JVM(java虚拟机),调优,GC(垃圾回收)

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JVM(java虚拟机),调优,GC(垃圾回收)

JVM GC调优
为了能够将JVM GC的调优能够使用在具体的实践当中,下面将利用若干个例子来说明GC的调优.
例1：Heap size 设置
JVM堆的设置是指java程序运行过程中JVM可以调配使用的内存空间的设置.JVM在启动的时候会自动设置Heap size的值，其初始空间(即 -Xms)是物理内存的1/64，最大空间(-Xmx)是物理内存的1/4。可以利用JVM提供的-Xmn -Xms -Xmx等选项可进行设置。 Heap size 的大小是Young Generation 和Tenured Generaion 之和。
当在JAVA_HOME下demo/jfc/SwingSet2/目录下执行下面的命令。
java -jar -Xmn4m -Xms16m -Xmx16m SwingSet2.jar
系统输出为：
Exception in thread "Image Fetcher 0" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
Exception in thread "Image Fetcher 3" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
Exception in thread "Image Fetcher 1" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
Exception in thread "Image Fetcher 2" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
除了这些异常信息外，还会发现程序的响应速度变慢了。这说明Heap size 设置偏小，GC占用了更多的时间，而应用分配到的执行时间较少。
提示：在JVM中如果98％的时间是用于GC且可用的Heap size 不足2％的时候将抛出此异常信息。
将上面的命令换成以下命令执行则应用能够正常使用，且未抛出任何异常。
java -jar -Xmn4m -Xms16m -Xmx32m SwingSet2.jar
提示：Heap Size 最大不要超过可用物理内存的80％，一般的要将-Xms和-Xmx选项设置为相同，而-Xmn为1/4的-Xmx值。

例2：Young Generation（-Xmn）的设置
在本例中看一下Young Generation的设置不同将有什么现象发生。
假设将Young generation 的大小设置为4M ，即执行java -jar -verbose:gc -Xmn4m -Xms32m -Xmx32m -XX:+PrintGCDetails SwingSet2.jar，屏幕输出如下（节选）
[GC [DefNew: 3968K->64K(4032K), 0.0923407 secs] 3968K->2025K(32704K), 0.0931870 secs]
[GC [DefNew: 4021K->64K(4032K), 0.0356847 secs] 5983K->2347K(32704K), 0.0365441 secs]
[GC [DefNew: 3995K->39K(4032K), 0.0090603 secs] 6279K->2372K(32704K), 0.0093377 secs]
[GC [DefNew: 3992K->23K(4032K), 0.0057540 secs] 6325K->2356K(32704K), 0.0060290 secs]
[GC [DefNew: 3984K->27K(4032K), 0.0013058 secs] 6317K->2360K(32704K), 0.0015888 secs]
[GC [DefNew: 3981K->59K(4032K), 0.0023307 secs] 6315K->2422K(32704K), 0.0026091 secs]
将程序体制并将Young Generation的大小设置为8M，即执行java -jar -verbose:gc -Xmn8m -Xms32m -Xmx32m -XX:+PrintGCDetails SwingSet2.jar，屏幕输出如下（节选）
[GC [DefNew: 7808K->192K(8000K), 0.1016784 secs] 7808K->2357K(32576K), 0.1022834 secs]
[GC [DefNew: 8000K->70K(8000K), 0.0149659 secs] 10165K->2413K(32576K), 0.0152557 secs]
[GC [DefNew: 7853K->59K(8000K), 0.0069122 secs] 10196K->2403K(32576K), 0.0071843 secs]
[GC [DefNew: 7867K->171K(8000K), 0.0075745 secs] 10211K->2681K(32576K), 0.0078376 secs]
[GC [DefNew: 7970K->192K(8000K), 0.0201353 secs] 10480K->2923K(32576K), 0.0206867 secs]
[GC [DefNew: 7979K->30K(8000K), 0.1787079 secs] 10735K->4824K(32576K), 0.1790065 secs]
那么根据GC输出的信息（这里取第一行）做一下Minor收集的比较。可以看出两次的Minor收集分别在Young generation中找回 3904K（3968K->64K）和7616K(7808K->192K)而对于整个jvm则找回 1943K（3968K->2025）和5451K（7808K->2357K）。第一种情况下Minor收集了大约50％ （1943/3904）的对象，而另外的50％的对象则被移到了tenured generation。在第二中情况下Minor收集了大约72％的对 象，只有不到30％的对象被移到了Tenured Generation.这个例子说明此应用在的Young generation 设置为4m时显的偏 小。
提示：一般的Young Generation的大小是整个Heap size的1/4。Young generation的minor收集率应一般在70％以上。当然在实际的应用中需要根据具体情况进行调整。

例3：Young Generation对应用响应的影响
还是使用-Xmn4m 和-Xmn8m进行比较，先执行下面的命令

java -jar -verbose:gc -Xmn4m -Xms32m -Xmx32m -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCApplicationConcurrentTime -XX:+PrintGCApplicationStoppedTime SwingSet2.jar
屏幕输出如下（节选）
Application time: 0.5114944 seconds
[GC [DefNew: 3968K->64K(4032K), 0.0823952 secs] 3968K->2023K(32704K), 0.0827626 secs]
Total time for which application threads were stopped: 0.0839428 seconds
Application time: 0.9871271 seconds
[GC [DefNew: 4020K->64K(4032K), 0.0412448 secs] 5979K->2374K(32704K), 0.0415248 secs]
Total time for which application threads were stopped: 0.0464380 seconds
Young Generation 的Minor收集占用的时间可以计算如下：应用线程被中断的总时常/（应用执行总时?L+应用线程被中断的总时常）， 那么在本例中垃圾收集占用的时?L约为系统的5％~14％。那么当垃圾收集占用的时间的比例越大的时候，系统的响应将越慢。
提示：对于互联网应用系统的响应稍微慢一些，用户是可以接受的，但是对于GUI类型的应用响应速度慢将会给用户带来非常不好的体验。

例4：如何决定Tenured Generation 的大小
分别以-Xmn8m -Xmx32m和-Xmn8m -Xmx64m进行对比，先执行
java -verbose:gc -Xmn8m -Xmx32m-XX:+PririntGCDetails -XX:+PrintGCTimeStamps java类，命令行将提示（只提取了Major收集）

111.042: [GC 111.042: [DefNew: 8128K->8128K(8128K), 0.0000505 secs]111.042: [Tenured: 18154K->2311K(24576K), 0.1290354 secs] 26282K->2311K(32704K), 0.1293306 secs]
122.463: [GC 122.463: [DefNew: 8128K->8128K(8128K), 0.0000560 secs]122.463: [Tenured: 18630K->2366K(24576K), 0.1322560 secs] 26758K->2366K(32704K), 0.1325284 secs]
133.896: [GC 133.897: [DefNew: 8128K->8128K(8128K), 0.0000443 secs]133.897: [Tenured: 18240K->2573K(24576K), 0.1340199 secs] 26368K->2573K(32704K), 0.1343218 secs]
144.112: [GC 144.112: [DefNew: 8128K->8128K(8128K), 0.0000544 secs]144.112: [Tenured: 16564K->2304K(24576K), 0.1246831 secs] 24692K->2304K(32704K), 0.1249602 secs]
再执行java -verbose:gc -Xmn8m -Xmx64m-XX:+PririntGCDetails -XX:+PrintGCTimeStamps java类，命令行将提示（只提取了Major收集）
90.597: [GC 90.597: [DefNew: 8128K->8128K(8128K), 0.0000542 secs]90.597: [Tenured: 49841K->5141K(57344K), 0.2129882 secs] 57969K->5141K(65472K), 0.2133274 secs]
120.899: [GC 120.899: [DefNew: 8128K->8128K(8128K), 0.0000550 secs]120.899: [Tenured: 50384K->2430K(57344K), 0.2216590 secs] 58512K->2430K(65472K), 0.2219384 secs]
153.968: [GC 153.968: [DefNew: 8128K->8128K(8128K), 0.0000511 secs]153.968: [Tenured: 51164K->2309K(57344K), 0.2193906 secs] 59292K->2309K(65472K), 0.2196372 secs]
可以看出在Heap size 为32m的时候系统等候时间约为0.13秒左右，而设置为64m的时候等候时间则增大到0.22秒左右了。但是在32m的 时候系统的Major收集间隔为10秒左右，而Heap size 增加到64m的时候为30秒。那么应用在运行的时候是选择32m还是64m呢？如果应 用是web类型（即要求有大的吞吐量）的应用则使用64m（即heapsize大一些）的比较好。对于要求实时响应要求较高的场合（例如GUI型的应用） 则使用32m比较好一些。
注意：
1。因为在JVM5运行时已经对Heap-size进行了优化，所以在能确定java应用运行时不会超过默认的Heap size的情况下建议不要对这些值进行修改。
2。Heap size的 -Xms -Xmn 设置不要超出物理内存的大小。否则会提示 “Error occurred during initialization of VM Could not reserve enough space for object heap”。

例5:如何缩短minor收集的时间
下面比较一下采用-XX:+UseParNewGC选项和不采用它的时候的minor收集将有什么不同。先执行
java -jar -server -verbose:gc -Xmn8m -Xms32m -Xmx32m SwingSet2.jar
系统将输出如下信息（片段〕
[GC 7807K->2641K(32576K), 0.0676654 secs]
[GC 10436K->3108K(32576K), 0.0245328 secs]
[GC 10913K->3176K(32576K), 0.0072865 secs]
[GC 10905K->4097K(32576K), 0.0223928 secs]
之后再执行 java -jar -server -verbose:gc -XX:+UseParNewGC -Xmn8m -Xms32m -Xmx32m SwingSet2.jar
系统将输出如下信息（片段〕
[ParNew 7808K->2656K(32576K), 0.0447687 secs]
[ParNew 10441K->3143K(32576K), 0.0179422 secs]
[ParNew 10951K->3177K(32576K), 0.0031914 secs]
[ParNew 10985K->3867K(32576K), 0.0154991 secs]
很显然使用了-XX:+UseParNewGC选项的minor收集的时间要比不使用的时候优。

例6:如何缩短major收集的时间
下面比较一下采用-XX:+UseConcMarkSweepGC选项和不采用它的时候的major收集将有什么不同。先执行
java -jar -verbose:gc -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:+UseParNewGC -Xmn64m -Xms256m -Xmx256m SwingSet2.jar
系统将输出如下信息（片段〕
[Full GC 22972K->18690K(262080K), 0.2326676 secs]
[Full GC 18690K->18690K(262080K), 0.1701866 secs
之后再执行 java -jar -verbose:gc -XX:+UseParNewGC -Xmn64m -Xms256m -Xmx256m SwingSet2.jar
系统将输出如下信息（片段〕
[Full GC 56048K->18869K(260224K), 0.3104852 secs]
提示：此选项在Heap Size 比较大而且Major收集时间较长的情况下使用更合适。

例7:关于-server选项 在JVM中将运行中的类认定为server-class的时候使用此选项。SUN 的Hot Spot JVM5 如果判 断到系统的配置满足如下条件则自动将运行的类认定为server-class，并且会自动设置jvm的选项（当没有手工设置这选项的时候〕而且 HOTSPOT JVM5提供了自动调优的功能，他会根据JVM的运行情况进行调整。如果没有特别的需要是不需要太多的人工干预的。SUN形象的称这个机 制为“人体工学”（Ergonomics〕。具体可以参考http://java.sun.com/docs/hotspot/gc5.0 /ergo5.html
*.具有2个或更多个物理的处理器
*.具有2G或者更多的物理内存
提示：此选项要放在所有选项的前面。例如：java -server 其他选项 java类

附录A:预备知识
．JVM中对象的划分及管理

JVM根据运行于其中的对象的生存时间大致的分为3种。并且将这3种不同的对象分别存放在JVM从系统分配到的不同的内存空间。这种对象存放空间的管理方式叫做Generation管理方式。
1。Young Generation：用于存放“早逝”对象（即瞬时对象）。例如：在创建对象时或者调用方法时使用的临时对象或局部变量。
2。Tenured Generation：用于存放“驻留”对象（即较长时间被引用的对象）。往往体现为一个大型程序中的全sdf1.供-X选项使用的 项目,又称为非标准选项，不同厂商的此类型选项是有所不同的。例如：IBM的JVM用的一些选项在Sun的JVM中就不一定能生效。这种选项的使用方式如 下:
java -Xmn16m -Xms64m -Xmx64m java类名
2.供-XX选项使用的项目，这种类型的选项可能要求有对系统信息访问的权限。所以要慎用。这种选项的使用方式如下:
java -XX:MaxHeapFreeRatio=70 -XX:+PrintGCDetails java类名
3.java选项(即在命令行执行java后提示的选项).
java -server -verbose:gc -d64 java类名

．垃圾收集分类

在JVM中有两种垃圾方式，一种叫做Minor（次收集），另一种叫做Major（主收集）。其中Minor在Young Generation的空间被 对象全部占用后执行，主要是对Young Generation中的对象进行垃圾收集。而Major是针对于整个Heap size的垃圾收集。其中 Minor方式的收集经常发生，并且Minor收集所占用的系统时间小。Major方式的垃圾收集则是一种“昂贵”的垃圾收集方式，因为在Major要对 整个Heap size进行垃圾收集,这会使得应用停顿的时间变得较长。

．GC信息的格式

[GC [:  -> ,  secs]  -> ,  secs]
 GC为minor收集过程中使用的垃圾收集器起的内部名称.
 young generation 在进行垃圾收集前被对象使用的存储空间.
 young generation 在进行垃圾收集后被对象使用的存储空间
 minor收集使应用暂停的时间长短(秒)
 整个堆(Heap Size)在进行垃圾收集前被对象使用的存储空间
 整个堆(Heap Size)在进行垃圾收集后被对象使用的存储空间
 整个垃圾收集使应用暂停的时间长短(秒),包括major收集使应用暂停的时间(如果发生了major收集).
．GC信息的选项
-XX:+PrintGCDetails 显示GC的详细信息
-XX:+PrintGCApplicationConcurrentTime 打印应用执行的时间
-XX:+PrintGCApplicationStoppedTime 打印应用被暂停的时间
提示:1.":"后的"+"号表示开启此选项,如果是"-"号那么表示关闭此选项。
     2.在不同的选项和不同的收集方式和类型下输出的格式会有所不同。

 

 

$JAVA_ARGS .= ” -Dresin.home=$SERVER_ROOT -server -Xms2048M -Xmx2048M -Xmn512M -XX:PermSize=256M -XX:MaxPermSize=256M -XX:SurvivorRatio=8 -XX:MaxTenuringThreshold=7 -XX:GCTimeRatio=19 -Xnoclassgc -XX:+DisableExplicitGC -XX:+UseParNewGC -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:+CMSPermGenSweepingEnabled -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection -XX:CMSFullGCsBeforeCompaction=0 -XX:+CMSClassUnloadingEnabled -XX:-CMSParallelRemarkEnabled -XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=70 -XX:SoftRefLRUPolicyMSPerMB=0 -XX:+PrintClassHistogram -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCTimeStamps -XX:+PrintGCApplicationConcurrentTime -XX:+PrintGCApplicationStoppedTime -Xloggc:log/gc.log “;

 

 

 

 

 

 

if [ "x$JAVA_OPTS" = "x" ]; then

   JAVA_OPTS="-server -Xms512M -Xmx512M -Xmn128M -Dsun.rmi.dgc.client.gcInterval=3600000 -Dsun.rmi.dgc.server.gcInterval=3600000 -XX:PermSize=64M -XX:MaxPermSize=64M -XX:SurvivorRatio=8

-XX:MaxTenuringThreshold=7

-XX:+UseConcMarkSweepGC  并行的垃圾回收策略

 

-XX:+PrintClassHistogram -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCTimeStamps -XX:+PrintGCApplicationConcurrentTime -XX:+PrintGCApplicationStoppedTime -Xloggc:xujungc.log"

fi