面试题：JVM 调优

一、JVM 参数设置

1. tomcat 的设置 vm 参数

修改 TOMCAT_HOME/bin/catalina.sh 文件，如下图

JAVA_OPTS="-Xms512m -Xmx1024m"

在这里插入图片描述

2. springboot 项目 jar 文件启动

通常在linux系统下直接加参数启动springboot项目

nohup java -Xms512m -Xmx1024m -jar xxxx.jar --spring.profiles.active=prod &
  • nohup：这个命令用于在用户退出终端会话后，保持程序运行。
  • java：这是运行Java应用程序的命令。
  • -Xms512m：设置Java虚拟机的初始堆内存为512MB。
  • -Xmx1024m：设置Java虚拟机的最大堆内存为1024MB。
  • -jar：告诉Java命令，接下来的参数是一个JAR文件。
  • xxxx.jar：这是要运行的Java应用程序的JAR文件名。
  • –spring.profiles.active=prod：这是Spring Boot应用程序的配置，用于激活生产环境的配置文件。
  • 参数 & ：让命令在后台执行，终端退出后命令仍旧执行。

二、JVM 参数调优

对于JVM调优，主要就是调整年轻代、老年代、元空间的内存空间大小及使用的垃圾回收器类型。

👨‍🏫 官网虚拟机调优参数选项

1. 堆

设置堆的初始大小和最大大小，为了防止垃圾收集器在初始大小、最大大小之间收缩堆而产生额外的时间，通常把最大、初始大小设置为相同的值。

-Xms：设置堆的初始化大小

-Xmx：设置堆的最大大小

2. 新生代

设置新生代中Eden区和两个Survivor区的大小比例。该值如果不设置，则默认比例为8:1:1。Java官方通过增大 Eden区的大小，来减少YGC发生的次数，但有时我们发现，虽然次数减少了，但Eden区满的时候，由于占用的空间较大，导致释放缓慢，此时STW的时间较长，因此需要按照程序情况去调优。

-XXSurvivorRatio=3，表示年轻代中的分配比率：survivor:eden = 2:3

年轻代和老年代默认比例为1：2。可以通过调整二者空间大小比率来设置两者的大小。

-XX:NewRatio  控制年轻代与老年代的大小比例
-XX:newSize   设置年轻代的初始大小
-XX:MaxNewSize   设置年轻代的最大大小，  初始大小和最大大小两个值通常相同

3. 线程栈

线程堆栈的设置：每个线程默认会开启1M的堆栈，用于存放栈帧、调用参数、局部变量等，但一般256K就够用。通常减少每个线程的堆栈，可以产生更多的线程，但这实际上还受限于操作系统。

-Xss  对每个线程stack大小的调整,-Xss128k

4. 调优经验

一般来说，当survivor区不够大或者占用量达到50%，就会把一些对象放到老年区。通过设置合理的eden区，survivor区及使用率，可以将年轻对象保存在年轻代，从而避免full GC，使用-Xmn设置年轻代的大小

系统CPU持续飙高的话，首先先排查代码问题，如果代码没问题，则咨询运维或者云服务器供应商，通常服务器重启或者服务器迁移即可解决。

对于占用内存比较多的大对象，一般会选择在老年代分配内存。如果在年轻代给大对象分配内存，年轻代内存不够了，就要在eden区移动大量对象到老年代，然后这些移动的对象可能很快消亡，因此导致full GC。通过设置参数：-XX:PetenureSizeThreshold=1000000，单位为B，标明对象大小超过1M时，在老年代(tenured)分配内存空间。

一般情况下，年轻对象放在eden区，当第一次GC后，如果对象还存活，放到survivor区，此后，每GC一次，年龄增加1，当对象的年龄达到阈值，就被放到tenured老年区。这个阈值可以同构-XX:MaxTenuringThreshold设置。如果想让对象留在年轻代，可以设置比较大的阈值。

-XX:+UseParallelGC
年轻代使用并行垃圾回收收集器。这是一个关注吞吐量的收集器，可以尽可能的减少垃圾回收时间。

-XX:+UseParallelOldGC
设置老年代使用并行垃圾回收收集器。

5. 内存分页

尝试使用大的内存分页：使用大的内存分页，从而减少页表条目的数量，提高缓存命中率，进而提高系统的性能。

-XX:+LargePageSizeInBytes
设置内存页的大小

6. 垃圾回收器

使用非占用的垃圾回收器。

-XX:+UseConcMarkSweepGC
老年代使用CMS收集器降低停顿。

三、JVM 调优工具

1. 命令工具

① jps（Java Process Status）

输出JVM中运行的进程状态信息 (现在一般使用jconsole)

在这里插入图片描述

② jstack

查看java 进程内线程的堆栈 信息。

jstack [option] <pid>

java案例

package com.heima.jvm;

public class Application {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        while (true){
            Thread.sleep(1000);
            System.out.println("哈哈哈");
        }
    }
}

使用 jstack 查看进行堆栈运行信息

在这里插入图片描述

③ jmap

用于生成堆转存快照

jmap [options] pid
内存映像信息

jmap -heap pid
显示Java堆的信息

jmap -dump:format=b,file=heap.hprof pid

  • format=b 表示以 hprof二进制格式转储Java堆的内存
  • file=用于指定快照dump文件的文件名

例：显示了某一个java运行的堆信息

C:\Users\yuhon>jmap -heap 53280
Attaching to process ID 53280, please wait...
Debugger attached successfully.
Server compiler detected.
JVM version is 25.321-b07

using thread-local object allocation.
Parallel GC with 8 thread(s)   //并行的垃圾回收器

Heap Configuration:  //堆配置
   MinHeapFreeRatio         = 0   //空闲堆空间的最小百分比
   MaxHeapFreeRatio         = 100  //空闲堆空间的最大百分比
   MaxHeapSize              = 8524922880 (8130.0MB) //堆空间允许的最大值
   NewSize                  = 178257920 (170.0MB) //新生代堆空间的默认值
   MaxNewSize               = 2841640960 (2710.0MB) //新生代堆空间允许的最大值
   OldSize                  = 356515840 (340.0MB) //老年代堆空间的默认值
   NewRatio                 = 2 //新生代与老年代的堆空间比值，表示新生代：老年代=1：2
   SurvivorRatio            = 8 //两个Survivor区和Eden区的堆空间比值为8,表示S0:S1:Eden=1:1:8
   MetaspaceSize            = 21807104 (20.796875MB) //元空间的默认值
   CompressedClassSpaceSize = 1073741824 (1024.0MB) //压缩类使用空间大小
   MaxMetaspaceSize         = 17592186044415 MB //元空间允许的最大值
   G1HeapRegionSize         = 0 (0.0MB)//在使用 G1 垃圾回收算法时，JVM 会将 Heap 空间分隔为若干个 Region，该参数用来指定每个 Region 空间的大小。

Heap Usage:
PS Young Generation
Eden Space: //Eden使用情况
   capacity = 134217728 (128.0MB)
   used     = 10737496 (10.240074157714844MB)
   free     = 123480232 (117.75992584228516MB)
   8.000057935714722% used
From Space: //Survivor-From 使用情况
   capacity = 22020096 (21.0MB)
   used     = 0 (0.0MB)
   free     = 22020096 (21.0MB)
   0.0% used
To Space: //Survivor-To 使用情况
   capacity = 22020096 (21.0MB)
   used     = 0 (0.0MB)
   free     = 22020096 (21.0MB)
   0.0% used
PS Old Generation  //老年代 使用情况
   capacity = 356515840 (340.0MB)
   used     = 0 (0.0MB)
   free     = 356515840 (340.0MB)
   0.0% used

3185 interned Strings occupying 261264 bytes.

④ jstat

是JVM统计监测工具。可以用来显示垃圾回收信息、类加载信息、新生代统计信息等。

常见参数：
-gcutil 提供的是垃圾收集活动的概览，而 -gc 提供的是更详细的内存和垃圾收集活动的统计信息

💖 垃圾回收统计概览

显示垃圾收集器的高阶统计信息

jstat -gcutil pid

在这里插入图片描述

字段含义
S0幸存1区当前使用比例
S1幸存2区当前使用比例
E伊甸园区使用比例
O老年代使用比例
M元数据区使用比例
CCS压缩使用比例
YGC年轻代垃圾回收次数
YGCT年轻代垃圾回收消耗时间
FGC老年代垃圾回收次数
FGCT老年代垃圾回收消耗时间
GCT垃圾回收消耗总时间

💖 垃圾回收统计详情

用于显示与垃圾收集相关的统计信息

jstat -gc pid

在这里插入图片描述

⑤ jhat

用于分析 jmap 生成的堆转存快照（一般不推荐使用，而是使用Ecplise Memory Analyzer）

2. 可视化工具

① jconsole

用于对jvm的内存，线程，类 的监控，是一个基于 jmx 的 GUI 性能监控工具

打开方式：java 安装目录 bin目录下 直接启动 jconsole.exe 就行

在这里插入图片描述

可以内存、线程、类等信息

在这里插入图片描述

② VisualVM：故障处理工具

能够监控线程，内存情况，查看方法的CPU时间和内存中的对 象，已被GC的对象，反向查看分配的堆栈

打开方式：java 安装目录 bin目录下 直接启动 jvisualvm.exe就行

在这里插入图片描述

监控程序运行情况
在这里插入图片描述

查看运行中的dump

在这里插入图片描述

查看堆中的信息

在这里插入图片描述

四、 java内存泄露的排查思路？

原因：

如果线程请求分配的栈容量超过 java虚拟机栈允许的最大容量的时候，java虚拟机将抛出一个 StackOverFlowError异常

如果java虚拟机栈可以动态拓展，并且扩展的动作已经尝试过，但是目前无法申请到足够的内存去完成拓展，或者在建立新线程的时候没有足够的内存去创建对应的虚拟机栈，那java虚拟机将会抛出一个OutOfMemoryError异常

如果一次加载的类太多，元空间内存不足，则会报 OutOfMemoryError: Metaspace

在这里插入图片描述

1、通过jmap指定打印他的内存快照 dump

有的情况是内存溢出之后程序则会直接中断，而jmap只能打印在运行中的程序，所以建议通过参数的方式的生成 dump文件，配置如下：

-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
-XX:HeapDumpPath=/home/app/dumps/      指定生成后文件的保存目录

2、通过工具， VisualVM（Ecplise MAT）去分析 dump文件

VisualVM可以加载离线的dump文件，如下图

文件 —> 装入 —>选择dump文件即可查看堆快照信息

如果是linux系统中的程序，则需要把dump文件下载到本地（windows环境）下，打开VisualVM工具分析。VisualVM目前只支持在windows环境下运行可视化

在这里插入图片描述

3、通过查看堆信息的情况，可以大概定位内存溢出是哪行代码出了问题

在这里插入图片描述

4、找到对应的代码，通过阅读上下文的情况，进行修复即可

五、CPU飙高排查方案与思路？

1.使用top命令查看占用cpu的情况

在这里插入图片描述

2.通过top命令查看后，可以查看是哪一个进程占用cpu较高，上图所示的进程为：30978

3.查看当前线程中的进程信息

ps H -eo pid,tid,%cpu | grep 40940

pid 进行id

tid 进程中的线程id

% cpu使用率

在这里插入图片描述

4.通过上图分析，在进程30978中的线程30979占用cpu较高

注意：上述的线程 id 是一个十进制，我们需要把这个线程 id 转换为16进制才行，因为通常在日志中展示的都是16进制的线程id名称

转换方式：
在linux中执行命令

printf "%x\n" 30979

在这里插入图片描述

5.可以根据线程 id 找到有问题的线程，进一步定位到问题代码的源码行号

执行命令

jstack 30978   此处是进程id

在这里插入图片描述

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