基于场景的JVM调优

落日映苍穹つ 2023-02-23 08:12 11阅读 0赞

# 基于场景的JVM调优 #

## 前言 ##

我们在面试大厂的`Java`开发岗位的时候有一个问题经常会被问到，你在开发的过程中有没有遇到`JVM`的参数的相关问题，本篇博客就带领大家去了解几个常见的`JVM`的现象以及解决方法。

**JVM的其它知识**可参考我的博客—[蹊源的Java笔记—JVM][Java_JVM]

## 正文 ##

## 内存泄漏与内存溢出 ##

异常堆栈信息“`java.lang.OutOfMemoryError:java heap space`”

*  **内存泄漏**：指的是程序在动态分片一些临时对象，但是对象不会被`GC`正常回收。它始终占用内存。即对象可达但已无用（诸如缓存）
 *  **内存溢出**：指程序运行过程中无法申请到足够的内存而导致的一种错误。

所以内存泄漏只是内存溢出的一个可能诱发原因。

**内存泄漏的常见场景**

1.  长生命周期的对象持有短生命周期对象的引用。（这是最常见的情况）
2.  修改`hashset`对象的参数值，且参数是计算`hash`值得字段（这个`hash`对象已经不可获取，但又没正常被gc）
3.  机器的连接数和关闭时间设置（可以联想平安系统在连接多个数据库连接时，包内存溢出问题）
4.  线程池使用了无界队列，请求短时时间大量涌入，没有足够的线程去处理任务。

**内存溢出的常见场景**

1.  **堆内存溢出**：当频繁生产新新对象时，内存占用量超出`jvm`分配的内存。
2.  **方法区溢出**：程序加载的类过多，或者使用反射等动态代理生成类的技术，就可能导致该区发生内存溢出。
3.  **线程栈溢出**：一般线程栈溢出，是由于递归太深或者方法调用层级过多导致的。

**在生产环境如何去解决内存溢出的问题：**

*  在jar的启动参数添加： `-XX：+heapDumpOnOutofMemoryError`
 *  可以让虚拟机在出现内存溢出异常时`Dump`出当前的内存堆转储快照以便事后进行分析。

**手段**：通过内存映射分析工具（如`Eclipse Memory Analyzer`）

**核心**：通过判断内存中的对象是否是必要来判断是不是内存泄漏（即这对象是否是可达有用的）

## 现象一：CPU瞬间被占满 ##

**第一步**： `top -c` 查看当前占用`CPU`比较高的进程

**top指令的参数**

*  **d**：指定更新的间隔，以秒计算。
 *  **q**：没有任何延迟的更新。如果使用者有超级用户，则`top`命令将会以最高的优先序执行。
 *  **c**：显示进程完整的路径与名称。
 *  **S**：累积模式，会将己完成或消失的子行程的`CPU`时间累积起来。
 *  **s**：安全模式。
 *  **i**：不显示任何闲置(`Idle`)或无用(`Zombie`)的行程。
 *  **n**：显示更新的次数，完成后将会退出`top`。

**第二步**： `top -Hp 进程号` 获取该进程下，线程的占用的情况  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MDk5MDgxOA_size_16_color_FFFFFF_t_70]

这里的`pid`是10进制的，我们需要获取其16进制的  
进制转换：`7390 ——>1cde`

**第三步**：`jstack` 导出进程快照

#在当前路径下导出进程快照
    jstack -l 7390 > ./7390.stack
    
    #获取占用线程比较高的线程的相关输出
    cat 7390.stack |grep '1cde' -C 8

## 现象二：内存溢出（OOM） ##

通常对`dump`文件(进程的内存镜像)进行分析

**获取dump文件的方式：**  
1.添加`jar`启动参数 在发生`OutOfMemoryError`时生成`dump`文件 （通常来说`dump`相对比较大）

-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError(程序内存溢出自动转存dump)
    -XX:HeapDumpPath=D:\sso\dump(转成dump文件路径)

2.使用`jmap`获取,如获取 32652的`dump`

*  `jmap`可以导出`jvm`中存活对象的堆内存信息
 *  `jstack`可以导出此进程的堆栈信息
 *  `jmap`只能用比较小的项目，一般生产环境不能使用`jmap`,需要比较长的时间

jmap -dump:format=b,file=./32652.hprof 32652

3.使用专门的工具对`dump`文件进行分析

*  使用`JDK`自带的 `jvisualvm` 工具可以分析`dumpwen List item`

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MDk5MDgxOA_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]

## 现象三：系统卡顿 ##

首先我们要知道系统卡顿是由于`GC`导致的。

**GC对程序产生影响的情况：（影响从高到低）**

*  **FGC过于频繁**：`FGC`通常是比较慢的，少则几百毫秒，多则几秒，正常情况`FGC`每隔几个小时甚至几天才执行一次，对系统的影响还能接受。
 *  **YGC耗时过长**：一般来说，`YGC`的总耗时在几十或者上百毫秒是比较正常的，虽然会引起系统卡顿几毫秒或者几十毫秒，这种情况几乎对用户无感知，对程序的影响可以忽略不计。
 *  **FGC耗时过长**：`FGC`耗时增加，卡顿时间也会随之增加，尤其对于高并发服务，可能导致`FGC`期间比较多的超时问题，可用性降低，这种也需要关注。
 *  **YGC过于频繁**：即使`YGC`不会引起服务超时，但是`YGC`过于频繁也会降低服务的整体性能，对于高并发服务也是需要关注的。

**使用jstat查看虚拟机的GC情况**

jstat -gcutil 7378
    S0     S1     E      O      M     CCS    YGC     YGCT    FGC    FGCT     GCT   
    0.00   2.66  77.68  91.77  91.59  82.62    949    6.188 288438 11884.693 11890.880

**参数说明：**

*  **FGC**：`full gc`的次数
 *  **FGCT**：`full gc`的总时长

如果单次`Full GC`过长，可以通过修改提高新生代和老生代的比例、选择合适的`GC`方式等减少停顿时间。

**full gc可能的场景：**

1.  老年代满了，由于内存分配担保策略，当晋升到老年代的对象大于了老年代的剩余空间时，就会触发`FGC`。
2.  老年代的内存使用率达到了一定阈值（可通过参数调整），直接触发`FGC`。
3.  `Metaspace`（元空间）在空间不足时会进行扩容，当扩容到了`-XX:MetaspaceSize` 参数的指定值时，也会触发`FGC`。
4.  `System.gc()`或者`Runtime.gc()`被显式调用时，触发`FGC`。
5.  采用`CMS`收集器发生`"Concurrent Mode Failure”`异常时，触发`FGC`。

我们处理`fullgc`的方式就是分析当时的`dump`文件，通过分析各区域的内存空间状况，从而定位`fullgc`的原因。

**有两种方式获取fullgc前后dump文件：**

*  **通过在jvm里添加参数配置**：`+HeapDumpBeforeFullGC，+HeapDumpAfterFullGC`
 *  **通过jinfo命令设置VM参数**：`jinfo -flag +HeapDumpBeforeFullGC 进程号 ，jinfo -flag +HeapDumpAfterFullGC 进程号`
 *  `jmap`并不能直接用在生产上，因当文件比较大的情况下时间比较长
 *  再获取`dump`文件后可以通过`JDK`中`jvisualvm`工具进一步分析

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MDk5MDgxOA_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]

[Java_JVM]: https://xiyuan.blog.csdn.net/article/details/109522307
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