JVM内存参数调优

JVM内存参数调优

我们前面所提到的堆内存（heap）是由Java虚拟机控制管理的，因此，这些参数对JVM而言都有一个默认值，但在某些情况下这些参数的默认值并不是最优的，这就需要我们通过调整这些参数的值来提高JVM的性能，最终提高应用的性能指标。

在实际的应用开发中，如果应用所使用的系统内存较大，经常会引发内存溢出的错误：

…

java.lang.OutOfMemoryError <<no stack trace available>>

java.lang.OutOfMemoryError <<no stack trace available>>

    Exception in thread "main"

…

这可能是因为应用要使用的堆内存（heap）超过了JVM所管理内存范围，如果我们适当追加内存值有时就可以避免这种致命错误的出现。

在WINDOWS系统上你可以通过参数-verbosegc查看JVM回收内存的信息，在HP UNIX系统上你可以通过-Xverbosegc:file=/tmp/gc$$.out参数将信息重定向到一个文件中。然后查看相应的信息，例如下面的这个类。

public class A {

       public static void main(String args[]) {

         for (int i =0 ;i < 100000;++i) {

               A a = new A();

         }

         System.out.println("this is a GC test");

       }

}

在类A的main方法中创建了100 000个A对象，然后我们看一下JVM回收内存的情况，编译并执行这个类：

>java -verbosegc A

[GC 512K->91K(1984K), 0.0027537 secs]

this is a  GC test

从输出信息中可以看出总共有1984KB的内存被回收，耗时0.002 753 7秒。现在我们将类A添加一行清除对象引用的代码：

public class A {

       public static void main(String args[]) {

         for (int i =0 ;i < 100000;++i) {

               A a = new A();

               a = null;

         }

         System.out.println("this is a GC test");

       }

}

编译并执行这个类：

>java -verbosegc A

[GC 512K->91K(1 984K), 0.0 027 450 secs]

this is a  GC test

我们看到被回收内存的数量并没有变化，但是回收所需要的时间却变成了0.002 745 0秒，后者比前者节省了0.000 008 7秒，千万不要小看这0.000 008 7秒，当你的应用足够复杂时这个时间就会成指数级增长，看来我们主动清除对象引用的方法，确实可以加速JVM对垃圾内存的回收。

如果再在类A中加入一行强制系统内存回收的代码，结果又会怎样呢？如下所示：

public class A {

    public static void main(String args[]) {

         for (int i =0 ;i < 100000;++i) {

               A a = new A();

               a = null;

         }

         System.gc();

         System.out.println("this is a GC test");

    }

}

编译并执行这个类：

>java -verbosegc A

[GC 512K->91K(1984K), 0.0 027 272 secs]

[Full GC 487K->91K(1984K), 0.0 070 730 secs]

this is a  GC test

系统这次做了两次内存回收，第一次是程序中强制系统内存回收的代码System.gc()导致的内存回收，而后者是系统最终的内存回收操作，我们看到强制内存回收耗时不长，可是却导致了系统最终垃圾回收的时间加长了很多，因此我们在采用强制系统垃圾回收（通过显式调用方法System.gc()）的办法来回收系统垃圾内存的办法，还是存在一些弊端的，应尽量少用，或者说只在必要的时候应用。

上面我们提到的内存回收操作就是回收JVM所管理的堆内存（heap）。当系统连续申请内存并且超过JVM所管理的堆内存（heap）的最大值时，就会产生系统内存溢出的致命异常，下面我们来看一下怎样通过设置JVM的内存参数来优化JVM对内存的管理，避免内存溢出异常的发生。表2-1所示的就是与JVM内存相关的参数及其说明。

表2-1  与JVM内存相关的参数及其说明

JVM堆内存（heap）设置选项	参数格式	说    明
设置新对象生产堆内存（Setting the Newgeneration heap size）	-XX:NewSize	通过这个选项可以设置java新对象生产堆内存。在通常情况下这个选项的数值为1 024的整数倍并且大于1MB。这个值的取值规则为，一般情况下这个值-XX:NewSize是最大堆内存（maximum heap size）的四分之一。增加这个选项值的大小是为了增大较大数量的短生命周期对象 增加java新对象生产堆内存相当于增加了处理器的数目。并且可以并行地分配内存，但是请注意内存的垃圾回收却是不可以并行处理的

续表 

JVM堆内存（heap）设置选项	参数格式	说    明
设置最大新对象生产堆内存（Setting the maximum New generation heap size）	-XX:MaxNewSize	通过这个选项可以设置最大java新对象生产堆内存。通常情况下这个选项的数值为1 024的整数倍并且大于1MB 其功用与上面的设置新对象生产堆内存-XX：NewSize相同
设置新对象生产堆内存的比例（Setting New heap size ratios）	-XX:SurvivorRatio	新对象生产区域通常情况下被分为3个子区域：伊甸园，与两个残存对象空间，这两个空间的大小是相同的。通过用-XX:SurvivorRatio=X选项配置伊甸园与残存对象空间（Eden/survivor）的大小的比例。你可以试着将这个值设置为8，然后监控、观察垃圾回收的工作情况
设置堆内存池的最小值 （Setting minimum heap size）	-Xms	通过这个选项可以要求系统为堆内存池分配内存空间的最小值。通常情况下这个选项的数值为1 024的整数倍并且大于1MB。这个值的取值规则为，一般情况下这个值（-Xms）与最大堆内存相同，以降低垃圾回收的频度
设置堆内存池的最大值（Setting maximum heap size）	-Xmx	通过这个选项可以要求系统为堆内存池分配内存空间的最大值。通常情况下这个选项的数值为1 024的整数倍并且大于1 MB 一般情况下这个值（-Xmx）与最小堆内存（minimum heap size –Xms）相同，以降低垃圾回收的频度
取消垃圾回收	-Xnoclassgc	这个选项用来取消系统对特定类的垃圾回收。它可以防止当这个类的所有引用丢失之后，这个类仍被引用时不会再一次被重新装载，因此这个选项将增大系统堆内存的空间
设置栈内存的大小	-Xss	这个选项用来控制本地线程栈的大小，当这个选项被设置的较大（>2MB）时将会在很大程度上降低系统的性能。因此在设置这个值时应该格外小心，调整后要注意观察系统的性能，不断调整以期达到最优

JVM堆内存（heap）设置选项	参数格式	说    明
设置新对象生产堆内存（Setting the Newgeneration heap size）	-XX:NewSize	通过这个选项可以设置java新对象生产堆内存。在通常情况下这个选项的数值为1 024的整数倍并且大于1MB。这个值的取值规则为，一般情况下这个值-XX:NewSize是最大堆内存（maximum heap size）的四分之一。增加这个选项值的大小是为了增大较大数量的短生命周期对象 增加java新对象生产堆内存相当于增加了处理器的数目。并且可以并行地分配内存，但是请注意内存的垃圾回收却是不可以并行处理的

续表 

JVM堆内存（heap）设置选项	参数格式	说    明
设置最大新对象生产堆内存（Setting the maximum New generation heap size）	-XX:MaxNewSize	通过这个选项可以设置最大java新对象生产堆内存。通常情况下这个选项的数值为1 024的整数倍并且大于1MB 其功用与上面的设置新对象生产堆内存-XX：NewSize相同
设置新对象生产堆内存的比例（Setting New heap size ratios）	-XX:SurvivorRatio	新对象生产区域通常情况下被分为3个子区域：伊甸园，与两个残存对象空间，这两个空间的大小是相同的。通过用-XX:SurvivorRatio=X选项配置伊甸园与残存对象空间（Eden/survivor）的大小的比例。你可以试着将这个值设置为8，然后监控、观察垃圾回收的工作情况
设置堆内存池的最小值 （Setting minimum heap size）	-Xms	通过这个选项可以要求系统为堆内存池分配内存空间的最小值。通常情况下这个选项的数值为1 024的整数倍并且大于1MB。这个值的取值规则为，一般情况下这个值（-Xms）与最大堆内存相同，以降低垃圾回收的频度
设置堆内存池的最大值（Setting maximum heap size）	-Xmx	通过这个选项可以要求系统为堆内存池分配内存空间的最大值。通常情况下这个选项的数值为1 024的整数倍并且大于1 MB 一般情况下这个值（-Xmx）与最小堆内存（minimum heap size –Xms）相同，以降低垃圾回收的频度
取消垃圾回收	-Xnoclassgc	这个选项用来取消系统对特定类的垃圾回收。它可以防止当这个类的所有引用丢失之后，这个类仍被引用时不会再一次被重新装载，因此这个选项将增大系统堆内存的空间
设置栈内存的大小	-Xss	这个选项用来控制本地线程栈的大小，当这个选项被设置的较大（>2MB）时将会在很大程度上降低系统的性能。因此在设置这个值时应该格外小心，调整后要注意观察系统的性能，不断调整以期达到最优

根据表2-1中所描述的参数意义，我们可以在启动应用时为JVM设置相应的参数值以提高系统的性能，例如下面的例子：

java -XX:NewSize=128m -XX:MaxNewSize=128m -XX:SurvivorRatio=8  -Xms512m

-Xmx512m MyApplication

类文件（.class）的大小

由Java源文件.java文件编译成JVM可解释执行的Java字节文件.class。因所采用的编译方式的不同而大小也不同。通常.class文件的大小也存在是否占用较大内存的问题。通过降低.class文件的大小，不但可以降低系统内存的开销，还可以节省网络开销，虽然这部分内容与JVM内存管理联系不大，但是我觉得还是有必要提一下，因为这在你开发Applet应用时会有帮助（注：在本书后续的章节中，将会对如何减小Java类尺寸的技术话题做更为深入的探讨）。因为一般来说，Applet应用都是靠网络分布式传输由客户端浏览器装载运行的，如果类文件较大，无疑将会增大网络开销，降低传输速度无法满足用户的需求，并且如果类文件较大，无疑也会消耗客户端内存资源。我们可以通过在Java编译器javac中添加相应的参数，来缩小类文件的大小，解决上面的问题。

通常有三种编译方式会影响类文件的大小。

（1）默认编译方式：  javac   A.java。

（2）调试编译方式：  javac  –g A.java。

（3）代码编译方式：  javac  –g:none A.java。

例如如下所示的简单的类A：

public class A {

       public static void main(String args[]) {

          for (int i =0 ;i < 100000;++i) {

          A a = new A();

          }

       }

}

通过上面这三种方式编译后的类文件的大小分别为：

默认编译方式：291字节。

调试编译方式：422字节。

代码编译方式：207字节。

采用三种不同的方式，编译产生的类文件的大小差异非常大，这是什么原因导致的呢？原来在于.class文件中包含多个不同的部分或属性。

代码（Code）属性包含实际的方法字节码。源文件信息（SourceFile Information）包含用于生成.class的源文件名称。代码行序号表（LineNumberTable）用来映射源文件中的代码行序号与字节码文件中的序号偏移。本地变量表（LocalVariableTable）用来映射本地变量与栈桢的偏移。

&注意  如果你想了解字节码文件.class的文件结构详细信息，请参考相关的技术资料，这里就不详细讲解了。

正是由于上面这三种编译方式生成的类文件所包含的信息不同，才导致了类文件的大小差异较大，其包含的信息分别如下所示。

默认编译方式：代码（Code）、源文件信息（SourceFile Information）、代码行序号表（LineNumberTable）。

调试编译方式：代码（Code）、源文件信息（SourceFile Information）、代码行序号表（LineNumberTable）、本地变量表（LocalVariableTable）。

代码编译方式：代码（Code）。

这就是三种编译方式产生类文件大小不同的根本原因。而这三种编译方式在程序开发的不同阶段却都起着非常重要的作用，例如，调试编译方式在程序的调试开发过程中应采用，以获取更为详细的调试信息。因此具体应用上面的三种编译方式中的哪一种，应该适时而定。

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