JVM 性能调优之内存优化（四）

╰半夏微凉° 2022-12-07 01:29 219阅读 0赞

今天我们进行JVM 性能优化：

JVM  调优是一个系统而又复杂的过程，但我们知道，在大多数情况下，我们基本不用去调整  JVM  内存分配，因为一些初始化的参数已经可以保证应用 服务正常稳定地工作了。在应用服务的特定场景下， JVM  内存分配不合理带来的性能表现并不会像内存溢出问题这么突出。一般你没有深入到各项性能指标中去，是很难发现其 中隐藏的性能损耗。

**1、压测工具**  **AB**

Ab(ApacheBench)  测试工具是  Apache  提供的一款测试工具，具有简单易上手的特点，在测试  Web  服务时非常实用。

ab  一般都是在  Linux  上用。 安装非常简单，只需要在 Linux  系统中输入  yum-y install httpd-tools  命令，就可以了。

安装成功后，输入  ab  命令，可以看到以下信息：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L25hbmRhbzE1OA_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

ab  工具用来测试  post get  接口请求非常便捷，可以通过参数指定请求数、并发数、请求参数等

测试  get  请求接口 ab -c 10 -n 100 http://www.test.api.com/test/login?userName=test&password=test

测试  post  请求接口

ab -n 100 -c 10 -p 'post.txt' -T 'application/x-www-form-urlencoded' 'http://test.api.com/test/register'

post.txt  为存放  post  参数的文档，存储格式如

usernanme=test&password=test&sex=1

参数的含义：

\-n ：总请求次数（最小默认为  1 ）；

\-c ：并发次数（最小默认为  1  且不能大于总请求次数，例如： 10  个请求， 10  个并发，实际就是  1  人请求  1  次）；

\-p ： post  参数文档路径（ \-p  和  \-T  参数要配合使用）；

\-T ： header  头内容类型（此处切记是大写英文字母  T ）；

输出中，性能指标参考

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Requests per second ：吞吐率，指某个并发用户数下单位时间内处理的请求数；

Time per request ：上面的是用户平均请求等待时间，指处理完成所有请求数所花费的时间  / （总请求数  /  并发用户数）；

Time per request ：下面的是服务器平均请求处理时间，指处理完成所有请求数所花费的时间  /  总请求数；

Percentage of the requests served within a certain time ：每秒请求时间分布情况，指在整个请求中，每个请求的时间长度的分布情况，例如有  50%  的请求

响应在  8ms  内， 66%  的请求响应在  10ms  内，说明有  16%  的请求在  8ms~10ms  之间。

**2、JVM**  **堆内存分配**

**JVM**  **内存分配的调优案例**

一个高并发系统中的抢购接口，高峰时  5W  的并发请求，且每次请求会产生  20KB  对象（包括订单、用户、优惠券等对象数据）。

我们可以通过一个并发创建一个  1MB  对象的接口来模拟万级并发请求产生大量对象的场景，具体代码如下：

**3、AB**  **压测**

对应用服务进行压力测试，模拟不同并发用户数下的服务的响应情况：

1 、 10  个并发用户 /10  万请求量 ( 总 )

2 、 100  个并发用户 /10  万请求量 ( 总 )

3 、 1000  个并发用户 /10  万请求量 ( 总 )

ab -c 10 -n 100000  http://127.0.0.1:8080/jvm/heap

ab -c 100 -n 100000  http://127.0.0.1:8080/jvm/heap

ab -c 1000 -n 100000  http://127.0.0.1:8080/jvm/heap

**4、服务器信息**

我本机起一台  Linux  虚拟机，分配的内存为  2G ，处理器数量为  2  个。具体信息如下图：

**5、GC**  **监控**

还有一句话，无监控不调优，所以我们需要监控起来。 JVM  中我们使用  jstat  命令监控一下  JVM  的  GC  情况。

统计  GC  的情况。

jstat-gc 8404 5000 20 | awk '\{print $13,$14,$15,$16,$17\}

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**6、堆空间监控**

在默认不配置  JVM  堆内存大小的情况下， JVM  根据默认值来配置当前内存大小。

我们可以通过以下命令来查看堆内存配置的默认值：

java -XX:+PrintFlagsFinal -version | grep HeapSize

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L25hbmRhbzE1OA_size_16_color_FFFFFF_t_70 3][]

**7、调整方案二**

java -jar -Xms1500m -Xmx1500m -Xmn1000m -XX:SurvivorRatio=8 jvm-1.0-SNAPSHOT.jar

使用  AB  进行压力测试：

ab -c 10 -n 100000  http://127.0.0.1:8080/jvm/heap

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L25hbmRhbzE1OA_size_16_color_FFFFFF_t_70 4][]

**内存优化总结：**

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L25hbmRhbzE1OA_size_16_color_FFFFFF_t_70 5][]

![20200914211903699.png][]

一般情况下，高并发业务场景中，需要一个比较大的堆空间，而默认参数情况下，堆空间不会很大。所以我们有必要进行调整。

但是不要单纯的调整堆的总大小，要调整新生代和老年代的比例，以及  Eden  区还有  From  区，还有  To  区的比例。

所以在我们上述的测试中，调整方案二，得到结果是最好的。在三种测试情况下都能够有非常好的性能指标，同时  GC  耗时相对控制也较好。

对于调整方案一，就是单纯的加大堆空间，里面的比例不适合高并发场景，反而导致堆空间变大，没有明显减少  GC  的次数，但是每次  GC  需要检索对象

的堆空间更大，所以  GC  耗时更长。

方案二：调整为一个很大的新生代和一个较小的老年代 . 原因是 , 这样可以尽可能回收掉大部分短期对象 , 减少中期的对象 , 而老年代尽存放长期存活对象。

由于新生代空间较小， Eden  区很快被填满，就会导致频繁  Minor GC ，因此我们可以通过增大新生代空间来降低  Minor GC  的频率。

单次  Minor GC  时间是由两部分组成： T1 （扫描新生代）和  T2 （复制存活对象）。

**默认情况：** 一个对象在  Eden  区的存活时间为  500ms ， Minor GC  的时间间隔是  300ms ，因为这个对象存活时间 > 间隔时间，那么正常情况下， Minor

GC  的时间为 ： T1+T2 。

**方案一：** 整堆空间加大，但是新生代没有增大多少，对象在  Eden  区的存活时间为  500ms ， Minor GC  的时间可能会扩大到  400ms ，因为这个对象存

活时间 > 间隔时间，那么正常情况下， Minor GC  的时间为 ： T1\*1.5 （ Eden  区加大了） \+T2

**方案二：** 当我们增大新生代空间， Minor GC  的时间间隔可能会扩大到  600ms ，此时一个存活  500ms  的对象就会在  Eden  区中被回收掉，此时就不

存在复制存活对象了，所以再发生  Minor GC  的时间为：即  T1\*2 （空间大了） \+T2\*0

可见，扩容后， Minor GC  时增加了  T1 ，但省去了  T2  的时间。

在  JVM  中，复制对象的成本要远高于扫描成本。如果在堆内存中存在较多的长期存活的对象，此时增加年轻代空间，反而会增加  Minor GC  的时间。如

果堆中的短期对象很多，那么扩容新生代，单次  Minor GC  时间不会显著增加。因此，单次  Minor GC  时间更多取决于  GC  后存活对象的数量，而非  Eden

区的大小。

这个就解释了之前的内存调整方案中，方案一为什么性能还差些，但是到了方案二话，性能就有明显的上升。

**8、推荐策略**

（1） 新生代大小选择

响应时间优先的应用 : 尽可能设大 , 直到接近系统的最低响应时间限制 ( 根据实际情况选择 ). 在此种情况下 , 新生代收集发生的频率也是最小 的。 同时 , 减少到达老年代的对象 .。 吞吐量优先的应用: 尽可能的设置大 , 可能到达  Gbit  的程度 . 因为对响应时间没有要求 , 垃圾收集可以并行进行 , 一般适合  8CPU  以上的应用。 避免设置过小. 当新生代设置过小时会导致 :1.MinorGC  次数更加频繁  2. 可能导致  MinorGC  对象直接进入老年代 , 如果此时老年代满了 , 会触 发 FullGC.

（2） 老年代大小选择

响应时间优先的应用 : 老年代使用并发收集器 , 所以其大小需要小心设置 , 一般要考虑并发会话率和会话持续时间等一些参数 . 如果堆设置小了 , 可 以会造成内存碎 片, 高回收频率以及应用暂停而使用传统的标记清除方式 ; 如果堆大了, 则需要较长的收集时间 . 最优化的方案 , 一般需要参考以下数据获得 : 并发垃圾收集信息、持久代并发收集次数、传统 GC  信息、花在新生代和老年代回收上的时间比例。 吞吐量优先的应用: 一般吞吐量优先的应用都有一个很大的新生代和一个较小的老年代 . 原因是 , 这样可以尽可能回收掉大部分短期对象 , 减少中期的对象 , 而 老年代尽存放长期存活对象。

到此，JVM 性能调优之内存优化分析结束！

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