JVM调优总结（十）-调优方法

JVM调优工具
Jconsole，jProfile，VisualVM

Jconsole : jdk自带，功能简单，但是可以在系统有一定负荷的情况下使用。对垃圾回收算法有很详细的跟踪。详细说明参考这里

JProfiler：商业软件，需要付费。功能强大。详细说明参考这里

VisualVM：JDK自带，功能强大，与JProfiler类似。推荐。

如何调优
观察内存释放情况、集合类检查、对象树
上面这些调优工具都提供了强大的功能，但是总的来说一般分为以下几类功能
堆信息查看



可查看堆空间大小分配（年轻代、年老代、持久代分配）

提供即时的垃圾回收功能
垃圾监控（长时间监控回收情况）



查看堆内类、对象信息查看：数量、类型等



对象引用情况查看

有了堆信息查看方面的功能，我们一般可以顺利解决以下问题：
--年老代年轻代大小划分是否合理
--内存泄漏
--垃圾回收算法设置是否合理

线程监控



线程信息监控：系统线程数量。

线程状态监控：各个线程都处在什么样的状态下



Dump线程详细信息：查看线程内部运行情况

死锁检查

热点分析



CPU热点：检查系统哪些方法占用的大量CPU时间

内存热点：检查哪些对象在系统中数量最大（一定时间内存活对象和销毁对象一起统计）

这两个东西对于系统优化很有帮助。我们可以根据找到的热点，有针对性的进行系统的瓶颈查找和进行系统优化，而不是漫无目的的进行所有代码的优化。

快照

快照是系统运行到某一时刻的一个定格。在我们进行调优的时候，不可能用眼睛去跟踪所有系统变化，依赖快照功能，我们就可以进行系统两个不同运行时刻，对象（或类、线程等）的不同，以便快速找到问题

举例说，我要检查系统进行垃圾回收以后，是否还有该收回的对象被遗漏下来的了。那么，我可以在进行垃圾回收前后，分别进行一次堆情况的快照，然后对比两次快照的对象情况。

内存泄漏检查
内存泄漏是比较常见的问题，而且解决方法也比较通用，这里可以重点说一下，而线程、热点方面的问题则是具体问题具体分析了。
内存泄漏一般可以理解为系统资源（各方面的资源，堆、栈、线程等）在错误使用的情况下，导致使用完毕的资源无法回收（或没有回收），从而导致新的资源分配请求无法完成，引起系统错误。
内存泄漏对系统危害比较大，因为他可以直接导致系统的崩溃。
需要区别一下，内存泄漏和系统超负荷两者是有区别的，虽然可能导致的最终结果是一样的。内存泄漏是用完的资源没有回收引起错误，而系统超负荷则是系统确实没有那么多资源可以分配了（其他的资源都在使用）。

年老代堆空间被占满
异常： java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
说明：



这是最典型的内存泄漏方式，简单说就是所有堆空间都被无法回收的垃圾对象占满，虚拟机无法再在分配新空间。
如上图所示，这是非常典型的内存泄漏的垃圾回收情况图。所有峰值部分都是一次垃圾回收点，所有谷底部分表示是一次垃圾回收后剩余的内存。连接所有谷底的点，可以发现一条由底到高的线，这说明，随时间的推移，系统的堆空间被不断占满，最终会占满整个堆空间。因此可以初步认为系统内部可能有内存泄漏。（上面的图仅供示例，在实际情况下收集数据的时间需要更长，比如几个小时或者几天）

解决：
这种方式解决起来也比较容易，一般就是根据垃圾回收前后情况对比，同时根据对象引用情况（常见的集合对象引用）分析，基本都可以找到泄漏点。

持久代被占满
异常：java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space
说明：
Perm空间被占满。无法为新的class分配存储空间而引发的异常。这个异常以前是没有的，但是在Java反射大量使用的今天这个异常比较常见了。主要原因就是大量动态反射生成的类不断被加载，最终导致Perm区被占满。
更可怕的是，不同的classLoader即便使用了相同的类，但是都会对其进行加载，相当于同一个东西，如果有N个classLoader那么他将会被加载N次。因此，某些情况下，这个问题基本视为无解。当然，存在大量classLoader和大量反射类的情况其实也不多。
解决：
1. -XX:MaxPermSize=16m
2. 换用JDK。比如JRocket。

堆栈溢出
异常：java.lang.StackOverflowError
说明：这个就不多说了，一般就是递归没返回，或者循环调用造成

线程堆栈满
异常：Fatal: Stack size too small
说明：java中一个线程的空间大小是有限制的。JDK5.0以后这个值是1M。与这个线程相关的数据将会保存在其中。但是当线程空间满了以后，将会出现上面异常。
解决：增加线程栈大小。-Xss2m。但这个配置无法解决根本问题，还要看代码部分是否有造成泄漏的部分。

系统内存被占满
异常：java.lang.OutOfMemoryError: unable to create new native thread
说明：
这个异常是由于操作系统没有足够的资源来产生这个线程造成的。系统创建线程时，除了要在Java堆中分配内存外，操作系统本身也需要分配资源来创建线程。因此，当线程数量大到一定程度以后，堆中或许还有空间，但是操作系统分配不出资源来了，就出现这个异常了。
分配给Java虚拟机的内存愈多，系统剩余的资源就越少，因此，当系统内存固定时，分配给Java虚拟机的内存越多，那么，系统总共能够产生的线程也就越少，两者成反比的关系。同时，可以通过修改-Xss来减少分配给单个线程的空间，也可以增加系统总共内生产的线程数。
补充1：当调用new Thread时，如已创建不了线程了，则会抛出此错误，如果是JDK内部必须创建成功的线程，那么会造成Java进程退出，如果是用户线程，则仅抛出OOM。

现场采集证据

1 应用已经创建的线程数：ps -Lf 进程ID|wc -l

2 分析创建的这些线程是什么？

Java进程在的话，用jstack查看堆栈，看看到底有哪些线程。

Java进程不在的话，在程序启动的时候，加上-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError参数，然后分析dump。

操作系统对线程数的限制

基于NPTL，没有限制，只受制于系统资源。

查看linux系统资源情况

查看操作系统是32位还是64位：file /sbin/init。对于32位系统，进程用户空间是3G大小，也就是 3072M。（开关开了才支持）

可创建线程计算公式：

(MaxProcessMemory - JVMMemory - ReservedOsMemory) / (ThreadStackSize) = Number of threads

MaxProcessMemory 指的是一个进程的最大内存

JVMMemory JVM内存

ReservedOsMemory 保留的操作系统内存

ThreadStackSize Java线程栈的大小（Xss参数指定）

解决办法

减少创建的线程数，或通过-Xss调小线程所占用的栈大小

补充2：

所有 32 位应用程序都有 4 GB 的进程地址空间（32 位地址最多可以映射 4 GB 的内存）。对于 Microsoft Windows 操作系统，应用程序可以访问 2 GB 的进程地址空间，称为用户模式虚拟地址空间。应用程序拥有的所有线程都共享同一个用户模式虚拟地址空间。其余 2 GB 为操作系统保留（也称为内核模式地址空间）。

目前我的理解是，JVM申请的heap会占用相同大小的地址空间(address space)。在Windows 32位操作系统中，分配给每个程序的地址空间只有2GB(当然也有3GB的开关)。而每个不同的JVM的堆和其创建的进程栈都依赖于同一个进程地址空间，所以这也是此消彼长的原因。

解决：

1. 重新设计系统减少线程数量。

2. 线程数量不能减少的情况下，通过-Xss减小单个线程大小。以便能生产更多的线程。