掌握JVM参数优化配置与常见JVM异常分析

JVM参数类型与设置

安装JDK，配置系统环境参数后，输入java -help，红框标记的就是我们设置 JVM参数的区域。 [-options]意思是不强制要求设置，java命令支持各种参数设置，这些参数可以分为以下类别

标准参数：JVM的所有实现所支持的最常用的参数 （在jdk各版本之间稳定，不会有较大变化）。非标准参数（-X）：是特定于Java HotSpot虚拟机的通用选项（了解就行）。高级运行时参数（-XX）：控制Java HotSpot VM的运行时行为（重点）。

这里我们重点讲高级运行时参数，JVM参数主要有boolean值类型与key-value值类型。我们写两个case应用一下，Test是我们的资源类。用boolean值设置打印出GC的详情，用key-value值设置MetaspaceSize内存大小。

+表示boolean值true，-表示boolean值false。 public class Test { public static void main(String[] args) throws Exception { System.out.println("hello world"); } }

-XX：属性（key）=属性值（value）

JVM参数查看

查看运行时JVM参数配置信息

//我们把资源类Test添加sleep用于测试 public class Test extends ClassLoader { public static void main(String[] args) throws Exception { System.out.println("hello world"); Thread.sleep(Integer.MAX_VALUE); } }

此时Test进程阻塞中，我们看看我们的设置的元空间大小是否成功，重新打开一个窗口

jps：相当于linux的ps -ef|grep java，主要查询出JVM进程的进程编号jinfo：根据JVM进程编号查看该进程的信息

查看出厂的JVM的参数默认配置信息

-XX:+PrintFlagsInitial：查看默认值 -XX:+PrintFlagsFinal：查看最终值，就是JVM运行时的值 其中带 : 的就是修改过的值，就是JVM修改或者人为的修改过的值。-XX:+PrintCommandLineFlags：查看当前常用参数默认值

JVM常用参数

-Xms（最小堆内存）、-Xmx（最大堆内存） public class Test { public static void main(String[] args) throws Exception { long totalMemory = Runtime.getRuntime().totalMemory(); long maxMemory = Runtime.getRuntime().maxMemory(); System.out.println("totalMemory(-Xms) = " + totalMemory / (double) 1024 / 1024 + "MB"); System.out.println("maxMemory(-Xmx) = " + maxMemory / (double) 1024 / 1024 + "MB"); } }

我的电脑内存为8G，JVM初始内存一般为物理内存的1/64，最大内存为物理内存的1/4。（拓展：-Xms=-XX:InitialHeapSize,-Xmx=-XX:MaxHeapSize）

totalMemory(-Xms) = 123.0MB maxMemory(-Xmx) = 1803.0MB -Xss（单个线程栈的内存大小） 一般默认值为512KB~1024KB，我们可以按上面的查看方式确认一下默认值 发现竟然是0，怎么可能，我们去官网看看为什么，发现0表示使用的是默认值，这个默认值又依赖于平台，不同平台就不一样。 （拓展：-Xss=-XX:ThreadStackSize）-Xmn（新生代内存大小） 一般不去设置，默认新生代大小堆内存的1/3，老年代堆内存的2/3-XX:MetaspaceSize 在再JDK1.8后，永久代被元空间所取代，它们之间最大的区别是永久代使用的内存是JVM的堆内存，而元空间使用的是本地内存。本地内存（Native memory），也称为C-Heap，是供JVM自身进程使用的。当Java Heap空间不足时会触发GC，但Native memory空间不够却不会触发GC。默认情况下元空间的大小只受本地物理内存限制。初始默认大小为21M左右。-XX:+PrintGCDetails 打印垃圾回收信息，设置一个需要GC的场景 public class Test { public static void main(String[] args) throws Exception { System.out.println("hello world"); //创建一个大对象 byte[] bytes = new byte[1024 * 1024 * 50]; } }

执行时设置最大堆内存小于50m，即可出现GC的动作。 结合上图的GC信息，分析当前堆内存使用情况

-XX：SurvivorRatio 作用是设置新生代的Eden区与Survivor-From和Survivor-To的比例，默认为8，就是8:1:1，如果修改为2，则2:1:1，Survivor-From和Survivor-To是相同的。 使用-XX:PrintGCDetails，查看发现eden为33280K，from为5120K，to为5120K

-XX:NewRatio 设置新生代老年代的比例，默认为2，就是新生代1/3，老年代2/3。如果修改5，则新生代为1/6，老年代就是5/6。

-XX:MaxTenuringThreshold 设置用于自适应GC大小调整的最大使用期限阈值。最大值为15。并行（吞吐量）收集器的默认值为15，而CMS收集器的默认值为6。理解它之前我们先了解一下MinorGC执行的流程。 1）首先当Eden区满时，第一次GC，把还活着的对象拷贝到Survivor-From区， 2）当Eden区再次出发GC的时候，会扫描Eden区和Survivor-From区，对这俩区进行垃圾回收。 3）经过垃圾回收后，还存活的对象直接复制到Survivor-To区，同时把复制到Survivor-To区的对象年龄+1。 4）然后清空Eden和Survivor-From区， 5）最后将Survivor-From区改为Survivor-To区，Survivor-To区改为Survivor-From区，谁空谁就是Survivor-To区。 MinorGC执行时，部分对象在Survivor-From和Survivor-To区复制来复制区，来回交换15次最终还是存活则存入到老年代。改参数就是新生代对象转为老年代对象的难易程度，最大GC后存活15次即可移入老年代。

JVM常见异常

java.lang.StackOverflowError

原因：线程请求的栈深度 超过了虚拟机允许的深度

public class Test { //代码例子 public static void main(String[] args) throws Exception { stackOverflowError(); } private static void stackOverflowError(){ stackOverflowError(); } }

线程栈帧结构图：

java.lang.OutOfMemoryError:Java heap space

原因：表示的是新对象不能在java heap中分配。

public class Test { //代码例子 启动参数添加 -Xms20m -Xmx20m public static void main(String[] args) throws Exception { byte[] bytes = new byte[1024 * 1024 * 50]; } }

java.lang.OutOfMemoryError:GC overhead limit exceeded

原因：GC回收时间过长时会抛出OutOfMemoryError，过长的定义是超过98%的时间在GC并且回收不到2%的堆内存。如果不抛出GC overhead limit，将会频繁GC，造成恶性循环，造成CPU高使用率。

public class Test { //代码例子 启动参数添加 -Xms10m -Xmx10m -XX:MaxDirectMemorySize=5m -XX:+PrintGCDetails public static void main(String[] args) throws Exception { int i = 0; List<String> list = new ArrayList<>(); try { while (true) { list.add(String.valueOf(++i).intern()); } } catch (Throwable t) { System.out.println("i = " + i); t.printStackTrace(); throw t; } } }

GC详情，可以看出GC效果差，GC前后内存变化小

[Full GC (Ergonomics) [PSYoungGen: 2047K->2047K(2560K)] [ParOldGen: 7048K->7048K(7168K)] 9096K->9096K(9728K), [Metaspace: 2841K->2841K(1056768K)], 0.0388129 secs] [Times: user=0.25 sys=0.00, real=0.04 secs]

java.lang.OutOfMemoryError:Direct buffer Memory

NIO：1.8的新特性，NIO三大组件Selector、Channel、Buffer。它可以通过Native函数库直接分配堆外内存，然后通过在JVM堆中的DirectByteBuffer对象作为这块内存的引用进行操作，这样可以在某些场景中显著提高性能，因为避免了数据在Java堆和Native堆来回复制。

原因：NIO代码造成操作系统本地内存不足。

public class Test { //查看最大的本地直接内存，默认为物理内存1/4 public static void main(String[] args) throws Exception { System.out.println("maxDirectMemory = " + (sun.misc.VM.maxDirectMemory()/(double)1024/1024+"MB")); } } public class Test { //代码例子 启动参数添加 -Xms10m -Xmx10m -XX:MaxDirectMemorySize=5m public static void main(String[] args) throws Exception { //在Java堆中分配内存，属于GC管辖范围，由于需要拷贝，速度相对较慢 // ByteBuffer.allocate(1); //在本地内存中分配内存，不属于GC管辖范围，不需要拷贝，速度相对较快 ByteBuffer.allocateDirect(1024 * 1024 * 10); } }

java.lang.OutOfMemoryError:unable to create new native thread

原因：程序创建的线程太多，超过了平台系统的极限（Linux系统单个进程默认可以创建的线程最大数为1024个）

public class Test { //代码例子 请在Linux上执行 public static void main(String[] args) throws Exception { for (int i = 0; ; i++) { System.out.println("i = " + i); new Thread(() -> { try { Thread.sleep(Integer.MAX_VALUE); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } }).start(); } } } ulimit -u #查看当前用户的最大线程数 vim /etc/security/limits.d/90-nproc.conf #修改创建线程上线

java.lang.OutOfMemoryError:Metaspace

1.8的新特性：Metaspace代替了永久代，是方法区在HotSpot中的实现，并不占用虚拟机内存，而是使用本地内存，也可以称它为native memory。主要存放：虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译后的代码。

原因：Metaspace内存不足

public class Test { //资源类 static class Obj { } //代码例子 启动参数添加-XX:MetaspaceSize=10m -XX:MaxMetaspaceSize=10m public static void main(String[] args) throws Exception { int i = 0; try { while (true) { i++; Enhancer enhancer = new Enhancer(); enhancer.setSuperclass(Obj.class); enhancer.setUseCache(false); enhancer.setCallback(new MethodInterceptor() { @Override public Object intercept(Object obj, Method method, Object[] args, MethodProxy proxy) throws Throwable { return proxy.invoke(obj, args); } }); enhancer.create(); } } catch (Throwable t) { System.out.println("i = " + i); t.printStackTrace(); } } }

记得引包

<!-- https://mvnrepository.com/artifact/cglib/cglib --> <dependency> <groupId>cglib</groupId> <artifactId>cglib</artifactId> <version>3.3.0</version> </dependency>