最大內存的一半左右；
-Xmn，在開發環境下，可以用-XX:NewSize和-XX:MaxNewSize來設置新生代的大小（-XX:NewSize<=-XX:MaxNewSize），在生產環境，建議只設置-Xmn，一般-Xmn的大小是-Xms的1/2左右，不要設置的過大或過小，過大導致老年代變小，頻繁Full GC，過小導致minor GC頻繁。如果不設置-Xmn，可以采用-XX:NewRatio=2來設置，也是一樣的效果；
-Xss一般是不需要改的，默認值即可。
-XX:SurvivorRatio一般設置8-10左右，推薦設置為10，也即：Survivor區的大小是Eden區的1/10，一般來說，普通的Java程序應用，一次minorGC后，至少98%-99%的對象，都會消亡，所以，survivor區設置為Eden區的1/10左右，能使Survivor區容納下10-20次的minor GC才滿，然后再進入老年代，這個與 -XX:MaxTenuringThreshold的默認值15次也相匹配的。如果XX:SurvivorRatio設置的太小，會導致本來能通過minor回收掉的對象提前進入老年代，產生不必要的full gc；如果XX:SurvivorRatio設置的太大，會導致Eden區相應的被壓縮。
-XX:MaxTenuringThreshold默認為15，也就是說，經過15次Survivor輪換（即15次minor GC），就進入老年代，如果設置的小的話，則年輕代對象在survivor中存活的時間減小，提前進入年老代，對于年老代比較多的應用，可以提高效率。如果將此值設置為一個較大值，則年輕代對象會在Survivor區進行多次復制，這樣可以增加對象在年輕代的存活時間，增加在年輕代即被回收的概率。需要注意的是，設置了 -XX:MaxTenuringThreshold，并不代表著，對象一定在年輕代存活15次才被晉升進入老年代，它只是一個最大值，事實上，存在一個動態計算機制，計算每次晉入老年代的閾值，取閾值和MaxTenuringThreshold中較小的一個為準。
-XX:PretenureSizeThreshold一般采用默認值即可。

監控工具和方法

在JVM運行的過程中，為保證其穩定、高效，或在出現GC問題時分析問題原因，我們需要對GC進行監控。所謂監控，其實就是分析清楚當前GC的情況。其目的是鑒別JVM是否在高效的進行垃圾回收，以及有沒有必要進行調優。
通過監控GC，我們可以搞清楚很多問題，如：
1，minor GC和full GC的頻率；
2，執行一次GC所消耗的時間；
3，新生代的對象何時被移到老生代以及花費了多少時間；
4，每次GC中，其它線程暫停（Stop the world）的時間；
5，每次GC的效果如何，是否不理想；
………………
監控GC的工具分為2種：命令行工具和圖形工具；
常用的命令行工具有：
注：下面的命令都在JAVA_HOME/bin中，是java自帶的命令。如果您發現無法使用，請直接進入Java安裝目錄調用或者先設置Java的環境變量，一個簡單的辦法為：直接運行命令 export PATH=$JAVA_HOME/bin:$PATH；另外，一般的，在Linux下，下面的命令需要sudo權限，在windows下，部分命令的部分選項不能使用。
1，jps
jps命令用于查詢正在運行的JVM進程，常用的參數為：
??? -q:只輸出LVMID，省略主類的名稱
??? -m:輸出虛擬機進程啟動時傳給主類main()函數的參數
??? -l:輸出主類的全類名，如果進程執行的是Jar包，輸出Jar路徑
??? -v:輸出虛擬機進程啟動時JVM參數
命令格式:jps [option] [hostid]?
一個簡單的例子：

在上圖中，有一個vid為309的apache進程在提供web服務。

2，jstat
jstat可以實時顯示本地或遠程JVM進程中類裝載、內存、垃圾收集、JIT編譯等數據（如果要顯示遠程JVM信息，需要遠程主機開啟RMI支持）。如果在服務啟動時沒有指定啟動參數-verbose:gc，則可以用jstat實時查看gc情況。
jstat有如下選項：
?? -class:監視類裝載、卸載數量、總空間及類裝載所耗費的時間
?? -gc:監聽Java堆狀況，包括Eden區、兩個Survivor區、老年代、永久代等的容量，以用空間、GC時間合計等信息
?? -gccapacity:監視內容與-gc基本相同，但輸出主要關注java堆各個區域使用到的最大和最小空間
?? -gcutil:監視內容與-gc基本相同，但輸出主要關注已使用空間占總空間的百分比
?? -gccause:與-gcutil功能一樣，但是會額外輸出導致上一次GC產生的原因
?? -gcnew:監視新生代GC狀況
?? -gcnewcapacity:監視內同與-gcnew基本相同，輸出主要關注使用到的最大和最小空間
?? -gcold:監視老年代GC情況
?? -gcoldcapacity:監視內同與-gcold基本相同，輸出主要關注使用到的最大和最小空間
?? -gcpermcapacity:輸出永久代使用到最大和最小空間
?? -compiler:輸出JIT編譯器編譯過的方法、耗時等信息
?? -printcompilation:輸出已經被JIT編譯的方法
命令格式:jstat [option vmid [interval[s|ms] [count]]]
jstat可以監控遠程機器，命令格式中VMID和LVMID特別說明：如果是本地虛擬機進程，VMID和LVMID是一致的，如果是遠程虛擬機進程，那么VMID格式是: [protocol:][//]lvmid[@hostname[:port]/servername]，如果省略interval和count，則只查詢一次
查看gc情況的例子：

在圖中，命令sudo jstat -gc 309 1000 5代表著：搜集vid為309的java進程的整體gc狀態，每1000ms收集一次，共收集5次；XXXC表示該區容量，XXXU表示該區使用量，各列解釋如下：
S0C：S0區容量（S1區相同，略）
S0U：S0區已使用
EC：E區容量
EU：E區已使用
OC：老年代容量
OU：老年代已使用
PC：Perm容量
PU：Perm區已使用
YGC：Young GC（Minor GC）次數
YGCT：Young GC總耗時
FGC：Full GC次數
FGCT：Full GC總耗時
GCT：GC總耗時

用gcutil查看內存的例子：

圖中的各列與用gc參數時基本一致，不同的是這里顯示的是已占用的百分比，如S0為86.53，代表著S0區已使用了86.53%

3，jinfo
用于查詢當前運行這的JVM屬性和參數的值。
jinfo可以使用如下選項：
?? -flag:顯示未被顯示指定的參數的系統默認值
?? -flag [+|-]name或-flag name=value: 修改部分參數
?? -sysprops:打印虛擬機進程的System.getProperties()
?命令格式:jinfo [option] pid?

4，jmap
用于顯示當前Java堆和永久代的詳細信息（如當前使用的收集器，當前的空間使用率等）
?? -dump:生成java堆轉儲快照
?? -heap:顯示java堆詳細信息(只在Linux/Solaris下有效)
?? -F:當虛擬機進程對-dump選項沒有響應時，可使用這個選項強制生成dump快照(只在Linux/Solaris下有效)
?? -finalizerinfo:顯示在F-Queue中等待Finalizer線程執行finalize方法的對象(只在Linux/Solaris下有效)
?? -histo:顯示堆中對象統計信息
?? -permstat:以ClassLoader為統計口徑顯示永久代內存狀態(只在Linux/Solaris下有效)
?命令格式:jmap [option] vmid
其中前面3個參數最重要，如：
查看對詳細信息：sudo jmap -heap 309
生成dump文件： sudo jmap -dump:file=./test.prof 309
部分用戶沒有權限時，采用admin用戶：sudo -u admin -H? jmap -dump:format=b,file=文件名.hprof pid
查看當前堆中對象統計信息：sudo? jmap -histo 309：該命令顯示3列，分別為對象數量，對象大小，對象名稱，通過該命令可以查看是否內存中有大對象；
有的用戶可能沒有jmap權限：sudo -u admin -H jmap -histo 309 | less

5，jhat
用于分析使用jmap生成的dump文件，是JDK自帶的工具，使用方法為： jhat -J -Xmx512m [file]
不過jhat沒有mat好用，推薦使用mat（Eclipse插件： http://www.eclipse.org/mat ），mat速度更快，而且是圖形界面。

6，jstack
用于生成當前JVM的所有線程快照，線程快照是虛擬機每一條線程正在執行的方法,目的是定位線程出現長時間停頓的原因。
?? -F:當正常輸出的請求不被響應時，強制輸出線程堆棧
?? -l:除堆棧外，顯示關于鎖的附加信息
?? -m:如果調用到本地方法的話，可以顯示C/C++的堆棧
命令格式:jstack [option] vmid

7，-verbosegc
-verbosegc是一個比較重要的啟動參數，記錄每次gc的日志，下面的表格對比了jstat和-verbosegc：

jstat	-verbosegc
監控對象	運行在本機的Java應用可以把日志輸出到終端上，或者借助jstatd命令通過網絡連接遠程的Java應用。	只有那些把-verbogc作為啟動參數的JVM。
輸出信息	堆狀態（已用空間，最大限制，GC執行次數/時間，等等）	執行GC前后新生代和老年代空間大小，GC執行時間。
輸出時間	Every designated time 每次設定好的時間。	每次GC發生的時候。
用途	觀察堆空間變化情況	了解單次GC產生的效果。

與-verbosegc配合使用的一些常用參數為：
?? -XX:+PrintGCDetails，打印GC信息，這是-verbosegc默認開啟的選項
?? -XX:+PrintGCTimeStamps，打印每次GC的時間戳
?? -XX:+PrintHeapAtGC：每次GC時，打印堆信息
?? -XX:+PrintGCDateStamps (from JDK 6 update 4) ：打印GC日期，適合于長期運行的服務器
?? -Xloggc:/home/admin/logs/gc.log：制定打印信息的記錄的日志位置
每條verbosegc打印出的gc日志，都類似于下面的格式：
time [GC [<collector>: <starting occupancy1> -> <ending occupancy1>(total occupancy1), <pause time1> secs] <starting occupancy3> -> <ending occupancy3>(total occupancy3), <pause time3> secs]?
如：

這些選項的意義是：
time：執行GC的時間，需要添加-XX:+PrintGCDateStamps參數才有；
collector：minor gc使用的收集器的名字。
starting occupancy1：GC執行前新生代空間大小。
ending occupancy1：GC執行后新生代空間大小。
total occupancy1：新生代總大小
pause time1：因為執行minor GC，Java應用暫停的時間。
starting occupancy3：GC執行前堆區域總大小
ending occupancy3：GC執行后堆區域總大小
total occupancy3：堆區總大小
pause time3：Java應用由于執行堆空間GC（包括full GC）而停止的時間。

8，可視化工具
監控和分析GC也有一些可視化工具，比較常見的有JConsole和VisualVM，有興趣的可以看看下面的文章，在此不再贅述：
http://blog.csdn.net/java2000_wl/article/details/8049707

調優方法

一切都是為了這一步，調優，在調優之前，我們需要記住下面的原則：

多數的Java應用不需要在服務器上進行GC優化；
多數導致GC問題的Java應用，都不是因為我們參數設置錯誤，而是代碼問題；
在應用上線之前，先考慮將機器的JVM參數設置到最優（最適合）；
減少創建對象的數量；
減少使用全局變量和大對象；
GC優化是到最后不得已才采用的手段；
在實際使用中，分析GC情況優化代碼比優化GC參數要多得多；

GC優化的目的有兩個（http://www.360doc.com/content/13/0305/10/15643_269388816.shtml）：

將轉移到老年代的對象數量降低到最小；
減少full GC的執行時間；

為了達到上面的目的，一般地，你需要做的事情有：

減少使用全局變量和大對象；
調整新生代的大小到最合適；
設置老年代的大小為最合適；
選擇合適的GC收集器；

在上面的4條方法中，用了幾個“合適”，那究竟什么才算合適，一般的，請參考上面“收集器搭配”和“啟動內存分配”兩節中的建議。但這些建議不是萬能的，需要根據您的機器和應用情況進行發展和變化，實際操作中，可以將兩臺機器分別設置成不同的GC參數，并且進行對比，選用那些確實提高了性能或減少了GC時間的參數。

真正熟練的使用GC調優，是建立在多次進行GC監控和調優的實戰經驗上的，進行監控和調優的一般步驟為：
1，監控GC的狀態
使用各種JVM工具，查看當前日志，分析當前JVM參數設置，并且分析當前堆內存快照和gc日志，根據實際的各區域內存劃分和GC執行時間，覺得是否進行優化；
2，分析結果，判斷是否需要優化
如果各項參數設置合理，系統沒有超時日志出現，GC頻率不高，GC耗時不高，那么沒有必要進行GC優化；如果GC時間超過1-3秒，或者頻繁GC，則必須優化；
注：如果滿足下面的指標，則一般不需要進行GC：

Minor GC執行時間不到50ms；
Minor GC執行不頻繁，約10秒一次；
Full GC執行時間不到1s；
Full GC執行頻率不算頻繁，不低于10分鐘1次；

3，調整GC類型和內存分配
如果內存分配過大或過小，或者采用的GC收集器比較慢，則應該優先調整這些參數，并且先找1臺或幾臺機器進行beta，然后比較優化過的機器和沒有優化的機器的性能對比，并有針對性的做出最后選擇；
4，不斷的分析和調整
通過不斷的試驗和試錯，分析并找到最合適的參數
5，全面應用參數
如果找到了最合適的參數，則將這些參數應用到所有服務器，并進行后續跟蹤。

調優實例

上面的內容都是紙上談兵，下面我們以一些真實例子來進行說明：
實例1：
筆者昨日發現部分開發測試機器出現異常：java.lang.OutOfMemoryError: GC overhead limit exceeded，這個異常代表：GC為了釋放很小的空間卻耗費了太多的時間，其原因一般有兩個：1，堆太小，2，有死循環或大對象；
筆者首先排除了第2個原因，因為這個應用同時是在線上運行的，如果有問題，早就掛了。所以懷疑是這臺機器中堆設置太小；
使用ps -ef |grep "java"查看，發現：

該應用的堆區設置只有768m，而機器內存有2g，機器上只跑這一個java應用，沒有其他需要占用內存的地方。另外，這個應用比較大，需要占用的內存也比較多；
筆者通過上面的情況判斷，只需要改變堆中各區域的大小設置即可，于是改成下面的情況：

跟蹤運行情況發現，相關異常沒有再出現；

實例2：（http://www.360doc.com/content/13/0305/10/15643_269388816.shtml）
一個服務系統，經常出現卡頓，分析原因，發現Full GC時間太長：
jstat -gcutil:
S0???? S1??? E???? O?????? P??????? YGC YGCT FGC FGCT? GCT
12.16 0.00 5.18 63.78 20.32? 54?? 2.047 5???? 6.946? 8.993?
分析上面的數據，發現Young GC執行了54次，耗時2.047秒，每次Young GC耗時37ms，在正常范圍，而Full GC執行了5次，耗時6.946秒，每次平均1.389s，數據顯示出來的問題是：Full GC耗時較長，分析該系統的是指發現，NewRatio=9，也就是說，新生代和老生代大小之比為1:9，這就是問題的原因：
1，新生代太小，導致對象提前進入老年代，觸發老年代發生Full GC；
2，老年代較大，進行Full GC時耗時較大；
優化的方法是調整NewRatio的值，調整到4，發現Full GC沒有再發生，只有Young GC在執行。這就是把對象控制在新生代就清理掉，沒有進入老年代（這種做法對一些應用是很有用的，但并不是對所有應用都要這么做）

實例3：
一應用在性能測試過程中，發現內存占用率很高，Full GC頻繁，使用sudo -u admin -H? jmap -dump:format=b,file=文件名.hprof pid 來dump內存，生成dump文件，并使用Eclipse下的mat差距進行分析，發現：

從圖中可以看出，這個線程存在問題，隊列LinkedBlockingQueue所引用的大量對象并未釋放，導致整個線程占用內存高達378m，此時通知開發人員進行代碼優化，將相關對象釋放掉即可。

說明

???? 本文是Java系列筆記的第4篇，這篇文章寫了近3個月，一方面是這部分對我來說也是學習階段，另一方面是這段時間一直在做項目，直到最近才比較有時間。
???? 本人能力有限，如果有錯漏，請留言指正。

參考資料

《深入理解Java虛擬機：JVM高級特效與最佳實現》
JVM啟動參數大全, http://www.blogjava.net/midstr/archive/2008/09/21/230265.html
JVM系列三:JVM參數設置、分析, http://www.cnblogs.com/redcreen/archive/2011/05/04/2037057.html
Java 6 JVM參數選項大全（中文版）, http://kenwublog.com/docs/java6-jvm-options-chinese-edition.htm
成為JavaGC專家Part II — 如何監控Java垃圾回收機制, http://www.importnew.com/2057.html
成為Java GC專家系列(3) — 如何優化Java垃圾回收機制, http://www.importnew.com/3146.html
JDK5.0垃圾收集優化之--Don't Pause, http://calvin.iteye.com/blog/91905
Java HOTSPOT VM參數大全, http://tech.sina.com.cn/s/2009-09-23/09561077572.shtml
【原】GC的默認方式, http://iamzhongyong.iteye.com/blog/1447314
JAVA啟動參數大全之三：非Stable參數, http://blog.csdn.net/sfdev/article/details/2063928
Java虛擬機學習 - 內存調優, http://blog.csdn.net/java2000_wl/article/details/8090940
內存溢出, http://www.open-open.com/home/space.php?uid=71669&do=blog&id=8891
如何查看JVM的擴展參數：-X, http://www.blogjava.net/beansoft/archive/2012/03/01/371088.html
JVM內存狀況查看方法和分析工具, http://hi.baidu.com/kingfly666666/item/e710a4371c60b0f1e7bb7a32
虛擬機學習系列 - 附 - 虛擬機參數, http://blog.csdn.net/su1216/article/details/7780924
?JVM系列四:生產環境參數實例及分析【生產環境實例增加中】, http://www.cnblogs.com/redcreen/archive/2011/05/05/2038331.html
垃圾收集器與內存分配策略, http://raging-sweet.iteye.com/blog/1170198
JVM垃圾收集器使用調查：CMS最受歡迎 , http://blog.csdn.net/wisgood/article/details/17067203
Xms Xmx PermSize MaxPermSize 區別, http://www.cnblogs.com/mingforyou/archive/2012/03/03/2378143.html
Java虛擬機學習 - JDK可視化監控工具, http://blog.csdn.net/java2000_wl/article/details/8049707
虛擬機學習系列 - 6 - JDK工具, http://blog.csdn.net/su1216/article/details/7780857
JVM監控工具介紹jstack, jconsole, jinfo, jmap, jdb, jstat, http://hi.baidu.com/lotusxyhf/item/9cd8fcb8d6f8c1a5ebba935b
JVM 與 jstat, http://blog.sina.com.cn/s/blog_56fcfd620100hdcp.html