[JVM]生产环境下jvm调优概述

本是古典何须时尚 2022-05-09 07:24 254阅读 0赞

JVM相关的典型面试问题：

Java生产环境下性能监控与调优详解

1.  生产环境发生了内存溢出如何处理？
2.  生产环境应该给服务器分配多少内存合适？
3.  如何对垃圾收集器的性能进行调优？

4.生产环境CPU负载飙高该如何处理？

5.生产环境应该给应用分配多少线程合适？

6.不加log如何确定请求是否执行了某一行代码?

7.不加log如何实时查看某个方法的入参与返回值？

8.JVM的字节码是什么东西？

9.字符串性能问题

10Spring线程池

11熟悉使用各种监控和调试工具

12从容应对生产环境中遇到的各种调试和性能问题

13.熟悉JVM的字节码指令

14深入理解JVM的自动内存回收机制，学会GC调优

> 本章关键词：JVM参数、jps、jstat、内存溢出、MAT、jstack

## 一、JVM的基本参数 ##

1. 标准参数

这类参数相对比较稳定

1.  \-help
2.  \-server -client
3.  \-version -showversion
4.  \-cp -classpath

> 例如：
> 
>  *  java -version
>  *  java -help

2. X参数

非标准化参数（可能在JVM的各个版本中会有变化，但是变化的比较小）

1.  \-Xint：解释执行
2.  \-Xcomp：第一次使用就编译成本地代码
3.  \-Xmixed：混合模式，JVM自己来决定是否编译成本地代码

3. XX参数

非标准化参数，相对不稳定，主要用于JVM调优和Debug

*  Boolean类型

> 格式：-XX:\[+-\]<name> 表示启用或者禁用name属性
> 
>  *  比如:  
>     \-XX:+UseConcMarkSweepGC  
>     \-XX:+UseG1GC

*  非Boolean类型

> 格式：-XX:<name>=<value> 表示name属性的值是value
> 
>  *  比如:-XX:MaxGCPauseMillis=500  
>     XX:GCTimeRatio=19

*  \-Xmx -Xms -Xss属于XX参数
 *  \-Xms等价于-XX:InitialHeapSize(初始化堆大小)
 *  \-Xmx等价于-XX:MaxHeapSize（最大的堆大小）
 *  \-Xss等价于-XX:ThreadStackSize（堆栈内存大小）

## 二、查看JVM运行时参数 ##

1. 相关参数

*  \-XX:+PrintFlagsInitial(初始值，有可能被修改)
 *  \-XX:+PrintFlagsFinal(最终值)
 *  \-XX:+UnlockExperimentalVMOptions(解锁实验参数)
 *  \-XX:+UnlockDiagnosticVMOptions(解锁诊断参数)
 *  \-XX:+PrintCommandLineFlags(打印命令行参数)
    
     
    
    ![700][]
    
    参数.png
 *  java -XX:+PrintFlagsFinal -version > flags.txt 将内容打印到flags.txt文件中
    
     
    
    ![700 1][]
    
    文件截图.png

2. jps(专门用来查看java进程的id，类似Linux上的ps）

![529][]

jsp例子.png

> [jdk8工具集][jdk8]： 相关命令都有完整的文档，不明白的可以查看此文档

3.jinfo(查看一个正在运行的JVM里的参数值)

![700 2][]

jinfo示例.png

![700 3][]

jinfo示例2.png

## 三、jstat查看JVM统计信息 ##

1.可以查看信息

*  类加载
 *  垃圾收集
 *  JIT编译

2.命令格式

*  jstat -help|-options
 *  jstat -<option> \[-t\] \[-h<lines>\] <vmid> \[<interval> \[<count>\]\]

> options:-class,-compiler,-gc,-printcompilation等，详情参考相关[文档][Link 1]

![700 4][]

jstat示例.png

> 注：1000代表每隔1000毫秒（1秒） 10代表输出十次

> 查看垃圾回收信息：-gc，-gcutil，-gccause，-gcnew，-gcold

*  \-gc输出结果  
    s0c、s1c、s0u、s1u：s0与s1的总量和使用量；  
    EC，EU：eden区总量和使用量；  
    OC，OU：old区总量和使用量；  
    MC，MU：Metaspace区总量和使用量；  
    CCSC，CCSU：压缩类空间总量和使用量；  
    YGC，YGCT：YoungGC的次数与时间；  
    FGC，FGCT：FullGC的次数与时间；  
    GCT：总的GC时间。

3.JVM内存结构

![700 5][]

JVM内存结构.png

> JDK8中非堆区叫Metaspace，1.7之前是没有的，1.7之前有一个区域叫PermGen space（Permanent Generation space,是指内存的永久保存区域），JDK8中完全移除了PermGen space  
> s0又叫From Survivor  
> s1又叫To Survivor

4.JIT编译(了解)

*  \-compiler
 *  \-printcompilation

## 四、演示内存溢出 ##

1.代码演示堆内存溢出

*  新建一个SpringBoot项目
 *  新建一个用户实体类

public class User {
        private int id;
     
        private String name;
     
        public User(int id, String name) {
            this.id = id;
            this.name = name;
        }
     
        public int getId() {
            return id;
        }
     
        public void setId(int id) {
            this.id = id;
        }
     
        public String getName() {
            return name;
        }
     
        public void setName(String name) {
            this.name = name;
        }
    }

*  建一个Controller做测试

/**
     * @author Qinxianyun
     * @version V1.0
     * @time 2018/7/15.14:51
     * @description 堆内存溢出
     */
    @RestController
    public class MemoryController {
     
        private List<User> userList = new ArrayList<>();
     
        /**
         * -Xmx32M -Xms32M
         * @return
         */
        @GetMapping("heap")
        public String heap(){
            int i= 0;
            while (true){
                userList.add(new User(i++,UUID.randomUUID().toString()));
            }
        }
    }

*  修改jvm参数

> idea设置项目的jvm参数方法：run->Edit Configurations，详情见下图

![525][]

idea设置jvm参数.png

![700 6][]

idea设置jvm参数2.png

*  访问地址[http://localhost:8080/heap][http_localhost_8080_heap]
 *  很快控制台会报出如下错误
    
     
    
    ![700 7][]
    
    堆内存溢出报错.png

2.代码演示Metaspcace内存溢出

*  pom文件引入jar

*  编写动态生成类代码

package com.qinxianyun.monitor_tuning.chapter2;
     
    import org.hibernate.validator.constraints.EAN;
    import org.objectweb.asm.ClassWriter;
    import org.objectweb.asm.MethodVisitor;
    import org.objectweb.asm.Opcodes;
     
    import java.util.ArrayList;
    import java.util.List;
     
    /**
     * @author Qinxianyun
     * @version V1.0
     * @time 2018/7/15.15:20
     * @description 动态创建类
     */
    public class MetaSpace extends ClassLoader{
     
        public static List<Class<?>> createClasses(){
            //类持有
            List<Class<?>> classes = new ArrayList<>();
            //循环1000w次生成1000w个不同的类
            for (int i = 0;i < 10000000; ++i){
                ClassWriter cw = new ClassWriter(0);
                //定义一个类名称为Class{i} 它的访问域为public 父类为java.lang.Object 不实现任何接口
                cw.visit(Opcodes.V1_1,Opcodes.ACC_PUBLIC,"Class" + i,null,"java/lang/Object",null);
                //定义构造函数<init>方法
                MethodVisitor mw = cw.visitMethod(Opcodes.ACC_PUBLIC,"<init>","()V",null,null);
                //第一个指令为加载this
                mw.visitVarInsn(Opcodes.ALOAD,0);
                //第二个指令为调用父类Object的构造函数
                mw.visitMethodInsn(Opcodes.INVOKESPECIAL,"java/lang/Object","<init>","()V");
                //第三条指令为return
                mw.visitInsn(Opcodes.RETURN);
                mw.visitMaxs(1,1);
                mw.visitEnd();
                MetaSpace test = new MetaSpace();
                byte[] code = cw.toByteArray();
                //定义类
                Class<?> exampleClass = test.defineClass("Class" + i,code,0,code.length);
                classes.add(exampleClass);
            }
            return classes;
        }
    }

*  controller测试代码

/**
         * MetaSpace内存溢出
         * -XX:MetaspaceSize=32M -XX:MaxMetaspaceSize=32M
         * @return
         */
        @GetMapping("nonheap")
        public String nonheap(){
            while (true){
                classArrayList.addAll(MetaSpace.createClasses());
            }
        }

*  设置jvm参数

> \-XX:MetaspaceSize=32M -XX:MaxMetaspaceSize=32M

*  启动项目，访问nonheap，过一段时间会出现报错
    
     
    
    ![700 8][]
    
    Metaspace内存溢出报出.png
    
     
    
    ![700 9][]
    
    Metaspace内存溢出错误.png

> 注意：我这边用idea，将-XX:MetaspaceSize=64M -XX:MaxMetaspaceSize=64M都设置了64M，如果设置32M的话，项目启动就报错
> 
>  
> 
> ![700 10][]
> 
> 启动报错.png

## 五、导出内存映像文件 ##

1.JAVA内存泄漏和C++ 内存泄漏区别

> C++中内存泄漏： new了一个对象之后，把这个对象的指针丢失，这块内存就永远达不到释放了  
> JAVA中内存泄漏：new了一个对象之后，一直不释放，占着内存

2.如何导出内存映像文件

*  内存溢出自动导出

> \-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError  
> \-XX:HeapDumpPath=./

设置了这两个参数后，出现内存溢出后，会自动下载文件到当前目录，详情如下：

![700 11][]

下载文件.png

*  使用jmap命令手动导出

> jmap -dump:format=b,file=heap.hprof 10148

![693][]

jmap导出.png

*  取舍  
    两种方式都可以用，但是内存比较大的时候，自动导出可能会导不出来，所以jmap比较常用

## 六、MAT分析内存溢出 ##

1.下载MAT

> 到[官网][Link 2]下载对应版本MAT

2.打开.hprof文件

![700 12][]

MAT分析.png

*  Leak Suspects指怀疑有内存泄漏
    
     
    
    ![700 13][]
    
    分析报告.png
 *  查看对象数量
    
     
    
    ![700 14][]
    
    查看对象数量.png

> Retained Heap 所占内存大小  
> Shallow Heap不包含内部对象，所占内存大小

查看是谁引用了该对象，排除虚引用，只看强引用

![700 15][]

是谁引用该对象.png

*  查看对象所占字节数
    
     
    
    ![700 16][]
    
    查看所占字节数.png

> 常用的两个分析方式就是以上两种，线上环境肯定更为复杂，需要更为仔细的分析与考证

## 七、jstack实战死循环与死锁 ##

> 前面介绍了jmap来导出内存映像，MAT分析内存溢出原因，jstack则用来打印JVM内部所有的线程

1.命令格式

![700 17][]

命令格式.png

2.示例

> C:\\Users\\Administrator\\Desktop>jps -l  
> 7200 org.jetbrains.jps.cmdline.Launcher  
> 7888 org.jetbrains.idea.maven.server.RemoteMavenServer  
> 10148 com.qinxianyun.monitor\_tuning.MonitorTuningApplication  
> 3636  
> 2136 D:\\mat\\plugins/org.eclipse.equinox.launcher\_1.5.0.v20180512-1130.jar  
> 2984 sun.tools.jps.Jps  
> C:\\Users\\Administrator\\Desktop>jstack 10148 > 10148.txt

*  输出了10148.txt文件到桌面
 *  java线程状态

> NEW/RUNNABLE/BLOCKED/WAITING/TIMED\_WAITING/TERMINATED  
> 状态解释查看[官方文档][Link 3]

*  线程状态转换  
    可以参考文章[怎样了解你的线程在干嘛?][Link 4]
    
    ![700 18][]
    
    线程状态转换.png

3.实战死循环导致CPU飚高

package com.qinxianyun.monitor_tuning.chapter2;
     
    import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
    import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
     
    import java.util.ArrayList;
    import java.util.List;
     
    /**
     * @author Qinxianyun
     * @version V1.0
     * @time 2018/7/15.17:19
     * @description 死循环
     */
    @RestController
    public class CpuController {
        @RequestMapping("/loop")
        public List<Long> loop(){
            String data = "{\"data\":[{\"partnerid\":]";
            return getPartneridsFromJson(data);
     
        }
        public static List<Long> getPartneridsFromJson(String data){
            //{\"data\":[{\"partnerid\":982,\"count\":\"10000\",\"cityid\":\"11\"},{\"partnerid\":983,\"count\":\"10000\",\"cityid\":\"11\"},{\"partnerid\":984,\"count\":\"10000\",\"cityid\":\"11\"}]}
            //上面是正常的数据
            List<Long> list = new ArrayList<>(2);
            if(data == null || data.length() <= 0){
                return list;
            }
            int datapos = data.indexOf("data");
            if(datapos < 0){
                return list;
            }
            int leftBracket = data.indexOf("[",datapos);
            int rightBracket= data.indexOf("]",datapos);
            if(leftBracket < 0 || rightBracket < 0){
                return list;
            }
            String partners = data.substring(leftBracket+1,rightBracket);
            if(partners == null || partners.length() <= 0){
                return list;
            }
            while(partners!=null && partners.length() > 0){
                int idpos = partners.indexOf("partnerid");
                if(idpos < 0){
                    break;
                }
                int colonpos = partners.indexOf(":",idpos);
                int commapos = partners.indexOf(",",idpos);
                if(colonpos < 0 || commapos < 0){
                    //partners = partners.substring(idpos+"partnerid".length());//1
                    continue;
                }
                String pid = partners.substring(colonpos+1,commapos);
                if(pid == null || pid.length() <= 0){
                    //partners = partners.substring(idpos+"partnerid".length());//2
                    continue;
                }
                try{
                    list.add(Long.parseLong(pid));
                }catch(Exception e){
                    //do nothing
                }
                partners = partners.substring(commapos);
            }
            return list;
        }
    }

*  定位问题  
    首先top命令查看cpu使用率，找到使用最高的pid  
    使用jstack pid > pid.txt  
    sz pid.txt下载文件  
    top -p pid -h 打印所有线程，查看占用cpu最高的几个线程

4.死锁导致CPU飚高

private Object lock1 = new Object();
        private Object lock2 = new Object();
     
        /**
         * 死锁
         * @return
         */
        @RequestMapping("/deadlock")
        public String deadlock(){
            new Thread(()->{
                synchronized (lock1){
                    try {
                        Thread.sleep(1000);
                    }catch (Exception e){
     
                    }
                    synchronized (lock2){
                        System.out.println("Thread1 over");
                    }
                }
            }).start();
            new Thread(()->{
                synchronized (lock2){
                    try {
                        Thread.sleep(1000);
                    }catch (Exception e){
     
                    }
                    synchronized (lock1){
                        System.out.println("Thread1 over");
                    }
                }
            }).start();
            return "deadlock";
        }

> 注意：使用nohup java -jar XXX.jar启动，表示把日志输出到nohup.out文件中  
> 实时查看日志文件：tail -f nohup.out

*  定位问题  
    查看进程id  
    jstack pid >pid.txt  
    文件最后会帮我们定位到一个死锁的问题（Found 1 deadlock）

\--------------------- 本文来自 majiawenzzz 的CSDN 博客 ，全文地址请点击：https://blog.csdn.net/majiawenzzz/article/details/81175379?utm\_source=copy

[700]: /images/20220509/6aff544c61144c68b191df19e480ed49.png
[700 1]: /images/20220509/923d8ba0bc9c42a8847ebd34631da0f9.png
[529]: /images/20220509/805fb5127ea6486f931630c86896f4a5.png
[jdk8]: https://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/tools/unix/index.html
[700 2]: /images/20220509/0bc2446d3b344f46bbc0b87316b1464e.png
[700 3]: /images/20220509/fc6791b016de4263b02885208a73be02.png
[Link 1]: https://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/tools/unix/jstat.html
[700 4]: /images/20220509/85b69c657a8e438abf98b7e7f190140b.png
[700 5]: /images/20220509/12786dad97f34011b7492df3d430feea.png
[525]: /images/20220509/810e4a24686045ae9fb6a4a2df50e2f2.png
[700 6]: /images/20220509/e113970ea75440b780cfe504517c4354.png
[http_localhost_8080_heap]: http://localhost:8080/heap
[700 7]: /images/20220509/8c473bc56cb44e21994a95d22078951d.png
[700 8]: /images/20220509/561bceee70174b968754cf8d9c9a6d89.png
[700 9]: /images/20220509/ba2de9fa0d0140528a75d46dcda452ff.png
[700 10]: /images/20220509/4e5c31807187418d9f688f495e12ecdc.png
[700 11]: /images/20220509/5b4090660a3d4a99806c258573574892.png
[693]: /images/20220509/87d675ac76b44aac99403415178000b1.png
[Link 2]: http://www.eclipse.org/mat/downloads.php
[700 12]: /images/20220509/38d3222245394673b3fba4631e52fcf5.png
[700 13]: /images/20220509/16e73eed6ab0437e8ee681cb323138af.png
[700 14]: /images/20220509/cdac8b47202a4cbcb545792ffef94480.png
[700 15]: /images/20220509/6c6005975ae14ad0a9f6062560de60a1.png
[700 16]: /images/20220509/d95093102c644f58ab9ca5ef4a546353.png
[700 17]: /images/20220509/a40b52e089b844aca2f1e233f1d3be75.png
[Link 3]: https://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/guides/troubleshoot/tooldescr034.html
[Link 4]: https://mp.weixin.qq.com/s/GsxeFM7QWuR--Kbpb7At2w
[700 18]: /images/20220509/3b596071bc37422f9a649f0ccdd7ff21.png