[Java]jvm参数选项中文文档

本文是基于最新的SUN官方文档Java SE 6 Hotspot VM Options 编写的译文。主要介绍JVM中的非稳态选项及其使用说明。
为了让读者明白每个选项的含义，作者在原文基础上补充了大量的资料。希望这份文档，对正在研究JVM参数的朋友有帮助！

另外，考虑到本文档是初稿，如有描述错误，敬请指正。

非稳态选项使用说明
-XX:+<option> 启用选项
-XX:-<option> 不启用选项
-XX:<option>=<number> 给选项设置一个数字类型值，可跟单位，例如 32k, 1024m, 2g
-XX:<option>=<string> 给选项设置一个字符串值，例如-XX:HeapDumpPath=./dump.core

行为选项
选项
默认值与限制
描述
-XX:-AllowUserSignalHandlers
限于Linux和Solaris，默认不启用
允许为java进程安装信号处理器。

Java信号处理相关知识，详见 http://kenwublog.com/java-asynchronous-notify-based-on-signal
-XX:-DisableExplicitGC
默认不启用
禁止在运行期显式地调用 System.gc()。

开启该选项后，GC的触发时机将由Garbage Collector全权掌控。
注意：你熟悉的代码里没调用System.gc()，不代表你依赖的框架工具没在使用。
例如RMI就在多数用户毫不知情的情况下，显示地调用GC来防止自身OOM。
请仔细权衡禁用带来的影响。
-XX:-RelaxAccessControlCheck
默认不启用
在Class校验器中，放松对访问控制的检查。

作用与reflection里的setAccessible类似。
-XX:-UseConcMarkSweepGC
默认不启用
启用CMS低停顿垃圾收集器。

资料详见：http://kenwublog.com/docs/CMS_GC.pdf
-XX:-UseParallelGC
-server时启用
其他情况下，默认不启用
策略为新生代使用并行清除，年老代使用单线程Mark-Sweep-Compact的垃圾收集器。
-XX:-UseParallelOldGC
默认不启用
策略为老年代和新生代都使用并行清除的垃圾收集器。
-XX:-UseSerialGC
-client时启用
其他情况下，默认不启用
使用串行垃圾收集器。
-XX:+UseSplitVerifier
java5默认不启用
java6默认启用
使用新的Class类型校验器 。

新Class类型校验器有什么特点？
新Class类型校验器，将老的校验步骤拆分成了两步：
1，类型推断。
2，类型校验。

新类型校验器通过在javac编译时嵌入类型信息到bytecode中，省略了类型推断这一步，从而提升了classloader的性能。

Classload顺序（供参考）
load -> verify -> prepare -> resove -> init

关联选项：
-XX:+FailOverToOldVerifier
-XX:+FailOverToOldVerifier
Java6新引入选项，默认启用
如果新的Class校验器检查失败，则使用老的校验器。

为什么会失败？
因为JDK6最高向下兼容到JDK1.2，而JDK1.2的class info 与JDK6的info存在较大的差异，所以新校验器可能会出现校验失败的情况。

关联选项：
-XX:+UseSplitVerifier
-XX:+HandlePromotionFailure    
java5以前是默认不启用，java6默认启用
关闭新生代收集担保。

什么是新生代收集担保？
在一次理想化的minor gc中，Eden和First Survivor中的活跃对象会被复制到Second Survivor。
然而，Second Survivor不一定能容纳下所有从E和F区copy过来的活跃对象。
为了确保minor gc能够顺利完成，GC需要在年老代中额外保留一块足以容纳所有活跃对象的内存空间。
这个预留操作，就被称之为新生代收集担保（New Generation Guarantee）。如果预留操作无法完成时，仍会触发major gc(full gc)。

为什么要关闭新生代收集担保？
因为在年老代中预留的空间大小，是无法精确计算的。
为了确保极端情况的发生，GC参考了最坏情况下的新生代内存占用，即Eden+First Survivor。
这种策略无疑是在浪费年老代内存，从时序角度看，还会提前触发Full GC。
为了避免如上情况的发生，JVM允许开发者手动关闭新生代收集担保。

在开启本选项后，minor gc将不再提供新生代收集担保，而是在出现survior或年老代不够用时，抛出promotion failed异常。
-XX:+UseSpinning
java1.4.2和1.5需要手动启用, java6默认已启用
启用多线程自旋锁优化。

自旋锁优化原理
大家知道，Java的多线程安全是基于Lock机制实现的，而Lock的性能往往不如人意。
原因是，monitorenter与monitorexit这两个控制多线程同步的bytecode原语，是JVM依赖操作系统互斥(mutex)来实现的。
互斥是一种会导致线程挂起，并在较短的时间内又必须重新调度回原线程的，较为消耗资源的操作。
为了避免进入OS互斥，Java6的开发者们提出了自旋锁优化。

自旋锁优化的原理是在线程进入OS互斥前，通过CAS自旋一定的次数来检测锁的释放。
如果在自旋次数未达到预设值前锁已被释放，则当前线程会立即持有该锁。

CAS检测锁的原理详见: http://kenwublog.com/theory-of-lightweight-locking-upon-cas

关联选项：
-XX:PreBlockSpin=10
-XX:PreBlockSpin=10
-XX:+UseSpinning 必须先启用，对于java6来说已经默认启用了，这里默认自旋10次
控制多线程自旋锁优化的自旋次数。(什么是自旋锁优化？见 -XX:+UseSpinning 处的描述)

关联选项：
-XX:+UseSpinning
-XX:+ScavengeBeforeFullGC    
默认启用
在Full GC前触发一次Minor GC。
-XX:+UseGCOverheadLimit
默认启用
限制GC的运行时间。如果GC耗时过长，就抛OOM。
-XX:+UseTLAB
1.4.2以前和使用-client选项时，默认不启用，其余版本默认启用
启用线程本地缓存区（Thread Local）。
-XX:+UseThreadPriorities
默认启用
使用本地线程的优先级。
-XX:+UseAltSigs
限于Solaris，默认启用
为了防止与其他发送信号的应用程序冲突，允许使用候补信号替代 SIGUSR1和SIGUSR2。
-XX:+UseBoundThreads
限于Solaris, 默认启用
绑定所有的用户线程到内核线程。
减少线程进入饥饿状态（得不到任何cpu time）的次数。
-XX:+UseLWPSynchronization
限于solaris，默认启用
使用轻量级进程（内核线程）替换线程同步。
-XX:+MaxFDLimit
限于Solaris，默认启用
设置java进程可用文件描述符为操作系统允许的最大值。
-XX:+UseVMInterruptibleIO
限于solaris，默认启用
在solaris中，允许运行时中断线程 。

性能选项

选项与默认值
默认值与限制
描述
-XX:+AggressiveOpts
JDK 5 update 6后引入，但需要手动启用。
JDK6默认启用。
启用JVM开发团队最新的调优成果。例如编译优化，偏向锁，并行年老代收集等。
-XX:CompileThreshold=10000
1000
通过JIT编译器，将方法编译成机器码的触发阀值，可以理解为调用方法的次数，例如调1000次，将方法编译为机器码。
-XX:LargePageSizeInBytes=4m
默认4m
amd64位：2m
设置堆内存的内存页大小。

调整内存页的方法和性能提升原理，详见 http://kenwublog.com/tune-large-page-for-jvm-optimization
-XX:MaxHeapFreeRatio=70
70
GC后，如果发现空闲堆内存占到整个预估上限值的70%，则收缩预估上限值。

什么是预估上限值？
JVM在启动时，会申请最大值（-Xmx指定的数值）的地址空间，但其中绝大部分空间不会被立即分配(virtual)。
它们会一直保留着，直到运行过程中，JVM发现实际占用接近已分配上限值时，才从virtual里再分配掉一部分内存。
这里提到的已分配上限值，也可以叫做预估上限值。

引入预估上限值的好处是，可以有效地控制堆的大小。堆越小，GC效率越高嘛。
注意：预估上限值的大小一定小于或等于最大值。
-XX:MaxNewSize=size
1.3.1 Sparc: 32m
1.3.1 x86: 2.5m
新生代占整个堆内存的最大值。
-XX:MaxPermSize=64m
5.0以后: 64 bit VMs会增大预设值的30%
1.4 amd64: 96m
1.3.1 -client: 32m

其他默认 64m
Perm（俗称方法区）占整个堆内存的最大值。
-XX:MinHeapFreeRatio=40
40
GC后，如果发现空闲堆内存占到整个预估上限值的40%，则增大上限值。
(什么是预估上限值？见 -XX:MaxHeapFreeRatio 处的描述)

关联选项：
-XX:MaxHeapFreeRatio=70
-XX:NewRatio=2
Sparc -client: 8
x86 -server: 8
x86 -client: 12
-client: 4 (1.3)
8 (1.3.1+)
x86: 12

其他默认 2
新生代和年老代的堆内存占用比例。
例如2例如2表示新生代占年老代的1/2，占整个堆内存的1/3。
-XX:NewSize=2.125m
5.0以后: 64 bit Vms 会增大预设值的30%
x86: 1m
x86, 5.0以后: 640k

其他默认 2.125m
新生代预估上限的默认值。(什么是预估上限值？见 -XX:MaxHeapFreeRatio 处的描述)
-XX:ReservedCodeCacheSize=32m    
Solaris 64-bit, amd64, -server x86: 48m
1.5.0_06之前, Solaris 64-bit amd64: 1024m

其他默认 32m
设置代码缓存的最大值，编译时用。
-XX:SurvivorRatio=8
Solaris amd64: 6
Sparc in 1.3.1: 25
Solaris platforms 5.0以前: 32

其他默认 8
Eden与Survivor的占用比例。例如8表示，一个survivor区占用 1/8 的Eden内存，即1/10的新生代内存，为什么不是1/9？
因为我们的新生代有2个survivor，即S1和S22。所以survivor总共是占用新生代内存的 2/10，Eden与新生代的占比则为 8/10。
-XX:TargetSurvivorRatio=50
50
实际使用的survivor空间大小占比。默认是50%，最高90%。
-XX:ThreadStackSize=512
Sparc: 512
Solaris x86: 320 (5.0以前 256)
Sparc 64 bit: 1024
Linux amd64: 1024 (5.0 以前 0)

其他默认 512.
线程堆栈大小
-XX:+UseBiasedLocking
JDK 5 update 6后引入，但需要手动启用。
JDK6默认启用。
启用偏向锁。

偏向锁原理详见 http://kenwublog.com/theory-of-java-biased-locking
-XX:+UseFastAccessorMethods
默认启用
优化原始类型的getter方法性能。
-XX:-UseISM
默认启用
启用solaris的ISM。

详见Intimate Shared Memory.
-XX:+UseLargePages
JDK 5 update 5后引入，但需要手动启用。
JDK6默认启用。
启用大内存分页。

调整内存页的方法和性能提升原理，详见http://kenwublog.com/tune-large-page-for-jvm-optimization

关联选项
-XX:LargePageSizeInBytes=4m
-XX:+UseMPSS
1.4.1 之前: 不启用
其余版本默认启用
启用solaris的MPSS，不能与ISM同时使用。
-XX:+StringCache
默认启用
启用字符串缓存。
-XX:AllocatePrefetchLines=1
1
与机器码指令预读相关的一个选项，资料比较少，本文档不做解释。有兴趣的朋友请自行阅读官方doc。
-XX:AllocatePrefetchStyle=1
1
与机器码指令预读相关的一个选项，资料比较少，本文档不做解释。有兴趣的朋友请自行阅读官方doc。

调试选项

选项与默认值
默认值与限制
描述
-XX:-CITime
1.4引入。
默认启用
打印JIT编译器编译耗时。
-XX:ErrorFile=./hs_err_pid<pid>.log
Java 6引入。
如果JVM crashed，将错误日志输出到指定文件路径。
-XX:-ExtendedDTraceProbes
Java6引入，限于solaris
默认不启用
启用dtrace诊断。
-XX:HeapDumpPath=./java_pid<pid>.hprof    
默认是java进程启动位置，即user.dir
堆内存快照的存储文件路径。

什么是堆内存快照？
当java进程因OOM或crash被OS强制终止后，会生成一个hprof（Heap PROFling）格式的堆内存快照文件。该文件用于线下调试，诊断，查找问题。
文件名一般为
java_<pid>_<date>_<time>_heapDump.hprof
解析快照文件，可以使用 jhat, eclipse MAT，gdb等工具。
-XX:-HeapDumpOnOutOfMemoryError
1.4.2 update12 和 5.0 update 7 引入。
默认不启用
在OOM时，输出一个dump.core文件，记录当时的堆内存快照（什么是堆内存快照? 见 -XX:HeapDumpPath 处的描述）。
-XX:OnError="<cmd args>;<cmd args>"
1.4.2 update 9引入
当java每抛出一个ERROR时，运行指定命令行指令集。指令集是与OS环境相关的，在linux下多数是bash脚本，windows下是dos批处理。
-XX:OnOutOfMemoryError="<cmd args>;
<cmd args>"
1.4.2 update 12和java6时引入
当第一次发生OOM时，运行指定命令行指令集。指令集是与OS环境相关的，在linux下多数是bash脚本，windows下是dos批处理。
-XX:-PrintClassHistogram
默认不启用
在Windows下, 按ctrl-break或Linux下是执行kill -3（发送SIGQUIT信号）时，打印class柱状图。

Jmap –histo pid也实现了相同的功能。
详见 http://java.sun.com/javase/6/docs/technotes/tools/share/jmap.html
-XX:-PrintConcurrentLocks
默认不启用
在thread dump的同时，打印java.util.concurrent的锁状态。

Jstack –l pid 也同样实现了同样的功能。
详见 http://java.sun.com/javase/6/docs/technotes/tools/share/jstack.html
-XX:-PrintCommandLineFlags
5.0 引入，默认不启用
Java启动时，往stdout打印当前启用的非稳态jvm options。

例如：
-XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:+DoEscapeAnalysis
-XX:-PrintCompilation
默认不启用
往stdout打印方法被JIT编译时的信息。

例如：
1       java.lang.String::charAt (33 bytes)
-XX:-PrintGC
默认不启用
开启GC日志打印。

打印格式例如：
[Full GC 131115K->7482K(1015808K), 0.1633180 secs]

该选项可通过 com.sun.management.HotSpotDiagnosticMXBean API 和 Jconsole 动态启用。
详见 http://java.sun.com/developer/technicalArticles/J2SE/monitoring/#Heap_Dump
-XX:-PrintGCDetails
1.4.0引入，默认不启用
打印GC回收的细节。

打印格式例如：
[Full GC (System) [Tenured: 0K->2394K(466048K), 0.0624140 secs] 30822K->2394K(518464K), [Perm : 10443K->10443K(16384K)], 0.0625410 secs] [Times: user=0.05 sys=0.01, real=0.06 secs]

该选项可通过 com.sun.management.HotSpotDiagnosticMXBean API 和 Jconsole 动态启用。
详见 http://java.sun.com/developer/technicalArticles/J2SE/monitoring/#Heap_Dump
-XX:-PrintGCTimeStamps
默认不启用
打印GC停顿耗时。

打印格式例如：
2.744: [Full GC (System) 2.744: [Tenured: 0K->2441K(466048K), 0.0598400 secs] 31754K->2441K(518464K), [Perm : 10717K->10717K(16384K)], 0.0599570 secs] [Times: user=0.06 sys=0.00, real=0.06
secs]

该选项可通过 com.sun.management.HotSpotDiagnosticMXBean API 和 Jconsole 动态启用。
详见 http://java.sun.com/developer/technicalArticles/J2SE/monitoring/#Heap_Dump
-XX:-PrintTenuringDistribution
默认不启用
打印对象的存活期限信息。

打印格式例如：
[GC
Desired survivor size 4653056 bytes, new threshold 32 (max 32)
- age 1: 2330640 bytes, 2330640 total
- age 2: 9520 bytes, 2340160 total
204009K->21850K(515200K), 0.1563482 secs]

Age1 2表示在第1和2次GC后存活的对象大小。
-XX:-TraceClassLoading
默认不启用
打印class装载信息到stdout。记Loaded状态。

例如：
[Loaded java.lang.Object from /opt/taobao/install/jdk1.6.0_07/jre/lib/rt.jar]
-XX:-TraceClassLoadingPreorder
1.4.2引入，默认不启用
按class的引用/依赖顺序打印类装载信息到stdout。不同于 TraceClassLoading，本选项只记 Loading状态。

例如：
[Loading java.lang.Object from /home/confsrv/jdk1.6.0_14/jre/lib/rt.jar]
-XX:-TraceClassResolution
1.4.2引入，默认不启用
打印所有静态类，常量的代码引用位置。用于debug。

例如：
RESOLVE java.util.HashMap java.util.HashMap$Entry HashMap.java:209

说明HashMap类的209行引用了静态类 java.util.HashMap$Entry
-XX:-TraceClassUnloading
默认不启用
打印class的卸载信息到stdout。记Unloaded状态。
-XX:-TraceLoaderConstraints
Java6 引入，默认不启用
打印class的装载策略变化信息到stdout。

例如：
[Adding new constraint for name: java/lang/String, loader[0]: sun/misc/Launcher$ExtClassLoader, loader[1]: <bootloader> ]
[Setting class object in existing constraint for name: [Ljava/lang/Object; and loader sun/misc/Launcher$ExtClassLoader ]
[Updating constraint for name org/xml/sax/InputSource, loader <bootloader>, by setting class object ]
[Extending constraint for name java/lang/Object by adding loader[15]: sun/reflect/DelegatingClassLoader  ]

装载策略变化是实现classloader隔离/名称空间一致性的关键技术。
对此感兴趣的朋友，详见 http://kenwublog.com/docs/Dynamic+Class+Loading+in+the+Java+Virtual+Machine.pdf 中的 contraint rules一章。
-XX:+PerfSaveDataToFile
默认启用
当java进程因OOM或crashed被强制终止后，生成一个堆快照文件（什么是堆内存快照? 见 -XX:HeapDumpPath 处的描述）。

作者敬告
完善的单元测试，功能回归测试，和性能基准测试可以减少因调整非稳态JVM选项带来的风险。

参考资料
Java6性能调优白皮书
http://java.sun.com/performance/reference/whitepapers/6_performance.html
Java6 GC调优指南
http://java.sun.com/javase/technologies/hotspot/gc/gc_tuning_6.html
更为全面的options列表
http://blogs.sun.com/watt/resource/jvm-options-list.html