JVM 性能调优

JVM 性能调优

JVM（Java Virtual Machine）性能调优是优化Java应用程序性能的关键步骤。以下是一些应该考虑的JVM性能调优方面：

一、 堆内存调整：

1、调整堆内存大小，包括新生代和老年代的大小。

​ 了解程序的运行状况，查看其活跃的数据量。活跃的数据量包括应用程序运行于稳定状态时，老年代占用的java堆大小和永久代占用的java堆大小。

​ 根据活跃的数据量配置堆以及其他参数。老年代空间大小不应该小于活跃数据大小的1.5倍。新生代空间至少应为Java堆的10%. 新生代空间应该为老年代空间活跃数据的1~1.5倍。

​ 增大 Java 堆大小时，需要注意不要超过JVM可用的物理内存数。

​ 日志分析可以帮助您更好地了解程序的运行状况。您可以通过日志分析来查看程序的运行频率、耗时等信息。

2、 使用JVM参数 -Xms 和 -Xmx 来设置初始堆大小和最大堆大小，以适应应用程序的内存需求。

二、 垃圾收集器选择：

1、选择合适的垃圾收集器，根据应用程序的性质和需求。

2、 一些常见的垃圾收集器包括Serial、Parallel、CMS（Concurrent Mark-Sweep）、G1（Garbage-First）等。

不同的垃圾收集器在吞吐量、响应时间和内存占用等方面有不同的特点。以下是Serial、Parallel、CMS（Concurrent Mark-Sweep）、G1（Garbage-First）垃圾收集器的优劣点和一般的使用策略：

  1. **Serial 收集器：**
     - **优点：**
       - 单线程执行，简单高效。
       - 对于小型应用和单核处理器的环境，性能较好。
     - **缺点：**
       - 不适用于多核处理器，不能充分利用硬件资源。
       - 在垃圾收集期间，应用程序暂停。
     - **适用场景：**
       - 移动设备、小型应用、开发和测试环境。

  2. **Parallel 收集器：**
     - **优点：**
       - 多线程执行，适用于多核处理器，提供更高的吞吐量。
       - 在垃圾收集期间，应用程序暂停时间相对较短。
     - **缺点：**
       - 仍然有较长的暂停时间，不适合对延迟敏感的应用。
     - **适用场景：**
       - 吞吐量优先的应用，例如后台计算和数据处理。

  3. **CMS（Concurrent Mark-Sweep）收集器：**
     - **优点：**
       - 通过并发标记和清除，减少了垃圾收集暂停时间，适合对延迟敏感的应用。
       - 在老年代的垃圾收集中表现较好。
     - **缺点：**
       - 由于并发执行，可能导致更多的碎片，影响长时间运行的性能。
       - CMS收集器在处理幸存对象时可能需要重新扫描老年代。
     - **适用场景：**
       - 对延迟敏感的应用，老年代的垃圾收集较为频繁。

  4. **G1（Garbage-First）收集器：**
     - **优点：**
       - 通过划分整个堆空间为多个小块，实现更精细的垃圾收集。
       - 在大堆和多核环境中提供更稳定的性能。
       - 具有可预测的停顿时间，适用于对延迟敏感的应用。
     - **缺点：**
       - 在某些情况下，吞吐量可能低于Parallel收集器。
       - 相对较复杂的算法，可能引入一些额外的开销。
     - **适用场景：**
       - 大堆、对延迟敏感的应用，以及需要稳定性能的场景。
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通常的使用策略：

• 对于小型应用或开发测试环境，可以选择使用Serial收集器。
• 对于吞吐量优先的应用，例如后台计算和数据处理，可以选择Parallel收集器。
• 对于对延迟敏感的应用，可以选择CMS或G1收集器，取决于应用的具体特点和需求。
• 在Java 9及之后的版本，G1收集器成为默认的垃圾收集器，可以考虑直接使用G1，并根据实际性能进行调优。

总体而言，选择垃圾收集器应该根据应用的性质、硬件环境、性能需求和内存特征等因素进行综合考虑。性能测试和监测是选择最合适收集器的关键。

三、 新生代比例和参数：

1、 设置新生代的比例，可以使用参数 -XX:NewRatio。

2、通过调整 -XX:SurvivorRatio 参数来平衡Eden区和Survivor区的大小。

四、 并行度和线程数量：

1、调整垃圾收集器的并行度，可以使用参数如 -XX:ParallelGCThreads。

2、选择合适的线程数量以平衡吞吐量和响应时间。

五. 永久代（Java 8之前）和元空间（Java 8及之后）：

1、Java 8及之后使用元空间替代了永久代，可以通过参数 -XX:MaxMetaspaceSize 来设置元空间的最大大小。

2、对于Java 8及之前的版本，可以通过参数 -XX:MaxPermSize 来设置永久代的最大大小。

六、 栈和堆栈大小：

1、根据应用程序的调用深度和并发度，调整栈的大小。

2、使用参数 -Xss 来设置线程的堆栈大小。

七、 类加载优化：

1、使用参数 -XX:+TraceClassLoading 和 -XX:+TraceClassUnloading 来跟踪类加载和卸载。

2、通过使用参数 -XX:+CMSClassUnloadingEnabled 来允许CMS收集器卸载不再使用的类。

八、 即时编译器（JIT）优化：

1、使用 -XX:+PrintCompilation 参数来观察JIT编译的过程。

2、考虑调整 -XX:CompileThreshold 参数，以更好地适应应用程序的性能特征。

九、内存分析工具：

1、使用内存分析工具（如VisualVM、JConsole、YourKit等）来监控堆内存使用情况、垃圾收集行为等。

VisualVM 是 jdk 自带的，可以直接打开，并且还是中文版本的，注意 M1 的 mac 是没有的！！！

工具的对比分析如下：

以下是一些常见的内存分析工具：

1. VisualVM: 一个功能齐全的Java虚拟机监控和分析工具。它包含了一系列插件和功能，可以监视应用程序的内存使用、线程状况、垃圾收集等。VisualVM还提供了堆转储和线程转储功能，方便您进行更详细的分析。
2. YourKit Java Profiler: 一款商业级的Java性能分析工具，具有强大的内存分析功能
3. Linux常见的内存分析工具：vmstat、iostat、dstat、iotop、pidstat、top、htop、mpstat、netstat、ps、strace等

2、分析内存泄漏和大对象的情况，以便及时采取措施。

十、 GC日志和分析：

1、启用垃圾收集日志，使用参数 -Xloggc:

和 -XX:+PrintGCDetails。

2、使用工具（如GCViewer、GCEasy等）来分析垃圾收集日志，以了解GC行为和性能瓶颈。

十一、 性能测试和基准测试：

1、进行全面的性能测试和基准测试，以评估吞吐量、响应时间和资源利用率等性能指标。

测试工具有 LoadRunner、JMeter和 Gatling 等，日常使用一般都是 JMeter，可以同时进行压测，文档接口可以使用 APIFox 或者 Yapi，后者是开源的，同时可以做一些环境测试和接口测试，但是注意官方版不支持三级目录。

2、根据测试结果调整JVM参数和应用程序代码。

十二、 代码优化：

1、优化应用程序代码，减少不必要的内存分配、降低锁竞争、避免频繁的IO操作等。

2、使用工具（如JProfiler、YourKit等）来进行代码级别的性能分析。

这些方面提供了一些常见的JVM性能调优的考虑点。在进行性能调优时，建议通过监测、测试和分析来全面评估系统的性能，并根据实际需求进行有针对性的调整。