常见面试题之JVM实践（调优）

谁践踏了优雅 2024-03-17 18:35 40阅读 0赞

### 1. `JVM`调优的参数可以在哪里设置参数值？ ###

#### 1.1 `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][33f8ddb244b647aabed04d2cda24a9c8.png_pic_center]

#### 1.2 `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` : 用于在系统后台不挂断地运行命令，退出终端不会影响程序的运行。
> 
> 参数 **&** ：让命令在后台执行，终端退出后命令仍旧执行。

### 2. 用的`JVM`调优的参数都有哪些？ ###

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

`https://www.oracle.com/java/technologies/javase/vmoptions-jsp.html`

1）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） 设置年轻代中`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

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: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

4）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

5）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。

6）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。

7）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。

8）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。

（1）-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。
    
    （2）-XX:+UseParallelOldGC:设置老年代使用并行垃圾回收收集器。

9）尝试使用大的内存分页：使用大的内存分页增加`CPU`的内存寻址能力，从而系统的性能。

-XX:+LargePageSizeInBytes 设置内存页的大小

10）使用非占用的垃圾收集器。

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

### 3. 说一下`JVM`调优的工具？ ###

#### 3.1 命令工具 ####

##### 3.1.1 `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][47c6089665a14b05a74cfb1be019662b.png_pic_center]

##### 3.1.2 `jstack` #####

查看`java`进程内**线程的堆栈**信息。

jstack [option] <pid>

`java`案例

package com.dcxuexi.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][26f2e8c4639b47949ab1e5bfcce72a04.png_pic_center]

![在这里插入图片描述][41172687d8044e0f8f12ec3ae880fb96.png_pic_center]

##### 3.1.3 `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=<filename>`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。

![在这里插入图片描述][38b36a7881c4489c947fa62663e1d587.png_pic_center]

PS D:\dcbut.coding> jmap -heap 34420
    Attaching to process ID 34420, please wait...
    Debugger attached successfully.
    Server compiler detected.
    JVM version is 25.191-b12
    
    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              = 4265607168 (4068.0MB) //堆空间允许的最大值
       NewSize                  = 89128960 (85.0MB) //新生代堆空间的默认值
       MaxNewSize               = 1421869056 (1356.0MB) //新生代堆空间允许的最大值
       OldSize                  = 179306496 (171.0MB)//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 = 67108864 (64.0MB)
       used     = 36235792 (34.55714416503906MB)
       free     = 30873072 (29.442855834960938MB)
       53.995537757873535% used
    From Space: //Survivor-From 使用情况
       capacity = 11010048 (10.5MB)
       used     = 8700008 (8.296974182128906MB)
       free     = 2310040 (2.2030258178710938MB)
       79.01880173456101% used
    To Space: //Survivor-To 使用情况
       capacity = 11010048 (10.5MB)
       used     = 0 (0.0MB)
       free     = 11010048 (10.5MB)
       0.0% used
    PS Old Generation  //老年代 使用情况
       capacity = 179306496 (171.0MB)
       used     = 16384 (0.015625MB)
       free     = 179290112 (170.984375MB)
       0.009137426900584795% used
    
    8724 interned Strings occupying 751096 bytes.
    PS D:\dcbut.coding>

##### 3.1.4 `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`）。

##### 3.1.5 `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**：

①总结垃圾回收统计

jstat -gcutil pid

![在这里插入图片描述][7d0ba218de0544b99e338c9c96a620f2.png_pic_center]

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

②垃圾回收统计

jstat -gc pid

![在这里插入图片描述][9e92f9cea43941ad9acd19835f9cb1b3.png_pic_center]

#### 3.2 可视化工具 ####

##### 3.2.1 `jconsole` #####

`Jconsole`是`JDK`自带的监控工具，在`JDK/bin`目录下可以找到。它用于连接正在运行的本地或者远程的`JVM`，对正在运行。

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：

*  通过`cmd`命令行（直接输入`jconsole`）打开
 *  `JDK`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][c028f37c0ab046ebbf4ff9516ce4b5a4.png_pic_center]

可以内存、线程、类等信息。

![在这里插入图片描述][8f2236d712d34ad59147090e46381551.png_pic_center]

##### 3.2.2 `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：`JDK`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][0033a47fd2ce462da5f9ce430913a00e.png_pic_center]

监控程序运行情况。

![在这里插入图片描述][5717bf7317c74ab6bd599c8d9d3c8511.png_pic_center]

查看运行中的`dump`。

![在这里插入图片描述][44b03a7be6904862a2bfb1be62c7ebbf.png_pic_center]

查看堆中的信息。

![在这里插入图片描述][e1ee566d8e88496791a2f113cfae5e19.png_pic_center]

### 4. `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][d8c456ec1e444f93a4f45b336488b145.png_pic_center]

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][d300d03b5db5438f8b3f6447fb931762.png_pic_center]

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][3794922e5faa45c897a409eaf02ad1bf.png_pic_center]

4、找到对应的代码，通过阅读上下文的情况，进行修复即可。

### 5. `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][ffde3b3c3ab94601804e736c37fbd2a6.png_pic_center]

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 30978

> `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][a387519a8fdd4fc596aeeaf8b83fdf10.png_pic_center]

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][7a70b9399fa9426da2a370db70c0109c.png_pic_center]

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][d403fe051cdb4d57a546e7d679a30d64.png_pic_center]

### 6. 面试现场 ###

##### 6.1 `JVM`调优的参数可以在哪里设置参数值？ #####

我们当时的项目是`springboot`项目，可以在项目启动的时候，`java -jar`中加入参数就行了。

##### 6.2 用的`JVM`调优的参数都有哪些？ #####

嗯，这些参数是比较多的。

我记得当时我们设置过堆的大小，像`-Xms`和`-Xmx`。

还有就是可以设置年轻代中`Eden`区和两个`Survivor`区的大小比例。

还有就是可以设置使用哪种垃圾回收器等等。具体的指令还真记不太清楚。

##### 6.3 你们平时调试`JVM`都用了哪些工具呢？ #####

嗯，我们一般都是使用`jdk`自带的一些工具，比如：

`jps`输出`JVM`中运行的进程状态信息。

`jstack`查看`java`进程内**线程的堆栈**信息。

`jmap`用于生成堆转存快照。

`jstat`用于`JVM`统计监测工具。

还有一些可视化工具，像`jconsole`和`VisualVM`等。

##### 6.4 假如项目中产生了`java`内存泄露，你说一下你的排查思路？ #####

嗯，这个我在之前项目排查过。

第一，可以通过`jmap`指定打印他的内存快照`dump`文件，不过有的情况打印不了，我们会设置`vm`参数让程序自动生成`dump`文件。

第二，可以通过工具去分析`dump`文件，`jdk`自带的`VisualVM`就可以分析。

第三，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。

第四，找到对应的代码，通过阅读上下文的情况，进行修复即可。

##### 6.5 那现在再来说一种情况，就是说服务器`CPU`持续飙高，你的排查方案与思路？ #####

可以这么做~~

第一可以使用使用`top`命令查看占用`cpu`的情况。

第二通过`top`命令查看后，可以查看是哪一个进程占用`cpu`较高，记录这个进程`id`。

第三可以通过`ps`查看当前进程中的线程信息，看看哪个线程的`cpu`占用较高。

第四可以`jstack`命令打印进行的`id`，找到这个线程，就可以进一步定位问题代码的行号。

[33f8ddb244b647aabed04d2cda24a9c8.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/15/efa2531652534daf8d6822365057b42d.png
[47c6089665a14b05a74cfb1be019662b.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/15/af53ddc8fc4b4aae9615608ed523e5eb.png
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