6、JVM-JVM调优工具与实战

前置启动程序

事先启动一个web应用程序，用jps查看其进程id，接着用各种jdk自带命令优化应用

Jmap

此命令可以用来查看内存信息，实例个数以及占用内存大小

jmap -histo 14660 #查看历史生成的实例

jmap -histo:live 14660 #查看当前存活的实例，执行过程中可能会触发一次full gc

 打开log.txt，文件内容如下：

• num：序号
• instances：实例数量
• bytes：占用空间大小
• class name：类名称，[C is a char[]，[S is a short[]，[I is a int[]，[B is a byte[]，[[I is a int[][]

堆信息

堆内存dump

jmap -dump:format=b,file=eureka.hprof 14660

 

也可以设置内存溢出自动导出dump文件(内存很大的时候，可能会导不出来)

1. -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
2. -XX:HeapDumpPath=./   （路径）

可以用jvisualvm命令工具导入该dump文件分析

Jstack

用jstack加进程id查找死锁，见如下示例

"Thread-1" 线程名

prio=5 优先级=5

tid=0x000000001fa9e000 线程id

nid=0x2d64 线程对应的本地线程标识nid

java.lang.Thread.State: BLOCKED 线程状态

还可以用jvisualvm自动检测死锁

jstack找出占用cpu最高的线程堆栈信息 

1，使用命令top -p ，显示你的java进程的内存情况，pid是你的java进程号，比如19663

2，按H，获取每个线程的内存情况

3，找到内存和cpu占用最高的线程tid，比如19664

4，转为十六进制得到 0x4cd0，此为线程id的十六进制表示

5，执行 jstack 19663|grep -A 10 4cd0，得到线程堆栈信息中 4cd0 这个线程所在行的后面10行，从堆栈中可以发现导致cpu飙高的调用方法

6，查看对应的堆栈信息找出可能存在问题的代码

Jinfo

查看正在运行的Java应用程序的扩展参数

查看jvm的参数

查看java系统参数

Jstat

jstat命令可以查看堆内存各部分的使用量，以及加载类的数量。命令的格式如下：

jstat [-命令选项] [vmid] [间隔时间(毫秒)] [查询次数]

注意：使用的jdk版本是jdk8

垃圾回收统计

jstat -gc pid 最常用，可以评估程序内存使用及GC压力整体情况

• S0C：第一个幸存区的大小，单位KB
• S1C：第二个幸存区的大小
• S0U：第一个幸存区的使用大小
• S1U：第二个幸存区的使用大小
• EC：伊甸园区的大小
• EU：伊甸园区的使用大小
• OC：老年代大小
• OU：老年代使用大小
• MC：方法区大小(元空间)
• MU：方法区使用大小
• CCSC:压缩类空间大小
• CCSU:压缩类空间使用大小
• YGC：年轻代垃圾回收次数
• YGCT：年轻代垃圾回收消耗时间，单位s
• FGC：老年代垃圾回收次数
• FGCT：老年代垃圾回收消耗时间，单位s
• GCT：垃圾回收消耗总时间，单位s

堆内存统计

• NGCMN：新生代最小容量
• NGCMX：新生代最大容量
• NGC：当前新生代容量
• S0C：第一个幸存区大小
• S1C：第二个幸存区的大小
• EC：伊甸园区的大小
• OGCMN：老年代最小容量
• OGCMX：老年代最大容量
• OGC：当前老年代大小
• OC:当前老年代大小
• MCMN:最小元数据容量
• MCMX：最大元数据容量
• MC：当前元数据空间大小
• CCSMN：最小压缩类空间大小
• CCSMX：最大压缩类空间大小
• CCSC：当前压缩类空间大小
• YGC：年轻代gc次数
• FGC：老年代GC次数

新生代垃圾回收统计

• S0C：第一个幸存区的大小
• S1C：第二个幸存区的大小
• S0U：第一个幸存区的使用大小
• S1U：第二个幸存区的使用大小
• TT:对象在新生代存活的次数
• MTT:对象在新生代存活的最大次数
• DSS:期望的幸存区大小
• EC：伊甸园区的大小
• EU：伊甸园区的使用大小
• YGC：年轻代垃圾回收次数
• YGCT：年轻代垃圾回收消耗时间

新生代内存统计

• NGCMN：新生代最小容量
• NGCMX：新生代最大容量
• NGC：当前新生代容量
• S0CMX：最大幸存1区大小
• S0C：当前幸存1区大小
• S1CMX：最大幸存2区大小
• S1C：当前幸存2区大小
• ECMX：最大伊甸园区大小
• EC：当前伊甸园区大小
• YGC：年轻代垃圾回收次数
• FGC：老年代回收次数

老年代垃圾回收统计

• MC：方法区大小
• MU：方法区使用大小
• CCSC:压缩类空间大小
• CCSU:压缩类空间使用大小
• OC：老年代大小
• OU：老年代使用大小
• YGC：年轻代垃圾回收次数
• FGC：老年代垃圾回收次数
• FGCT：老年代垃圾回收消耗时间
• GCT：垃圾回收消耗总时间

老年代内存统计

• OGCMN：老年代最小容量
• OGCMX：老年代最大容量
• OGC：当前老年代大小
• OC：老年代大小
• YGC：年轻代垃圾回收次数
• FGC：老年代垃圾回收次数
• FGCT：老年代垃圾回收消耗时间
• GCT：垃圾回收消耗总时间

元数据空间统计

• MCMN:最小元数据容量
• MCMX：最大元数据容量
• MC：当前元数据空间大小
• CCSMN：最小压缩类空间大小
• CCSMX：最大压缩类空间大小
• CCSC：当前压缩类空间大小
• YGC：年轻代垃圾回收次数
• FGC：老年代垃圾回收次数
• FGCT：老年代垃圾回收消耗时间
• GCT：垃圾回收消耗总时间

• S0：幸存1区当前使用比例
• S1：幸存2区当前使用比例
• E：伊甸园区使用比例
• O：老年代使用比例
• M：元数据区使用比例
• CCS：压缩使用比例
• YGC：年轻代垃圾回收次数
• FGC：老年代垃圾回收次数
• FGCT：老年代垃圾回收消耗时间
• GCT：垃圾回收消耗总时间

JVM运行情况预估

用 jstat gc -pid 命令可以计算出如下一些关键数据，有了这些数据就可以采用之前介绍过的优化思路，先给自己的系统设置一些初始性的JVM参数，比如堆内存大小，年轻代大小，Eden和Survivor的比例，老年代的大小，大对象的阈值，大龄对象进入老年代的阈值等。

年轻代对象增长的速率

可以执行命令 jstat -gc pid 1000 10 (每隔1秒执行1次命令，共执行10次)，通过观察EU(eden区的使用)来估算每秒eden大概新增多少对象，如果系统负载不高，可以把频率1秒换成1分钟，甚至10分钟来观察整体情况。注意，一般系统可能有高峰期和日常期，所以需要在不同的时间分别估算不同情况下对象增长速率。

Young GC的触发频率和每次耗时

知道年轻代对象增长速率我们就能推根据eden区的大小推算出Young GC大概多久触发一次，Young GC的平均耗时可以通过 YGCT/YGC 公式算出，根据结果我们大概就能知道系统大概多久会因为Young GC的执行而卡顿多久。

每次Young GC后有多少对象存活和进入老年代

这个因为之前已经大概知道Young GC的频率，假设是每5分钟一次，那么可以执行命令 jstat -gc pid 300000 10 ，观察每次结果eden，survivor和老年代使用的变化情况，在每次gc后eden区使用一般会大幅减少，survivor和老年代都有可能增长，这些增长的对象就是每次Young GC后存活的对象，同时还可以看出每次Young GC后进去老年代大概多少对象，从而可以推算出老年代对象增长速率。

Full GC的触发频率和每次耗时

知道了老年代对象的增长速率就可以推算出Full GC的触发频率了，Full GC的每次耗时可以用公式 FGCT/FGC 计算得出。

优化思路其实简单来说就是尽量让每次Young GC后的存活对象小于Survivor区域的50%，都留存在年轻代里。尽量别让对象进入老年代。尽量减少Full GC的频率，避免频繁Full GC对JVM性能的影响。

内存泄露到底是怎么回事

再给大家讲一种情况，一般电商架构可能会使用多级缓存架构，就是redis加上JVM级缓存，大多数同学可能为了图方便对于JVM级缓存就简单使用一个hashmap，于是不断往里面放缓存数据，但是很少考虑这个map的容量问题，结果这个缓存map越来越大，一直占用着老年代的很多空间，时间长了就会导致full gc非常频繁，这就是一种内存泄漏，对于一些老旧数据没有及时清理导致一直占用着宝贵的内存资源，时间长了除了导致full gc，还有可能导致OOM。

这种情况完全可以考虑采用一些成熟的JVM级缓存框架来解决，比如ehcache等自带一些LRU数据淘汰算法的框架来作为JVM级的缓存。