[转]你所不知道的五件事情--JVM的命令行选项

这是Ted Neward在IBM developerWorks中5 things系列文章中的一篇，讲述了关于JVM命令行参数的一些应用窍门，值得大家学习。(2010.09.01最后更新)

摘要：Java虚拟机有数百个命令行选项，只有经验十分丰富的Java开发员才会使用这些选项去调优Java运行时环境。学习如何监控并记录编译器性能，禁用显示的垃圾收集(System.gc())，扩展JRE，及其它。

    JVM是Java应用程序功能与性能背后的实际工作者，大部分Java开发者认为这是理所当然的。然而我们中很少有人真正地理解JVM是如何做到这些事的--如，分配并收集垃圾对象，摆弄线程，打开及关闭文件，解释和/或使用JIT编译Java字节码，以及其它任务。
    不熟悉JVM不仅会使你在应用程序的性能方面付出代价，而且当JVM出了某些问题时，还很难进行修复。
    5 things系列的这篇文章介绍一些好用的命令行JVM选项，你可以使用它们去诊断并调优Java虚拟机的性能。

1. DisableExplicitGC
    我无法告诉你我已经多少次被要求就应用程序性能问题进行咨询了，而我只是简单地对代码文件执行grep命令就能发现如清单1所示的程序--这就是早期Java性能的反模式：

Listing 1. System.gc();

// We just released a bunch of objects, so tell the stupid
// garbage collector to collect them already!
System.gc();

显式地执行垃圾收集器确实是个坏主意--这就像把你自己与一个疯狂的斗牛犬锁在电话亭中那样。虽然该调用的确切语义依赖于具体的实现，但假设你的JVM运行着一个分代垃圾收集器(大多数JVM也正是如此)，System.gc()方法强制要求VM对Heap进行"全面清扫"，即便有些并不是必要的。一般地，全面清扫的开销要比常规GC操作要大几个数量级，而常规GC操作的开销只会产生纯数学的负作用。
     但不要相信我的话--为了这个特殊的人为错误，Sun的工程师们为我们提供了一个JVM选项：-XX:+DisableExplicitGC选项自动地将System.gc()调用置为无用操作，给你一个机会去执行程序，并让你自己看看System.gc()是否已经帮助或损害整个JVM的执行。

2. HeapDumpOnOutOfMemoryError
    你肯定曾经遇到过JVM不断死掉的情况，即抛出OutOfMemoryError，在你的一生中似乎都不能设置一个调试器去捕获这个错误，并看看是出了什么问题？像这些不时发生且/或无法确定的问题能使一个开发员完全疯掉。
    你所想的，就是在在JVM快死掉时能够捕获Heap的快照--这正是命令-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError所要做的。
    运行该命令就是告诉JVM创建一个"Heap转储快照"，并将它保存为一个文件以便于处理，常常使用jhat工具(在前一篇文章中我有介绍过)。使用相应的命令-XX:HeapDumpPath，就指定被保存文件的确切路径。(不论文件保存在何处，要先确保文件系统和/或Java进程有必要的仅限配置能在那儿写文件。) 

3. bootclasspath
    偶尔地，将某个类，该类不同于原有的或以某种方式扩展而得到的JRE所存储的类，置于类路径中是有用的。(一个例子就是新的Java Crypto API适配器)。如果你想扩展JRE，那么你的定制实现需要能用于引导ClassLoader，该ClassLoader会加载java.lang.Object以及它在rt.jar中的所有同族成员。
    尽管你可以打开rt.jar并将你定制实现或新的包放入其中，但在技术上这就违反了当初你在下载JDK时所同意的协议。
    相反地，应该使用JVM自己的-Xbootclasspath选项，以及它的兄弟选项-Xbootclasspath/p和-Xbootclasspath/a。
    -Xbootclasspath允许你设置整个引导类路径，该路径一般地必须包含一个针对rt.jar的引用，再加上一批随JDK发布但不是rt.jar一部分的其它JAR文件。-Xbootclasspath/p会向已有引导类路径中预置值，然后-Xbootclasspath/a会将它连接起来。
    例如，如果你已经修改了原有的java.lang.Integer，并将修改后的程序放入子目录，mods，然后参数-Xbootclasspath/a mods将会在加载原有默认Integer类之前加载这个新的Integer实现。

4. verbose
    对于任何类型的Java应用，-verbose都是头等有用的诊断工具。该选项有三个子选项：gc，class和jni。
    一般地，如果JVM垃圾收集器在运行并导致了低下的性能，那么gc就是开发员们第一次想要弄清楚的地方。不幸地是，解释gc的输出需要些技巧，这足够成为一整本书的主题了。更糟地是，在命令行窗口打印出的输出对于不同的Java发行版是不同的，或者对于不同的JVM也是不同的，这造成难以对其进行正确地解释。
    一般来说，如果垃圾收集器是分代收集器(大多数"企业级"VM正是如此)，会有一些布尔型选项去指定是否使用完全清除；在Sun的JVM中，这样的选项会以[Full GC ...]的形式出现在GC输出行的开头。
    class会是一个生命保护者，它尝试着诊断ClassLoader和/或不匹配的类冲突。它不仅会报告类是在何时被加载的，而且也会报告类是从何处被加载的，包括JAR文件的路径，如果这个类来自于一个JAR的话。
    jni很少用到，除非你有使用JNI和原生库。当启用该选项时，它会报告各种JNI事件，例如原生库何时被加载的，以及方法何时被绑定的；另外，该报告输出会由于不同的Java版或JVM实现而不尽相同。

5. 命令行-X
    我已经列出了一些JVM提供的且我比较喜欢的命令行选项，但还有更多的选项你自己就能发现到。运行命令行参数-X列出所有JVM支持的非标准的(但多数就是安全的)参数--就像这些：
    -Xint，使JVM以解释模式进行运行(对于测试JIT编译器是否真的作用到你的程序，或是证明你是否有Bug在JIT编译器中，该选项是很用的)。
    -Xloggc:，该参数所做的与-verbose:gc相同，但它会把日志记录到一个文件中，而不是一股脑地输出在命令窗口中。
    JVM命令行选项改了一次又一次，所以隔一段时间再去看会是一个好主意。这种区别就好像是，花上一整夜金城汤池盯着你的显示器，或者是下午五点就回家与爱人和孩子享用美餐(或是在Mass Effect 2中屠杀敌人，这取决于你的偏好)。

结论
    命令行选项的本意不是为了在产品环境中永久使用--事实上，除了你(可能)最终用于调优JVM垃圾收集器的选项之外，非标准的命令选项都不会被刻意地用到产品中。但作为能够窥探到完全不透明的虚拟机的内部工部情形的工具，它们是无价的。
    5 things系列的下一篇文章：Java日常工具。