04-JVM 运行时参数
JVM 运行时参数
JVM 参数选项
参数来源:https://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/tools/unix/java.html
类型一:标准参数选项
特点:
- 比较稳定,后续版本基本不会变化
- 以
-
开头
直接在 DOS 窗口中运行 java
或者 java -help
可以看到所有的标准选项
- JDK 8
- JDK 21
1 | D:\Java\jdk-1.8\bin>java -help |
shell
有关详细信息, 请参阅 http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/documentation/index.html。
补充内容: -server
与 -client
Hotspot JVM 有两种模式,分别是 server 和 client,分别通过 -server 和 -client 模式设置
- 32 位系统上,默认使用 Client 类型的 JVM。要想使用 Server 模式,机器配置至少有 2 个以上的 CPU 和 2G 以上的物理内存。client
模式适用于对内存要求较小的桌面应用程序,默认使用 Serial 串行垃圾收集器 - 64 位系统上,只支持 server 模式的 JVM,适用于需要大内存的应用程序,默认使用并行垃圾收集器
官网地址:https://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/guides/vm/server-class.html
类型二:-X
参数选项
特点:
- 非标准化参数
- 功能还是比较稳定的。但官方说后续版本可能会变更
- 以
-X
开头
直接在 DOS 窗口中运行 java -X
命令可以看到所有的 X 选项
- JDK 8
- JDK 21
1 | D:\Java\jdk-1.8\bin>java -version |
[!NOTE]
对比 JDK 8 和 JDK 21 变化还是很大的。
JVM 的 JIT 编译模式相关的选项
-Xint
: 只使用解释器:所有字节码都被解释执行,这个模式的速度是很慢的-Xcomp
: 只使用编译器:所有字节码第一次使用就被编译成本地代码,然后在执行-Xmixed
: 混合模式:这是默认模式,刚开始的时候使用解释器慢慢解释执行,后来让 JIT
即时编译器根据程序运行的情况,有选择地将某些热点代码提前编译并缓存在本地,在执行的时候效率就非常高了
JDK 默认使用的是混合模式
类型三:-XX
参数选项
特点:
- 非标准化参数
- 使用的最多的参数类型
- 这类选项属于实验性,不稳定
- 以
-XX
开头
作用:用于开发和调试 JVM
Boolean 类型格式
-XX:+<option>
表示启用 option 属性-XX:-<option>
表示禁用 option 属性
举例
-XX:+UsePara1lelGC
选择垃圾收集器为并行收集器-XX:+UseG1GC
表示启用 G1 收集器-XX:+UseAdaptiveSizePolicy
自动选择年轻代区大小和相应的 Survivor 区比例
非 Boolean 类型格式(key-value 类型)
- 子类型 1:数值型格式
-XX:<option>=<number>
- 子类型 2:非数值型格式
-XX:<name>=<string>
-XX:+PrintFlagsFinal
- 输出所有参数的名称和默认值
- 默认不包括 Diagnostic 和 Experimental 的参数
- 可以配合 -XX:+UnlockDiagnosticVMOptions 和 -XX:UnlockExperimentalVMOptions 使用
1 | D:\Java\jdk-21.0.2\bin>java -XX:+PrintFlagsFinal -version |
shell
添加 JVM 参数选项
IDEA
运行 jar 包
1 | java -Xms50m -Xmx50m -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCTimeStamps -jar demo.jar |
shell
通过 Tomcat 运行 war 包
Linux 系统下可以在 tomcat/bin/catalina.sh
中添加类似如下配置:
1 | JAVA_OPTS="-Xms512M -Xmx1024M" |
shell
Windows 系统下载 catalina.bat 中添加类似如下配置:
1 | set "JAVA_OPTS=-Xms512M -Xmx1024M" |
shell
程序运行过程中
jinfo
不仅可以查看运行时某一个 Java 虚拟机参数的实际取值,甚至可以在运行时修改部分参数,并使之立即生效。
但是,并非所有参数都支持动态修改。参数只有被标记为 manageable 的 flag 可以被实时修改。其实,这个修改能力是极其有限的。
java -XX:+PrintFlagsFinal -version | findstr manageable
可以查看标记为 manageable
的参数
在本篇章的第二部分 《2. JVM 监控及诊断工具 - 命令行篇》
中有详细的讲解
- 使用
jinfo -flag <name>=<value> <pid>
设置非 Boolean 类型参数 - 使用
jinfo -flag [+|-]<name> <pid>
设置 Boolean 类型参数
常用的 JVM 参数选项
打印设置的 XX 选项及值
-XX:+PrintCommandLineFlags
程序运行时 JVM 默认设置或用户手动设置的 XX 选项-XX:+PrintFlagsInitial
打印所有 XX 选项的默认值-XX:+PrintFlagsFinal
打印所有 XX 选项的实际值-XX:+PrintVMOptions
打印 JVM 的参数
堆、栈、方法区等内存大小设置
栈
-Xss128k
等价于 -XX:ThreadStackSize,设置每个线程的栈大小为 128k
堆内存
-Xms3550m
: 等价于-XX:InitialHeapSize
,设置 JVM 初始堆内存为 3500M-Xmx3550m
: 等价于-XX:MaxHeapSize
,设置 JVM 最大堆内存为 3500M-Xmn2g
: 设置年轻代大小为 2G,即等价于-XX:NewSize=2g -XX:MaxNewSize=2g
,也就是设置年轻代初始值和年轻代最大值都是
2G。官方推荐配置为整个堆大小的 3/8-XX:NewSize=1024m
: 设置年轻代初始值为 1024M-XX:MaxNewSize=1024m
: 设置年轻代最大值为 1024M-XX:SurvivorRatio=8
: 设置年轻代中 Eden 区与一个 Survivor 区的比值,默认为 8-XX:+UseAdaptiveSizePolicy
: 自动选择各区大小比例,默认开启-XX:NewRatio=2
: 设置老年代与年轻代(包括 1 个 Eden 区和 2 个 Survivor 区)的比值,默认为 2-XX:PretenureSizeThreadshold=1024
: 设置让大于此阈值的对象直接分配在老年代,单位为字节。只对 Serial、ParNew 收集器有效-XX:MaxTenuringThreshold=15
: 默认值为 15。新生代每次 MinorGC 后,还存活的对象年龄 +1,当对象的年龄大于设置的这个值时就进入老年代-XX:+PrintTenuringDistribution
: 让 JVM 在每次 MinorGC 后打印出当前使用的 Survivor 中对象的年龄分布-XX:TargetSurvivorRatio
: 表示 MinorGC 结束后 Survivor 区域中占用空间的期望比例
方法区
参数 | 说明 | |
---|---|---|
永久代 | -XX:PermSize=256m |
设置永久代初始值为 256M |
-XX:MaxPermSize=256m |
设置永久代最大值为 256M | |
元空间 | -XX:MetaspaceSize |
初始空间大小 |
-XX:MaxMetaspaceSize |
最大空间,默认没有限制 | |
-XX:+UseCompressedOops |
使用压缩对象指针 | |
-XX:+UseCompressedClassPointers |
使用压缩类指针 | |
-XX:CompressedClassSpaceSize |
设置 Klass Metaspace 的大小,默认 1G |
直接内存
-XX:MaxDirectMemorySize
: 指定DirectMemory容量,若未指定,则默认与Java堆最大值一样
OutOfMemory
相关的选项
参数 | 说明 |
---|---|
-XX:+HeapDumpOnOutMemoryError |
内存出现 OOM 时生成 Heap 转储文件,两者互斥 |
-XX:+HeapDumpBeforeFullGC |
出现 FullGC 时生成 Heap 转储文件,两者互斥 |
-XX:HeapDumpPath=<path> |
指定 heap 转储文件的存储路径,默认当前目录 |
-XX:OnOutOfMemoryError=<path> |
指定可行性程序或脚本的路径,当发生 OOM 时执行脚本 |
对 OnOutOfMemoryError
的运维处理
以部署在 Linux 系统 /opt/Server
目录下的 Server.jar 为例
1.在run.sh启动脚本中添加jvm参数:
1 | -XX:OnOutOfMemoryError=/opt/Server/restart.sh |
shell
2.restart.sh脚本
Linux环境:
1 | !/bin/bash |
shell
Windows环境:
1 | echo off |
[!NOTE]
-XX:+HeapDumpOnOutMemoryError
(在出现 OOM 的时候生成 dump 文件) 和-XX:+HeapDumpBeforeFullGC
(在出现 Full GC 的时候生成 dump 文件) 只能设置 1 个,如果不设置-XX:HeapDumpPath=<path>
,那么将会在当前目录下生成 dump 文件,如果设置的话,将会在指定位置生成 dump 文件
垃圾收集器相关选项
7款经典收集器与垃圾分代之间的关系
垃圾收集器的组合关系
为什么要有很多收集器,一个不够吗?因为 Java 的使用场景很多,移动端,服务器等。所以就需要针对不同的场景,提供不同的垃圾收集器,提高垃圾收集的性能。
虽然我们会对各个收集器进行比较,但并非为了挑选一个最好的收集器出来。没有一种放之四海皆准、任何场景下都适用的完美收集器存在,更加没有万能的收集器。所以我们选择的只是对具体应用最合适的收集器。
查看默认垃圾收集器
-XX:+PrintCommandLineFlags
:查看命令行相关参数(包含使用的垃圾收集器)- 使用命令行指令:
jinfo -flag 相关垃圾回收器参数 <pid>
Serial回收器
Serial 收集器作为 HotSpot 中 client 模式下的默认新生代垃圾收集器。Serial 0ld 是运行在 Client 模式下默认的老年代的垃圾回收器。
-XX:+UseSerialGC
: 指定年轻代和老年代都使用串行收集器。等价于 新生代用 serial Gc,且老年代用 seria1 old Gc。可以获得最高的单线程收集效率。
ParNew回收器
-XX:+UseParNewGC
:手动指定使用 ParNew 收集器执行内存回收任务。它表示年轻代使用并行收集器,不影响老年代。-XX:ParallelGCThreads
:手动指定老年代都是使用并行回收收集器。 - 分别适用于新生代和老年代。默认jdk8是开启的。 - 上面两个参数,默认开启一个,另一个也会被开启。(互相激活)1
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:设置年轻代并行收集器的线程数。一般地,最好与 CPU 数量相等,以避免过多的线程数影响垃圾收集性能。
- 在默认情况下,当 CPU 数量小于 8 个, ParallelGCThreads 的值等于 CPU 数量。
- 当 CPU 数量大于 8 个,ParallelGcThreads 的值等于 3+[5×CPU_Count]/8]3+[5×CPU_Count]/8]。
### Parallel回收器
- `-XX:+UseParallelGC`:手动指定年轻代使用 Parallel 并行收集器执行内存回收任务。
- ```
-XX:+UseParallelOldGC-XX:ParallelGCThreads
:设置垃圾收集器最大停顿时间(即STW的时间),单位是毫秒。 - 为了尽可能地把停顿时间控制在MaxGCPauseMills以内,收集器在工作时会调整Java堆大小或者其他一些参数。 - 对于用户来讲,停顿时间越短体验越好;但是服务器端注重高并发,整体的吞吐量。所以服务器端适合Parallel,进行控制。 - 该参数使用需谨慎。1
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: 设置年轻代并行收集器的线程数。一般地,最好与 CPU 数量相等,以避免过多的线程数影响垃圾收集性能。
- 在默认情况下,当 CPU 数量小于 8 个, ParallelGCThreads 的值等于 CPU 数量。
- 当 CPU 数量大于 8 个,ParallelGcThreads 的值等于 3+[5×CPU_Count]/8]3+[5×CPU_Count]/8]。
- ```
-XX:MaxGCPauseMillis-XX:GCTimeRatio
: 设置 Parallel Scavenge 收集器具有 自适应调节策略 。 - 在这种模式下,年轻代的大小、Eden 和 Survivor 的比例、晋升老年代的对象年龄等参数会被自动调整,以达到在堆大小、吞吐量和停顿时间之间的平衡点。 - 在手动调优比较困难的场合,可以直接使用这种自适应的方式,仅指定虚拟机的最大堆、目标的吞吐量(GCTimeRatio)和停顿时间(MaxGCPauseMills),让虚拟机自己完成调优工作。1
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:垃圾收集时间占总时间的比例(
=1/(N+1)=1/(*N*+1)
),用于衡量吞吐量的大小
- 取值范围(0,100),默认值 99,也就是垃圾回收时间不超过1%。
- 与前一个 `-XX:MaxGCPauseMillis` 参数有一定矛盾性。暂停时间越长,Radio 参数就容易超过设定的比例。
- ```
-XX:+UseAdaptiveSizePolicy
[!NOTE]
- Parallel 回收器主打吞吐量,而 CMS 和 G1 主打低延迟,如果主打吞吐量,那么就不应该限制最大停顿时间,所以
-XX:MaxGCPauseMills
不应该设置-XX:MaxGCPauseMills
中的调整堆大小通过默认开启的-XX:+UseAdaptiveSizePolicy
来实现-XX:GCTimeRatio
用来衡量吞吐量,并且和-XX:MaxGCPauseMills
矛盾,因此不会同时使用
CMS回收器
XX:+UseConcMarkSweepGC
: 设置堆内存使用率的阈值,一旦达到该阈值,便开始进行回收。 - JDK5 及以前版本的默认值为 68,即当老年代的空间使用率达到 68% 时,会执行一次 CMS 回收。JDK6 及以上版本默认值为 92% - 如果内存增长缓慢,则可以设置一个稍大的值,大的阈值可以有效降低 CMS 的触发频率,减少老年代回收的次数可以较为明显地改善应用程序性能。反之,如果应用程序内存使用率增长很快,则应该降低这个阈值,以避免频繁触发老年代串行收集器。因此通过该选项便可以有效降低 Fu1l GC 的执行次数。1
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: 手动指定使用CMS 收集器执行内存回收任务。
- 开启该参数后会自动将 `-XX:+UseParNewGc` 打开。即: ParNew(Young 用) + CMS(Old 区用) + Serial Old 的组合。
- ```
-XX:CMSInitiatingOccupanyFraction-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection
: 用于指定在执行完Full GC后对内存空间进行压缩整理,以此避免内存碎片的产生。不过由于内存压缩整理过程无法并发执行,所带来的问题就是停顿时间变得更长了。-XX:CMSFullGCsBeforeCompaction
: 设置在执行多少次 Full GC 后对内存空间进行压缩整理。-XX:ParallelCMSThreads
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: 设置 CMS 的线程数量。
- CMS 默认启动的线程数是 (ParallelGCThreads+3)/4(ParallelGCThreads+3)/4,ParallelGCThreads 是年轻代并行收集器的线程数。当 CPU 资源比较紧张时,受到 CMS 收集器线程的影响,应用程序的性能在垃圾回收阶段可能会非常糟糕。
**补充参数**
另外,CMS 收集器还有如下常用参数:
- `-XX:ConcGCThreads`: 设置并发垃圾收集的线程数,默认该值是基于 ParallelGcThreads 计算出来的;
- `-XX:+UseCMSInitiating0ccupancyonly`: 是否动态可调,用这个参数可以使 CMS 一直按 CMSInitiatingOccupancyFraction 改定的值启动
- `-XX:+CMsScavengeBeforeRemark`: 强制 hotspot 成拟机在 cms remark 阶段之前做一次 minor gc,用于提高 remark 阶段的速变:
- `-XX:+CMsclassUnloadingEnable`: 如果有的话,启用回收 Perm 区( JDK8 之前)
- `-XX:+CMSParallelInitialEnabled`: 用于开启 CMS initial-mark 阶段采用多线程的方式进行标记,用于提高标记速度,在 Java8 开始已经默认开启:
- `-XX:+CMSPara1lelRemarkEnabled`: 用户开启 CMS remark 阶段采用多线程的方式进行重新标记默认开启;
- `-XX:+ExplicitGcInvokesconcurrent-XX:+ExplicitGcInvokesconcurrentAndUnloadsclasses`: 这两个参数用户指定 hotspot 虚拟在执行 `System.gc()` 时使用 CMS 周期;
- `-XX:+CMSPrecleaningEnabled`: 指定 CMS 是否需要进行 Pre cleaning 这个阶段
**特别说明**
- JDK9 新特性: CMS 被标记为 Deprecate 了 (JEP291)
- 如果对 JDK 9 及以上版本的 HotSpot 虚拟机使用参数 `-XX:+UseConcMarkSweepGc` 来开启 CMS 收集器的话,用户会收到一个警告信息,提示 CMS 未来将会被废弃。
- JDK14 新特性: 删除 CMS 垃圾回收器 (JEP363)
- 移除了 CMS 垃圾收集器,如果在 JDK14 中使用 `-XX:+UseconcMarkSweepGc` 的话,JVM 不会报错,只是给出一个 warning 信息,但是不会 exit。JVM 会自动回退以默认 GC 方式启动 JVM
```text
OpenJDK64-Bit Server VM warning: Ignoring option UseConcMarkSweepGc;
support was removed in 14.0
and the VM will continue execution using the default collector.
text
G1回收器
-XX:+UseG1GC
: 手动指定使用G1收集器执行内存回收任务。-XX:G1HeapRegionSize
: 设置每个Region的大小。值是2的幂,范围是1MB到32MB之间,目标是根据最小的Java堆大小划分出约2048个区域。默认是堆内存的1/2000。-XX:MaxGCPauseMillis
: 设置期望达到的最大GC停顿时间指标(JVM会尽力实现,但不保证达到)。默认值是200ms-XX:ParallelGCThread
: 设置STW时GC线程数的值。最多设置为8-XX:ConcGCThreads
: 设置并发标记的线程数。将n设置为并行垃圾回收线程数(ParallelGCThreads)的1/4左右。-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent
: 设置触发并发GC周期的Java堆占用率阈值。超过此值,就触发GC。默认值是45。-XX:G1NewSizePercent
: 新生代占用整个堆内存的最小百分比(默认5%)-XX:G1MaxNewSizePercent
: 新生代占用整个堆内存的最大百分比(默认60%)-XX:G1ReservePercent=10
: 保留内存区域,防止 to space(Survivor中的to区)溢出
Mixed GC调优参数
注意:G1 收集器主要涉及到 Mixed GC,Mixed GC 会回收 young 区和部分 old 区。
G1 关于 Mixed GC 调优常用参数:
-XX:InitiatingHeap0ccupancyPercent
: 设置堆占用率的百分比 (0 到 100) 达到这个数值的时候触发 global concurrent marking(全局并发标记),默认为 45%。值为 0 表示间断进行全局并发标记。-XX:G1MixedGCLiveThresholdPercent
: 设置 Old 区的 region 被回收时候的对象占比,默认占用率为 85%。只有 O1d 区的 region 中存活的对象占用达到了这个百分比,才会在 Mixed GC 中被回收。-XX:G1HeapWastePercent
: 在 global concurrent marking (全局并发标记) 结束之后,可以知道所有的区有多少空间要被回收,在每次 young GC 之后和再次发生 Mixed GC 之前,会检查垃圾占比是否达到此参数,只有达到了,下次才会发生 Mixed Gc.-XX:G1MixedGccountTarget
: 一次 global concurrent marking (全局并发标记) 之后,最多执行 Mixed GC 的次数,默认是 8。-XX:G10ldcsetRegionThresholdPercent
: 设置 Mixed GC 收集周期中要收集的 Old region 数的上限。默认值是 Java 堆的 10%
怎么选择垃圾收集器
- 优先让 JVM 自适应,调整堆的大小
- 串行收集器:内存小于 100M;单核、单机程序,并且没有停顿时间的要求
- 并行收集器:多 CPU、高吞吐量、允许停顿时间超过 1 秒
- 并发收集器:多 CPU、追求低停顿时间、快速响应(比如延迟不能超过 1 秒,如互联网应用)
- 官方推荐 G1,性能高。现在互联网的项目,基本都是使用 G1
特别说明:
- 没有最好的收集器,更没有万能的收集器
- 调优永远是针对特定场景、特定需求,不存在一劳永逸的收集器
GC日志相关选项
-verbose:gc
: 输出日志信息,默认输出的标准输出。可以独立使用-XX:+PrintGC
: 等同于-verbose:gc
,表示打开简化的日志。可以独立使用
1 | ###############-verbose:gc或-XX:+PrintGC ################ |
text
-XX:+PrintGCDetails
: 在发生垃圾回收时打印内存回收详细的日志,并在进程退出时输出当前内存各区域的分配情况。可以独立使用
-XX:+PrintGCTimeStamps
: 程序启动到GC发生的时间秒数,不可以独立使用,需要配合-XX:+PrintGCDetails
使用。
-XX:+PrintGCDateStamps
: 输出 GC 发生时的时间戳(以日期的形式,例如:2013-05-04T21:53:59.234+0800
),不可以独立使用,可以配合-XX:+PrintGCDetails
使用
-XX:+PrintHeapAtGC
: 每一次GC前和GC后,都打印堆信息。可以独立使用
-Xloggc:<file>
: 把GC日志写入到一个文件中去,而不是打印到标准输出中
其他参数
参数 | 说明 |
---|---|
-XX:TraceClassLoading |
监控类的加载 |
-XX:PrintGCApplicationStoppedTime |
打印 GC 时线程的停顿时间 |
-XX:+PrintGCApplicationConcurrentTime |
垃圾收集之前打印出应用未中断的执行时间 |
-XX:+PrintReferenceGC |
记录回收了多少种不同引用类型的引用 |
-XX:+PrintTenuringDistribution |
让 JVM 在每次 MinorGC 后打印出当前使用的 Survivor 中对象的年龄分布 |
-XX:+UseGCLogFileRotation |
启用 GC 日志文件的自动转储 |
-XX:NumberOfGCLogFiles=1 |
GC 日志文件的循环数目 |
-XX:GCLogFileSize=1M |
控制 GC 日志文件的大小 |
其他参数
参数 | 说明 |
---|---|
-XX:+DisableExplicitGC |
禁用 hotspot 执行 System.gc() ,默认禁用 |
`-XX:ReservedCodeCacheSize= |
m |
`-XX:InitialCodeCacheSize= |
m |
-XX:+UseCodeCacheFlushing |
使用该参数让 jvm 放弃一些被编译的代码,避免代码缓存被占满时 JVM 切换到 interpreted-only 的情况 |
-XX:+DoEscapeAnalysis |
开启逃逸分析 |
-XX:+UseBiasedLocking |
开启偏向锁 |
-XX:+UseLargePages |
开启使用大页面 |
-XX:+PrintTLAB |
打印 TLAB 的使用情况 |
-XX:TLABSize |
设置 TLAB 大小 |
通过 Java 代码获取 JVM 参数
Java 提供了 java.lang.management
包用于监视和管理 Java 虚拟机和 Java 运行时中的其他组件,它允许本地或远程监控和管理运行的 Java 虚拟机。其中 ManagementFactory
类较为常用,另外 Runtime 类可获取内存、CPU 核数等相关的数据。
通过使用这些 api,可以监控应用服务器的堆内存使用情况,设置一些阈值进行报警等处理。
1 | public class MemoryMonitor { |
通过Runtime获取
1 | public class HeapSpaceInitial { |