The NoteBook of EricKong

JVM監(jiān)控與調(diào)優(yōu)

光說不練假把式，學(xué)習(xí)Java GC機(jī)制的目的是為了實(shí)用，也就是為了在JVM出現(xiàn)問題時分析原因并解決之。通過學(xué)習(xí)，我覺得JVM監(jiān)控與調(diào)優(yōu)主要的著眼點(diǎn)在于如何配置、如何監(jiān)控、如何優(yōu)化3點(diǎn)上。下面就將針對這3點(diǎn)進(jìn)行學(xué)習(xí)。
     （如果您對Java的內(nèi)存區(qū)域劃分和內(nèi)存回收機(jī)制尚不明確，那在閱讀本文前，請先閱讀我的前一篇博客《Java系列筆記(3) - Java 內(nèi)存區(qū)域和GC機(jī)制》，在該博客中，詳細(xì)敘述了Java HotSpot虛擬機(jī)（Sun/Oracle JDK系列默認(rèn)的虛擬機(jī)）的內(nèi)存分配和垃圾回收機(jī)制。本文很多內(nèi)容將依據(jù)上一篇博客，同時，本文所針對的虛擬機(jī)，也是HotSpot虛擬機(jī)。）
參數(shù)設(shè)置

 在Java虛擬機(jī)的參數(shù)中，有3種表示方法（出自：http://www.cnblogs.com/wenfeng762/archive/2011/08/14/2137810.html），用“ps -ef |grep "java"命令，可以得到當(dāng)前Java進(jìn)程的所有啟動參數(shù)和配置參數(shù)：

• 標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)（-），所有的JVM實(shí)現(xiàn)都必須實(shí)現(xiàn)這些參數(shù)的功能，而且向后兼容；
• 非標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)（-X），默認(rèn)jvm實(shí)現(xiàn)這些參數(shù)的功能，但是并不保證所有jvm實(shí)現(xiàn)都滿足，且不保證向后兼容；
• 非Stable參數(shù)（-XX），此類參數(shù)各個jvm實(shí)現(xiàn)會有所不同，將來可能會隨時取消，需要慎重使用（但是，這些參數(shù)往往是非常有用的）；

（額外的，-DpropertyName=“value”的形式定義了一些全局屬性值，下面有介紹。）
本文只重點(diǎn)介紹一些重要和常用的參數(shù)，如果想了解全部參數(shù)，可以參考下面的文章：

其實(shí)標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)是用過Java的人都最熟悉的，就是你在運(yùn)行java命令時后面加上的參數(shù)，如java -version, java -jar 等，輸入命令java -help或java -?就能獲得當(dāng)前機(jī)器所有java的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)列表。
-client
設(shè)置jvm使用client模式，這是一般在pc機(jī)器上使用的模式，啟動很快，但性能和內(nèi)存管理效率并不高；多用于桌面應(yīng)用；

-server
使用server模式，啟動速度雖然慢（比client模式慢10%左右），但是性能和內(nèi)存管理效率很高，適用于服務(wù)器，用于生成環(huán)境、開發(fā)環(huán)境或測試環(huán)境的服務(wù)端；
如果沒有指定-server或-client，JVM啟動的時候會自動檢測當(dāng)前主機(jī)是否為服務(wù)器，如果是就以server模式啟動，64位的JVM只有server模式，所以無法使用-client參數(shù)；
默認(rèn)情況下，不同的啟動模式，執(zhí)行GC的方式有所區(qū)別：

如果沒有指定-server或-client模式，則判斷方法如下：

-classpath / -cp
JVM加載和搜索文件的目錄路徑，多個路徑用;分隔。注意，如果使用了-classpath，JVM就不會再搜索環(huán)境變量中定義的CLASSPATH路徑。
JVM搜索路徑的順序?yàn)椋?br style="padding-bottom: 0px; margin: 0px; padding-left: 0px; padding-right: 0px; padding-top: 0px" />1，先搜索JVM自帶的jar或zip包（Bootstrat，搜索路徑可以用System.getProperty("sun.boot.class.path")獲得）；
2，搜索JRE_HOME/lib/ext下的jar包（Extension，搜索路徑可以用System.getProperty("java.ext.dirs")獲得）；
3，搜索用戶自定義目錄，順序?yàn)椋寒?dāng)前目錄（.），CLASSPATH，-cp；（搜索路徑用System.getProperty("java.class.path")獲得）

-DpropertyName=value
定義系統(tǒng)的全局屬性值，如配置文件地址等，如果value有空格，可以用-Dname="space string"這樣的形式來定義，用System.getProperty("propertyName")可以獲得這些定義的屬性值，在代碼中也可以用System.setProperty("propertyName","value")的形式來定義屬性。

-verbose 
這是查詢GC問題最常用的命令之一，具體參數(shù)如：
-verbose:class
 輸出jvm載入類的相關(guān)信息，當(dāng)jvm報告說找不到類或者類沖突時可此進(jìn)行診斷。
-verbose:gc
 輸出每次GC的相關(guān)情況，后面會有更詳細(xì)的介紹。
-verbose:jni
 輸出native方法調(diào)用的相關(guān)情況，一般用于診斷jni調(diào)用錯誤信息。

非標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)
非標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，是在標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展的參數(shù)，輸入“java -X”命令，能夠獲得當(dāng)前JVM支持的所有非標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)列表（你會發(fā)現(xiàn)，其實(shí)并不多哦）。

在不同類型的JVM中，采用的參數(shù)有所不同，
在講解非標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)時，請參考下面的圖，對內(nèi)存區(qū)域的大小有個形象的了解（下圖出自：http://iamzhongyong.iteye.com/blog/1333100）：

-Xmn
新生代內(nèi)存大小的最大值，包括E區(qū)和兩個S區(qū)的總和，使用方法如：-Xmn65535，-Xmn1024k，-Xmn512m，-Xmn1g (-Xms,-Xmx也是種寫法)
-Xmn只能使用在JDK1.4或之后的版本中，（之前的1.3/1.4版本中，可使用-XX:NewSize設(shè)置年輕代大小，用-XX:MaxNewSize設(shè)置年輕代最大值）；
如果同時設(shè)置了-Xmn和-XX:NewSize，-XX:MaxNewSize，則誰設(shè)置在后面，誰就生效；如果同時設(shè)置了-XX:NewSize -XX:MaxNewSize與-XX:NewRatio則實(shí)際生效的值是：min(MaxNewSize,max(NewSize, heap/(NewRatio+1)))（看考：http://www.open-open.com/home/space.php?uid=71669&do=blog&id=8891）
在開發(fā)、測試環(huán)境，可以-XX:NewSize 和 -XX:MaxNewSize來設(shè)置新生代大小，但在線上生產(chǎn)環(huán)境，使用-Xmn一個即可（推薦），或者將-XX:NewSize 和 -XX:MaxNewSize設(shè)置為同一個值，這樣能夠防止在每次GC之后都要調(diào)整堆的大?。矗憾秳?，抖動會嚴(yán)重影響性能）

 -Xms
初始堆的大小，也是堆大小的最小值，默認(rèn)值是總共的物理內(nèi)存/64（且小于1G），默認(rèn)情況下，當(dāng)堆中可用內(nèi)存小于40%(這個值可以用-XX: MinHeapFreeRatio 調(diào)整，如-X:MinHeapFreeRatio=30)時，堆內(nèi)存會開始增加，一直增加到-Xmx的大??；

 -Xmx
堆的最大值，默認(rèn)值是總共的物理內(nèi)存/64（且小于1G），如果Xms和Xmx都不設(shè)置，則兩者大小會相同，默認(rèn)情況下，當(dāng)堆中可用內(nèi)存大于70%（這個值可以用-XX: MaxHeapFreeRatio 調(diào)整，如-X:MaxHeapFreeRatio=60）時，堆內(nèi)存會開始減少，一直減小到-Xms的大??；
整個堆的大小=年輕代大小+年老代大小，堆的大小不包含持久代大小，如果增大了年輕代，年老代相應(yīng)就會減小，官方默認(rèn)的配置為年老代大小/年輕代大小=2/1左右（使用-XX:NewRatio可以設(shè)置-XX:NewRatio=5，表示年老代/年輕代=5/1）；
建議在開發(fā)測試環(huán)境可以用Xms和Xmx分別設(shè)置最小值最大值，但是在線上生產(chǎn)環(huán)境，Xms和Xmx設(shè)置的值必須一樣，原因與年輕代一樣——防止抖動；

 -Xss
這個參數(shù)用于設(shè)置每個線程的棧內(nèi)存，默認(rèn)1M，一般來說是不需要改的。除非代碼不多，可以設(shè)置的小點(diǎn)，另外一個相似的參數(shù)是-XX:ThreadStackSize，這兩個參數(shù)在1.6以前，都是誰設(shè)置在后面，誰就生效；1.6版本以后，-Xss設(shè)置在后面，則以-Xss為準(zhǔn)，-XXThreadStackSize設(shè)置在后面，則主線程以-Xss為準(zhǔn)，其它線程以-XX:ThreadStackSize為準(zhǔn)。

 -Xrs
減少JVM對操作系統(tǒng)信號（OS Signals）的使用（JDK1.3.1之后才有效），當(dāng)此參數(shù)被設(shè)置之后，jvm將不接收控制臺的控制handler，以防止與在后臺以服務(wù)形式運(yùn)行的JVM沖突（這個用的比較少，參考：http://www.aygfsteel.com/midstr/archive/2008/09/21/230265.html）。

-Xprof
 跟蹤正運(yùn)行的程序，并將跟蹤數(shù)據(jù)在標(biāo)準(zhǔn)輸出輸出；適合于開發(fā)環(huán)境調(diào)試。

-Xnoclassgc
 關(guān)閉針對class的gc功能；因?yàn)槠渥柚箖?nèi)存回收，所以可能會導(dǎo)致OutOfMemoryError錯誤，慎用；

-Xincgc
 開啟增量gc（默認(rèn)為關(guān)閉）；這有助于減少長時間GC時應(yīng)用程序出現(xiàn)的停頓；但由于可能和應(yīng)用程序并發(fā)執(zhí)行，所以會降低CPU對應(yīng)用的處理能力。

-Xloggc:file
 與-verbose:gc功能類似，只是將每次GC事件的相關(guān)情況記錄到一個文件中，文件的位置最好在本地，以避免網(wǎng)絡(luò)的潛在問題。
 若與verbose命令同時出現(xiàn)在命令行中，則以-Xloggc為準(zhǔn)。

非Stable參數(shù)（非靜態(tài)參數(shù)）
以-XX表示的非Stable參數(shù)，雖然在官方文檔中是不確定的，不健壯的，各個公司的實(shí)現(xiàn)也各有不同，但往往非常實(shí)用，所以這部分參數(shù)對于GC非常重要。JVM（Hotspot）中主要的參數(shù)可以大致分為3類（參考http://blog.csdn.net/sfdev/article/details/2063928）：

• 性能參數(shù)（ Performance Options）：用于JVM的性能調(diào)優(yōu)和內(nèi)存分配控制，如初始化內(nèi)存大小的設(shè)置；
• 行為參數(shù)（Behavioral Options）：用于改變JVM的基礎(chǔ)行為，如GC的方式和算法的選擇；
• 調(diào)試參數(shù)（Debugging Options）：用于監(jiān)控、打印、輸出等jvm參數(shù)，用于顯示jvm更加詳細(xì)的信息；

比較詳細(xì)的非Stable參數(shù)總結(jié)，請參考Java 6 JVM參數(shù)選項(xiàng)大全（中文版），
對于非Stable參數(shù)，使用方法有4種：

• -XX:+<option> 啟用選項(xiàng)
• -XX:-<option> 不啟用選項(xiàng)
• -XX:<option>=<number> 給選項(xiàng)設(shè)置一個數(shù)字類型值，可跟單位，例如 32k, 1024m, 2g
• -XX:<option>=<string> 給選項(xiàng)設(shè)置一個字符串值，例如-XX:HeapDumpPath=./dump.core

首先介紹性能參數(shù)，性能參數(shù)往往用來定義內(nèi)存分配的大小和比例，相比于行為參數(shù)和調(diào)試參數(shù)，一個比較明顯的區(qū)別是性能參數(shù)后面往往跟的有數(shù)值，常用如下：

常用的行為參數(shù)，主要用來選擇使用什么樣的垃圾收集器組合，以及控制運(yùn)行過程中的GC策略等：

常用的調(diào)試參數(shù)，主要用于監(jiān)控和打印GC的信息：

 再次聲明，上面的三種參數(shù)，主要參考了博客：http://blog.csdn.net/sfdev/article/details/2063928和http://kenwublog.com/docs/java6-jvm-options-chinese-edition.htm，后一個比較全面，有興趣的可以仔細(xì)研讀。
這些參數(shù)將為我們進(jìn)行GC的監(jiān)控與調(diào)優(yōu)提供很大助力，是我們進(jìn)行GC相關(guān)操作的重要工具。
收集器搭配

在介紹了常用的配置參數(shù)之后，我們將開始真正的JVM實(shí)操征程，首先，我們要為應(yīng)用程序選擇一個合適的垃圾收集器組合，本節(jié)請參考《Java系列筆記(3) - Java 內(nèi)存區(qū)域和GC機(jī)制》一文中的“垃圾收集器”一節(jié)，及上節(jié)中的行為參數(shù)。

這里需要再次引用這幅圖（圖來源于《深入理解Java虛擬機(jī)：JVM高級特效與最佳實(shí)現(xiàn)》，圖中兩個收集器之間有連線，說明它們可以配合使用）：

Serial收集器： Serial收集器是在client模式下默認(rèn)的新生代收集器，其收集效率大約是100M左右的內(nèi)存需要幾十到100多毫秒；在client模式下，收集桌面應(yīng)用的內(nèi)存垃圾，基本上不影響用戶體驗(yàn)。所以，一般的Java桌面應(yīng)用中，直接使用Serial收集器（不需要配置參數(shù)，用默認(rèn)即可）。
ParNew收集器：Serial收集器的多線程版本，這種收集器默認(rèn)開通的線程數(shù)與CPU數(shù)量相同，-XX:ParallelGCThreads可以用來設(shè)置開通的線程數(shù)。
可以與CMS收集器配合使用，事實(shí)上用-XX:+UseConcMarkSweepGC選擇使用CMS收集器時，默認(rèn)使用的就是ParNew收集器，所以不需要額外設(shè)置-XX:+UseParNewGC，設(shè)置了也不會沖突，因?yàn)闀arNew+Serial Old作為一個備選方案；
如果單獨(dú)使用-XX:+UseParNewGC參數(shù)，則選擇的是ParNew+Serial Old收集器組合收集器。
一般情況下，在server模式下，如果選擇CMS收集器，則優(yōu)先選擇ParNew收集器。
Parallel Scavenge收集器：關(guān)注的是吞吐量（關(guān)于吞吐量的含義見上一篇博客），可以這么理解，關(guān)注吞吐量，意味著強(qiáng)調(diào)任務(wù)更快的完成，而如CMS等關(guān)注停頓時間短的收集器，強(qiáng)調(diào)的是用戶交互體驗(yàn)。
在需要關(guān)注吞吐量的場合，比如數(shù)據(jù)運(yùn)算服務(wù)器等，就可以使用Parallel Scavenge收集器。

老年代收集器如下：
Serial Old收集器：在1.5版本及以前可以與 Parallel Scavenge結(jié)合使用（事實(shí)上，也是當(dāng)時Parallel Scavenge唯一能用的版本），另外就是在使用CMS收集器時的備用方案，發(fā)生 Concurrent Mode Failure時使用。
如果是單獨(dú)使用，Serial Old一般用在client模式中。
Parallel Old收集器：在1.6版本之后，與 Parallel Scavenge結(jié)合使用，以更好的貫徹吞吐量優(yōu)先的思想，如果是關(guān)注吞吐量的服務(wù)器，建議使用Parallel Scavenge + Parallel Old 收集器。
CMS收集器：這是當(dāng)前階段使用很廣的一種收集器，國內(nèi)很多大的互聯(lián)網(wǎng)公司線上服務(wù)器都使用這種垃圾收集器（http://blog.csdn.net/wisgood/article/details/17067203），筆者公司的收集器也是這種，CMS收集器以獲取最短回收停頓時間為目標(biāo)，非常適合對用戶響應(yīng)比較高的B/S架構(gòu)服務(wù)器。
 CMSIncrementalMode： CMS收集器變種，屬增量式垃圾收集器，在并發(fā)標(biāo)記和并發(fā)清理時交替運(yùn)行垃圾收集器和用戶線程。
 G1 收集器：面向服務(wù)器端應(yīng)用的垃圾收集器，計(jì)劃未來替代CMS收集器。

• 一般來說，如果是Java桌面應(yīng)用，建議采用Serial+Serial Old收集器組合，即：-XX:+UseSerialGC（-client下的默認(rèn)參數(shù)）
• 在開發(fā)/測試環(huán)境，可以采用默認(rèn)參數(shù)，即采用Parallel Scavenge+Serial Old收集器組合，即：-XX:+UseParallelGC（-server下的默認(rèn)參數(shù)）
• 在線上運(yùn)算優(yōu)先的環(huán)境，建議采用Parallel Scavenge+Serial Old收集器組合，即：-XX:+UseParallelGC
• 在線上服務(wù)響應(yīng)優(yōu)先的環(huán)境，建議采用ParNew+CMS+Serial Old收集器組合，即：-XX:+UseConcMarkSweepGC

另外在選擇了垃圾收集器組合之后，還要配置一些輔助參數(shù)，以保證收集器可以更好的工作。關(guān)于這些參數(shù)，請?jiān)趆ttp://kenwublog.com/docs/java6-jvm-options-chinese-edition.htm中查詢其意義和用法，如：

• 選用了ParNew收集器，你可能需要配置4個參數(shù)： -XX:SurvivorRatio, -XX:PretenureSizeThreshold, -XX:+HandlePromotionFailure,-XX:MaxTenuringThreshold；
• 選用了 Parallel Scavenge收集器，你可能需要配置3個參數(shù)： -XX:MaxGCPauseMillis，-XX:GCTimeRatio， -XX:+UseAdaptiveSizePolicy ；
• 選用了CMS收集器，你可能需要配置3個參數(shù)： -XX:CMSInitiatingOccupancyFraction， -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection, -XX:CMSFullGCsBeforeCompaction；

啟動內(nèi)存分配

關(guān)于GC有一個常見的疑問是，在啟動時，我的內(nèi)存如何分配？經(jīng)過前面的學(xué)習(xí)，已經(jīng)很容易知道，用-Xmn，-Xmx，-Xms，-Xss，-XX:NewSize，-XX:MaxNewSize，-XX:MaxPermSize，-XX:PermSize，-XX:SurvivorRatio，-XX:PretenureSizeThreshold，-XX:MaxTenuringThreshold就基本可以配置內(nèi)存啟動時的分配情況。但是，具體配置多少？設(shè)置小了，頻繁GC（甚至內(nèi)存溢出），設(shè)置大了，內(nèi)存浪費(fèi)。結(jié)合前面對于內(nèi)存區(qū)域和其作用的學(xué)習(xí)，盡量考慮如下建議：

1. -XX:PermSize盡量比-XX:MaxPermSize小，-XX:MaxPermSize>= 2 * -XX:PermSize, -XX:PermSize> 64m，一般對于4G內(nèi)存的機(jī)器，-XX:MaxPermSize不會超過256m；
2. -Xms =  -Xmx（線上Server模式），以防止抖動，大小受操作系統(tǒng)和內(nèi)存大小限制，如果是32位系統(tǒng)，則一般-Xms設(shè)置為1g-2g（假設(shè)有4g內(nèi)存），在64位系統(tǒng)上，沒有限制，不過一般為機(jī)器最大內(nèi)存的一半左右；
3. -Xmn，在開發(fā)環(huán)境下，可以用-XX:NewSize和-XX:MaxNewSize來設(shè)置新生代的大小（-XX:NewSize<=-XX:MaxNewSize），在生產(chǎn)環(huán)境，建議只設(shè)置-Xmn，一般-Xmn的大小是-Xms的1/2左右，不要設(shè)置的過大或過小，過大導(dǎo)致老年代變小，頻繁Full GC，過小導(dǎo)致minor GC頻繁。如果不設(shè)置-Xmn，可以采用-XX:NewRatio=2來設(shè)置，也是一樣的效果；
4. -Xss一般是不需要改的，默認(rèn)值即可。
5. -XX:SurvivorRatio一般設(shè)置8-10左右，推薦設(shè)置為10，也即：Survivor區(qū)的大小是Eden區(qū)的1/10，一般來說，普通的Java程序應(yīng)用，一次minorGC后，至少98%-99%的對象，都會消亡，所以，survivor區(qū)設(shè)置為Eden區(qū)的1/10左右，能使Survivor區(qū)容納下10-20次的minor GC才滿，然后再進(jìn)入老年代，這個與 -XX:MaxTenuringThreshold的默認(rèn)值15次也相匹配的。如果XX:SurvivorRatio設(shè)置的太小，會導(dǎo)致本來能通過minor回收掉的對象提前進(jìn)入老年代，產(chǎn)生不必要的full gc；如果XX:SurvivorRatio設(shè)置的太大，會導(dǎo)致Eden區(qū)相應(yīng)的被壓縮。
6. -XX:MaxTenuringThreshold默認(rèn)為15，也就是說，經(jīng)過15次Survivor輪換（即15次minor GC），就進(jìn)入老年代， 如果設(shè)置的小的話，則年輕代對象在survivor中存活的時間減小，提前進(jìn)入年老代，對于年老代比較多的應(yīng)用，可以提高效率。如果將此值設(shè)置為一個較大值，則年輕代對象會在Survivor區(qū)進(jìn)行多次復(fù)制，這樣可以增加對象在年輕代的存活時間，增加在年輕代即被回收的概率。需要注意的是，設(shè)置了 -XX:MaxTenuringThreshold，并不代表著，對象一定在年輕代存活15次才被晉升進(jìn)入老年代，它只是一個最大值，事實(shí)上，存在一個動態(tài)計(jì)算機(jī)制，計(jì)算每次晉入老年代的閾值，取閾值和MaxTenuringThreshold中較小的一個為準(zhǔn)。
7. -XX:PretenureSizeThreshold一般采用默認(rèn)值即可。

監(jiān)控工具和方法

在JVM運(yùn)行的過程中，為保證其穩(wěn)定、高效，或在出現(xiàn)GC問題時分析問題原因，我們需要對GC進(jìn)行監(jiān)控。所謂監(jiān)控，其實(shí)就是分析清楚當(dāng)前GC的情況。其目的是鑒別JVM是否在高效的進(jìn)行垃圾回收，以及有沒有必要進(jìn)行調(diào)優(yōu)。
通過監(jiān)控GC，我們可以搞清楚很多問題，如：
1，minor GC和full GC的頻率；
2，執(zhí)行一次GC所消耗的時間；
3，新生代的對象何時被移到老生代以及花費(fèi)了多少時間；
4，每次GC中，其它線程暫停（Stop the world）的時間；
5，每次GC的效果如何，是否不理想；
………………
監(jiān)控GC的工具分為2種：命令行工具和圖形工具；
常用的命令行工具有：
注：下面的命令都在JAVA_HOME/bin中，是java自帶的命令。如果您發(fā)現(xiàn)無法使用，請直接進(jìn)入Java安裝目錄調(diào)用或者先設(shè)置Java的環(huán)境變量，一個簡單的辦法為：直接運(yùn)行命令 export PATH=$JAVA_HOME/bin:$PATH；另外，一般的，在Linux下，下面的命令需要sudo權(quán)限，在windows下，部分命令的部分選項(xiàng)不能使用。
1，jps
jps命令用于查詢正在運(yùn)行的JVM進(jìn)程，常用的參數(shù)為：
    -q:只輸出LVMID，省略主類的名稱
    -m:輸出虛擬機(jī)進(jìn)程啟動時傳給主類main()函數(shù)的參數(shù)
    -l:輸出主類的全類名，如果進(jìn)程執(zhí)行的是Jar包，輸出Jar路徑
    -v:輸出虛擬機(jī)進(jìn)程啟動時JVM參數(shù)
命令格式:jps [option] [hostid] 
一個簡單的例子：

在上圖中，有一個vid為309的apache進(jìn)程在提供web服務(wù)。

2，jstat
jstat可以實(shí)時顯示本地或遠(yuǎn)程JVM進(jìn)程中類裝載、內(nèi)存、垃圾收集、JIT編譯等數(shù)據(jù)（如果要顯示遠(yuǎn)程JVM信息，需要遠(yuǎn)程主機(jī)開啟RMI支持）。如果在服務(wù)啟動時沒有指定啟動參數(shù)-verbose:gc，則可以用jstat實(shí)時查看gc情況。
jstat有如下選項(xiàng)：
   -class:監(jiān)視類裝載、卸載數(shù)量、總空間及類裝載所耗費(fèi)的時間
   -gc:監(jiān)聽Java堆狀況，包括Eden區(qū)、兩個Survivor區(qū)、老年代、永久代等的容量，以用空間、GC時間合計(jì)等信息
   -gccapacity:監(jiān)視內(nèi)容與-gc基本相同，但輸出主要關(guān)注java堆各個區(qū)域使用到的最大和最小空間
   -gcutil:監(jiān)視內(nèi)容與-gc基本相同，但輸出主要關(guān)注已使用空間占總空間的百分比
   -gccause:與-gcutil功能一樣，但是會額外輸出導(dǎo)致上一次GC產(chǎn)生的原因
   -gcnew:監(jiān)視新生代GC狀況
   -gcnewcapacity:監(jiān)視內(nèi)同與-gcnew基本相同，輸出主要關(guān)注使用到的最大和最小空間
   -gcold:監(jiān)視老年代GC情況
   -gcoldcapacity:監(jiān)視內(nèi)同與-gcold基本相同，輸出主要關(guān)注使用到的最大和最小空間
   -gcpermcapacity:輸出永久代使用到最大和最小空間
   -compiler:輸出JIT編譯器編譯過的方法、耗時等信息
   -printcompilation:輸出已經(jīng)被JIT編譯的方法
命令格式:jstat [option vmid [interval[s|ms] [count]]]
jstat可以監(jiān)控遠(yuǎn)程機(jī)器，命令格式中VMID和LVMID特別說明：如果是本地虛擬機(jī)進(jìn)程，VMID和LVMID是一致的，如果是遠(yuǎn)程虛擬機(jī)進(jìn)程，那么VMID格式是: [protocol:][//]lvmid[@hostname[:port]/servername]，如果省略interval和count，則只查詢一次
查看gc情況的例子：

在圖中，命令sudo jstat -gc 309 1000 5代表著：搜集vid為309的java進(jìn)程的整體gc狀態(tài)， 每1000ms收集一次，共收集5次；XXXC表示該區(qū)容量，XXXU表示該區(qū)使用量，各列解釋如下：
S0C：S0區(qū)容量（S1區(qū)相同，略）
S0U：S0區(qū)已使用
EC：E區(qū)容量
EU：E區(qū)已使用
OC：老年代容量
OU：老年代已使用
PC：Perm容量
PU：Perm區(qū)已使用
YGC：Young GC（Minor GC）次數(shù)
YGCT：Young GC總耗時
FGC：Full GC次數(shù)
FGCT：Full GC總耗時
GCT：GC總耗時

用gcutil查看內(nèi)存的例子：

圖中的各列與用gc參數(shù)時基本一致，不同的是這里顯示的是已占用的百分比，如S0為86.53，代表著S0區(qū)已使用了86.53%

3，jinfo
用于查詢當(dāng)前運(yùn)行這的JVM屬性和參數(shù)的值。
jinfo可以使用如下選項(xiàng)：
   -flag:顯示未被顯示指定的參數(shù)的系統(tǒng)默認(rèn)值
   -flag [+|-]name或-flag name=value: 修改部分參數(shù)
   -sysprops:打印虛擬機(jī)進(jìn)程的System.getProperties()
 命令格式:jinfo [option] pid 

4，jmap
用于顯示當(dāng)前Java堆和永久代的詳細(xì)信息（如當(dāng)前使用的收集器，當(dāng)前的空間使用率等）
   -dump:生成java堆轉(zhuǎn)儲快照
   -heap:顯示java堆詳細(xì)信息(只在Linux/Solaris下有效)
   -F:當(dāng)虛擬機(jī)進(jìn)程對-dump選項(xiàng)沒有響應(yīng)時，可使用這個選項(xiàng)強(qiáng)制生成dump快照(只在Linux/Solaris下有效)
   -finalizerinfo:顯示在F-Queue中等待Finalizer線程執(zhí)行finalize方法的對象(只在Linux/Solaris下有效)
   -histo:顯示堆中對象統(tǒng)計(jì)信息
   -permstat:以ClassLoader為統(tǒng)計(jì)口徑顯示永久代內(nèi)存狀態(tài)(只在Linux/Solaris下有效)
 命令格式:jmap [option] vmid
其中前面3個參數(shù)最重要，如：
查看對詳細(xì)信息：sudo jmap -heap 309
生成dump文件： sudo jmap -dump:file=./test.prof 309
部分用戶沒有權(quán)限時，采用admin用戶：sudo -u admin -H  jmap -dump:format=b,file=文件名.hprof pid
查看當(dāng)前堆中對象統(tǒng)計(jì)信息：sudo  jmap -histo 309：該命令顯示3列，分別為對象數(shù)量，對象大小，對象名稱，通過該命令可以查看是否內(nèi)存中有大對象；
有的用戶可能沒有jmap權(quán)限：sudo -u admin -H jmap -histo 309 | less

5，jhat
用于分析使用jmap生成的dump文件，是JDK自帶的工具，使用方法為： jhat -J -Xmx512m [file]
不過jhat沒有mat好用，推薦使用mat（Eclipse插件： http://www.eclipse.org/mat ），mat速度更快，而且是圖形界面。

6，jstack
用于生成當(dāng)前JVM的所有線程快照，線程快照是虛擬機(jī)每一條線程正在執(zhí)行的方法,目的是定位線程出現(xiàn)長時間停頓的原因。
   -F:當(dāng)正常輸出的請求不被響應(yīng)時，強(qiáng)制輸出線程堆棧
   -l:除堆棧外，顯示關(guān)于鎖的附加信息
   -m:如果調(diào)用到本地方法的話，可以顯示C/C++的堆棧
命令格式:jstack [option] vmid

7，-verbosegc
-verbosegc是一個比較重要的啟動參數(shù)，記錄每次gc的日志，下面的表格對比了jstat和-verbosegc：

與-verbosegc配合使用的一些常用參數(shù)為：
   -XX:+PrintGCDetails，打印GC信息，這是-verbosegc默認(rèn)開啟的選項(xiàng)
   -XX:+PrintGCTimeStamps，打印每次GC的時間戳
   -XX:+PrintHeapAtGC：每次GC時，打印堆信息
   -XX:+PrintGCDateStamps (from JDK 6 update 4) ：打印GC日期，適合于長期運(yùn)行的服務(wù)器
   -Xloggc:/home/admin/logs/gc.log：制定打印信息的記錄的日志位置
每條verbosegc打印出的gc日志，都類似于下面的格式：
time [GC [<collector>: <starting occupancy1> -> <ending occupancy1>(total occupancy1), <pause time1> secs] <starting occupancy3> -> <ending occupancy3>(total occupancy3), <pause time3> secs] 
如：

這些選項(xiàng)的意義是：
time：執(zhí)行GC的時間，需要添加-XX:+PrintGCDateStamps參數(shù)才有；
collector：minor gc使用的收集器的名字。
starting occupancy1：GC執(zhí)行前新生代空間大小。
ending occupancy1：GC執(zhí)行后新生代空間大小。
total occupancy1：新生代總大小
pause time1：因?yàn)閳?zhí)行minor GC，Java應(yīng)用暫停的時間。
starting occupancy3：GC執(zhí)行前堆區(qū)域總大小
ending occupancy3：GC執(zhí)行后堆區(qū)域總大小
total occupancy3：堆區(qū)總大小
pause time3：Java應(yīng)用由于執(zhí)行堆空間GC（包括full GC）而停止的時間。

8，可視化工具
監(jiān)控和分析GC也有一些可視化工具，比較常見的有JConsole和VisualVM，有興趣的可以看看下面的文章，在此不再贅述：
http://blog.csdn.net/java2000_wl/article/details/8049707

調(diào)優(yōu)方法

一切都是為了這一步，調(diào)優(yōu)，在調(diào)優(yōu)之前，我們需要記住下面的原則：

1. 多數(shù)的Java應(yīng)用不需要在服務(wù)器上進(jìn)行GC優(yōu)化；
2. 多數(shù)導(dǎo)致GC問題的Java應(yīng)用，都不是因?yàn)槲覀儏?shù)設(shè)置錯誤，而是代碼問題；
3. 在應(yīng)用上線之前，先考慮將機(jī)器的JVM參數(shù)設(shè)置到最優(yōu)（最適合）；
4. 減少創(chuàng)建對象的數(shù)量；
5. 減少使用全局變量和大對象；
6. GC優(yōu)化是到最后不得已才采用的手段；
7. 在實(shí)際使用中，分析GC情況優(yōu)化代碼比優(yōu)化GC參數(shù)要多得多；

GC優(yōu)化的目的有兩個（http://www.360doc.com/content/13/0305/10/15643_269388816.shtml）：

• 將轉(zhuǎn)移到老年代的對象數(shù)量降低到最??；
• 減少full GC的執(zhí)行時間；

為了達(dá)到上面的目的，一般地，你需要做的事情有：

• 減少使用全局變量和大對象；
• 調(diào)整新生代的大小到最合適；
• 設(shè)置老年代的大小為最合適；
• 選擇合適的GC收集器；

在上面的4條方法中，用了幾個“合適”，那究竟什么才算合適，一般的，請參考上面“收集器搭配”和“啟動內(nèi)存分配”兩節(jié)中的建議。但這些建議不是萬能的，需要根據(jù)您的機(jī)器和應(yīng)用情況進(jìn)行發(fā)展和變化，實(shí)際操作中，可以將兩臺機(jī)器分別設(shè)置成不同的GC參數(shù)，并且進(jìn)行對比，選用那些確實(shí)提高了性能或減少了GC時間的參數(shù)。

真正熟練的使用GC調(diào)優(yōu)，是建立在多次進(jìn)行GC監(jiān)控和調(diào)優(yōu)的實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)上的，進(jìn)行監(jiān)控和調(diào)優(yōu)的一般步驟為：
1，監(jiān)控GC的狀態(tài)
使用各種JVM工具，查看當(dāng)前日志，分析當(dāng)前JVM參數(shù)設(shè)置，并且分析當(dāng)前堆內(nèi)存快照和gc日志，根據(jù)實(shí)際的各區(qū)域內(nèi)存劃分和GC執(zhí)行時間，覺得是否進(jìn)行優(yōu)化；
2，分析結(jié)果，判斷是否需要優(yōu)化
如果各項(xiàng)參數(shù)設(shè)置合理，系統(tǒng)沒有超時日志出現(xiàn)，GC頻率不高，GC耗時不高，那么沒有必要進(jìn)行GC優(yōu)化；如果GC時間超過1-3秒，或者頻繁GC，則必須優(yōu)化；
注：如果滿足下面的指標(biāo)，則一般不需要進(jìn)行GC：

• Minor GC執(zhí)行時間不到50ms；
• Minor GC執(zhí)行不頻繁，約10秒一次；
• Full GC執(zhí)行時間不到1s；
• Full GC執(zhí)行頻率不算頻繁，不低于10分鐘1次；

3，調(diào)整GC類型和內(nèi)存分配
如果內(nèi)存分配過大或過小，或者采用的GC收集器比較慢，則應(yīng)該優(yōu)先調(diào)整這些參數(shù)，并且先找1臺或幾臺機(jī)器進(jìn)行beta，然后比較優(yōu)化過的機(jī)器和沒有優(yōu)化的機(jī)器的性能對比，并有針對性的做出最后選擇；
4，不斷的分析和調(diào)整
通過不斷的試驗(yàn)和試錯，分析并找到最合適的參數(shù)
5，全面應(yīng)用參數(shù)
如果找到了最合適的參數(shù)，則將這些參數(shù)應(yīng)用到所有服務(wù)器，并進(jìn)行后續(xù)跟蹤。

調(diào)優(yōu)實(shí)例

上面的內(nèi)容都是紙上談兵，下面我們以一些真實(shí)例子來進(jìn)行說明：
實(shí)例1：
筆者昨日發(fā)現(xiàn)部分開發(fā)測試機(jī)器出現(xiàn)異常：java.lang.OutOfMemoryError: GC overhead limit exceeded，這個異常代表：GC為了釋放很小的空間卻耗費(fèi)了太多的時間，其原因一般有兩個：1，堆太小，2，有死循環(huán)或大對象；
筆者首先排除了第2個原因，因?yàn)檫@個應(yīng)用同時是在線上運(yùn)行的，如果有問題，早就掛了。所以懷疑是這臺機(jī)器中堆設(shè)置太??；
使用ps -ef |grep "java"查看，發(fā)現(xiàn)：

該應(yīng)用的堆區(qū)設(shè)置只有768m，而機(jī)器內(nèi)存有2g，機(jī)器上只跑這一個java應(yīng)用，沒有其他需要占用內(nèi)存的地方。另外，這個應(yīng)用比較大，需要占用的內(nèi)存也比較多；
筆者通過上面的情況判斷，只需要改變堆中各區(qū)域的大小設(shè)置即可，于是改成下面的情況：

跟蹤運(yùn)行情況發(fā)現(xiàn)，相關(guān)異常沒有再出現(xiàn)；

實(shí)例2：（http://www.360doc.com/content/13/0305/10/15643_269388816.shtml）
一個服務(wù)系統(tǒng)，經(jīng)常出現(xiàn)卡頓，分析原因，發(fā)現(xiàn)Full GC時間太長：
jstat -gcutil:
S0     S1    E     O       P        YGC YGCT FGC FGCT  GCT
12.16 0.00 5.18 63.78 20.32  54   2.047 5     6.946  8.993 
分析上面的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)Young GC執(zhí)行了54次，耗時2.047秒，每次Young GC耗時37ms，在正常范圍，而Full GC執(zhí)行了5次，耗時6.946秒，每次平均1.389s，數(shù)據(jù)顯示出來的問題是：Full GC耗時較長，分析該系統(tǒng)的是指發(fā)現(xiàn)，NewRatio=9，也就是說，新生代和老生代大小之比為1:9，這就是問題的原因：
1，新生代太小，導(dǎo)致對象提前進(jìn)入老年代，觸發(fā)老年代發(fā)生Full GC；
2，老年代較大，進(jìn)行Full GC時耗時較大；
優(yōu)化的方法是調(diào)整NewRatio的值，調(diào)整到4，發(fā)現(xiàn)Full GC沒有再發(fā)生，只有Young GC在執(zhí)行。這就是把對象控制在新生代就清理掉，沒有進(jìn)入老年代（這種做法對一些應(yīng)用是很有用的，但并不是對所有應(yīng)用都要這么做）

實(shí)例3：
一應(yīng)用在性能測試過程中，發(fā)現(xiàn)內(nèi)存占用率很高，F(xiàn)ull GC頻繁，使用sudo -u admin -H  jmap -dump:format=b,file=文件名.hprof pid 來dump內(nèi)存，生成dump文件，并使用Eclipse下的mat差距進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)：

從圖中可以看出，這個線程存在問題，隊(duì)列LinkedBlockingQueue所引用的大量對象并未釋放，導(dǎo)致整個線程占用內(nèi)存高達(dá)378m，此時通知開發(fā)人員進(jìn)行代碼優(yōu)化，將相關(guān)對象釋放掉即可。

說明

     本文是Java系列筆記的第4篇，這篇文章寫了近3個月，一方面是這部分對我來說也是學(xué)習(xí)階段，另一方面是這段時間一直在做項(xiàng)目，直到最近才比較有時間。
     本人能力有限，如果有錯漏，請留言指正。


來源
http://www.cnblogs.com/zhguang/p/java-jvm-gc.html

參考資料

《深入理解Java虛擬機(jī)：JVM高級特效與最佳實(shí)現(xiàn)》
JVM啟動參數(shù)大全, http://www.aygfsteel.com/midstr/archive/2008/09/21/230265.html
JVM系列三:JVM參數(shù)設(shè)置、分析, http://www.cnblogs.com/redcreen/archive/2011/05/04/2037057.html
Java 6 JVM參數(shù)選項(xiàng)大全（中文版）, http://kenwublog.com/docs/java6-jvm-options-chinese-edition.htm
成為JavaGC專家Part II — 如何監(jiān)控Java垃圾回收機(jī)制, http://www.importnew.com/2057.html
成為Java GC專家系列(3) — 如何優(yōu)化Java垃圾回收機(jī)制, http://www.importnew.com/3146.html
JDK5.0垃圾收集優(yōu)化之--Don't Pause, http://calvin.iteye.com/blog/91905
Java HOTSPOT VM參數(shù)大全, http://tech.sina.com.cn/s/2009-09-23/09561077572.shtml
【原】GC的默認(rèn)方式, http://iamzhongyong.iteye.com/blog/1447314
JAVA啟動參數(shù)大全之三：非Stable參數(shù), http://blog.csdn.net/sfdev/article/details/2063928
Java虛擬機(jī)學(xué)習(xí) - 內(nèi)存調(diào)優(yōu), http://blog.csdn.net/java2000_wl/article/details/8090940
內(nèi)存溢出, http://www.open-open.com/home/space.php?uid=71669&do=blog&id=8891
如何查看JVM的擴(kuò)展參數(shù)：-X, http://www.aygfsteel.com/beansoft/archive/2012/03/01/371088.html
JVM內(nèi)存狀況查看方法和分析工具, http://hi.baidu.com/kingfly666666/item/e710a4371c60b0f1e7bb7a32
虛擬機(jī)學(xué)習(xí)系列 - 附 - 虛擬機(jī)參數(shù), http://blog.csdn.net/su1216/article/details/7780924
 JVM系列四:生產(chǎn)環(huán)境參數(shù)實(shí)例及分析【生產(chǎn)環(huán)境實(shí)例增加中】, http://www.cnblogs.com/redcreen/archive/2011/05/05/2038331.html
垃圾收集器與內(nèi)存分配策略, http://raging-sweet.iteye.com/blog/1170198
JVM垃圾收集器使用調(diào)查：CMS最受歡迎 , http://blog.csdn.net/wisgood/article/details/17067203
Xms Xmx PermSize MaxPermSize 區(qū)別, http://www.cnblogs.com/mingforyou/archive/2012/03/03/2378143.html
Java虛擬機(jī)學(xué)習(xí) - JDK可視化監(jiān)控工具, http://blog.csdn.net/java2000_wl/article/details/8049707
虛擬機(jī)學(xué)習(xí)系列 - 6 - JDK工具, http://blog.csdn.net/su1216/article/details/7780857
JVM監(jiān)控工具介紹jstack, jconsole, jinfo, jmap, jdb, jstat, http://hi.baidu.com/lotusxyhf/item/9cd8fcb8d6f8c1a5ebba935b
JVM 與 jstat, http://blog.sina.com.cn/s/blog_56fcfd620100hdcp.html