关于 JVM 命令行标志您不知道的 5 件事(来自IBM)

JVM 是多数开发人员视为理所当然的 Java 功能和性能背后的重负荷机器。然而，我们很少有人能理解 JVM 是如何进行工作的 — 像任务分配和垃圾收集、转动线程、打开和关闭文件、中断和/或 JIT 编译 Java 字节码，等等。

不熟悉 JVM 将不仅会影响应用程序性能，而且当 JVM 出问题时，尝试修复也会很困难。

本期 5 件事 系列 将介绍一些命令行标志，您可以使用它们来诊断和调优您的 Java 虚拟机性能。

1. DisableExplicitGC
我已记不清有多少次用户要求我就应用程序性能问题提供咨询了，其实只要跨代码快速运行 grep，就会发现清单 1 所示的问题 — 原始 java 性能反模式：


清单 1. System.gc();

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



显式垃圾收集是一个非常糟糕的主意 — 就像将您和一个疯狂的斗牛犬锁在一个电话亭里。尽管调用的语法是依赖实现的，但如果您的 JVM 正在运行一个分代的垃圾回收器（大多数是）System.gc(); 强迫 VM 执行一个堆的 “全部清扫”，虽然有的没有必要。全部清扫比一个常规 GC 操作要昂贵好几个数量级，这只是个简单数学问题。

您可以不把我的话放在心上 — Sun 的工程师为这个特殊的人工错误提供一个 JVM 标志； -XX:+DisableExplicitGC 标志自动将 System.gc() 调用转换成一个空操作，为您提供运行代码的机会，您自己看看 System.gc() 对于整个 JVM 执行有害还是有利。


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2. HeapDumpOnOutOfMemoryError
您有没有经历过这样的情况：JVM 不能使用，不断抛出 OutOfMemoryError，而您又不能为自己创建调试器来捕获它或查看出现了什么问题？像这类偶发和/或不确定的问题，通常使开发人员发疯。

买者自负并不是任何 VM 都支持所有命令行标志，Sun/Oracle 的 VM 除外。查明一个标志是否被支持的最好方法是试用它，看它是否正常工作。倘若这些标志在技术上是不支持的，那么，使用它们您要承担全部责任。如果这些标志中的任何一个使您的代码、您的数据、您的服务器或您的一切消失得无影无踪，我、Sun/Oracle 和 IBM® 都将不负责任。为以防万一，建议先在虚拟（非常生产）环境中实验。
.在这个时刻您想要的是，在 JVM 消亡之际捕获堆的一个快照 — 正好 -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError 命令可以完成这一操作。

运行该命令通知 JVM 拍摄一个 “堆转储快照”，并将其保存在一个文件中以便处理，通常使用 jhat 实用工具（我在 上一篇文章 中介绍过）。您可以使用相应的 -XX:HeapDumpPath 标志指定到保存文件的实际路径。（不管文件保存在哪，务必确保文件系统和/或 Java 流程必须要有权限配置，可以在其中写入。）


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3. bootclasspath
定期将一个类放入类路径是很有帮助的，这类路径与库存 JRE 附带的类路径或者以某种方式扩展的 JRE 类路径略有不同。（新 Java Crypto API 提供商就是一个例子）。如果您想要扩展 JRE ，那么您定制的实现必须可以使用引导程序 ClassLoader，该引导程序可以加载 rt.jar 中的 java.lang.Object 及其所有相关文件。

尽管您可以 非法打开 rt.jar 并将您的定制实现或新数据包移入其中，但从技术上您就违反了您下载 JDK 时同意的协议了。

相反，使用 JVM 自己的 -Xbootclasspath 选项，以及皮肤 -Xbootclasspath/p 和 -Xbootclasspath/a。

-Xbootclasspath 使您可以设置完整的引导类路径（这通常包括一个对 rt.jar 的引用），以及一些其他 JDK 附带的（不是 rt.jar 的一部分）JAR 文件。-Xbootclasspath/p 将值前置到现有 bootclasspath 中，并将 -Xbootclasspath/a 附加到其中。

例如，如果您修改了库中的 java.lang.Integer，并将修改放在一个子路径 mods 下，那么 -Xbootclasspath/a mods 参数将新 Integer 放在默认的参数前面。


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4. verbose
对于虚拟的或任何类型的 Java 应用程序，-verbose 是一个很有用的一级诊断使用程序。该标志有三个子标志：gc、class 和 jni。

开发人员尝试寻找是否 JVM 垃圾收集器发生故障或者导致性能低下，通常首先要做的就是执行 gc。不幸的是，解释 gc 输出很麻烦 — 足够写一本书。更糟糕的是，在命令行中打印的输出在不同的 Java 版本中或者不在不同的 JVM 中会发生改变，这使得正确解释变得更难。

一般来说，如果垃圾收集器是一个分代收集器（多数 “企业级” VMs 都是）。某种虚拟标志将会出现，来指出一个全部清扫 GC 通路；在 Sun JVM 中，标志在 GC 输出行的开始以 “[Full GC ...]” 形式出现。

想要诊断 ClassLoader 和/或不匹配的类冲突，class 可以帮上大忙。它不仅报告类何时加载，还报告类从何处加载，包括到 JAR 的路径（如果来自 JAR）。

jni 很少使用，除了使用 JNI 或本地库时。打开时，它将报告各种 JNI 事件，比如，本地库何时加载，方法何时弹回；再一次强调，在不同 JVM 版本中，输出会发生变化。


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5. Command-line -X我列出了 JVM 中提供的我喜欢的命令行选项，但是还有一些更多的需要您自己发现，运行命令行参数 -X，列出 JVM 提供的所有非标准（但大部分都是安全的）参数 — 例如：

•-Xint，在解释模式下运行 JVM（对于测试 JIT 编译器实际上是否对您的代码起作用或者验证是否 JIT 编译器中有一个 bug，这都很有用）。
•-Xloggc:，和 -verbose:gc 做同样的事，但是记录一个文件而不输出到命令行窗口。
JVM 命令行选项时常发生变化，因此，定期查看是一个好主意。甚至，您深夜盯着监控器和下午 5 点回家和妻子孩子吃顿晚饭，（或者在 Mass Effect 2 中消灭您的敌人，根据您的喜好），它们都是不一样的。


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结束语

在生产环境中，命令行标志不是为永久使用而设计的 — 事实上，除了您终止用来调优 JVM 垃圾收集器的标志，没有一个非标准命令行标记是专用于生产使用的。但是，作为工具来刺探在其他方面完全不透明的虚拟机的内部工作，是非常有用的。