JVM的监控与优化

本文围绕JVM阐述两个方面的内容：监控和优化。监控过程是优化的前提，优化是监控之后采取的措施。JVM的监控主要介绍相关监控工具、定义监控内容；JVM的优化主要包括内存分配和垃圾回收机制设置。

一、JVM的监控

1、JVM监控工具

俗话说，“工欲善其事必先利其器”。要对JVM进行监控，首先要选择一款得心应手的监控工具。下面分别介绍JDK自带的监控工具、系统监控工具和商业化的监控工具，相信总有一款是你喜欢的！

（1）JDK自带工具：jinfo、jmap、jstack、jstat、JConsole、VisualVM

jinfo
查看该命令使用帮助：jinfo -h。该命令可以获取指定java进程的配置信息，包括Java系统属性和JVM配置参数。如图1



图1 jinfo命令显示部分内容

jmap
查看该命令使用帮助：jmap -h。该命名主要查看指定java进程的内存分配和使用情况。还可以使用jmap -histo pid > a.log，将物理内存使用情况信息导入到文本文件a.log，一段时间后，使用文本工具对比，可以知道GC回收了哪些对象。下面演示简单的查看进程内存分配和使用情况，如下图：


图2 jmap命令显示部分信息 Java进程31449的JVM配置为：

-server -Xmx2048m -Xms2048m -Xss512k -XX:PermSize=512m -XX:MaxPermSize=512m -XX:MaxTenuringThreshold=7 -XX:+UseConcMarkSweepGC
-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=70，结合上图可以知道：NewSize = Eden + 2*Survivor (From Space + To Space)。新生代使用了并行垃圾回收机制，老生代使用了并发垃圾回收机制。这里有一个疑问：NewRatio = 2，那么NewSize的大小应该是整个堆栈的1/3，上图的NewSize为什么只有332.75M呢？

jstack
查看该命令使用帮助：jstack -h。该命令主要观察JVM中当前所有线程的运行情况和运行状态。



图3 jstack命令显示部分信息 从上图可以知道当前进程中没有发生死锁的线程。

jstat
查看该命令使用帮助：jstat -h。该命令利用JVM内建的指令对java应用程序的资源和性能进行实时监控，包括各种堆和非堆的大小，内存使用情况和GC情况，classloader，compiler等。下面使用jstat对java程序的内存使用和GC情况进行监控：jstat -gcutil pid 1000，每隔1s输出一次实时信息。



图4 jstat命令显示部分信息 上图中S0和S1分别表示两个Survivor空间，E表示Eden区，O表示Old区，P表示方法区，即Permsize；YGC和YGCT表示Young GC的次数和消耗时间；FGC和FGCT表示Full GC的次数和消耗时间，GCT表示GC总消耗时间。

JConsole
JConsole是jdk1.5以后加入的图形化监控工具，由于通常的Linux服务器不支持图形化界面，一般采用在Windows机器上远程监控服务端程序。具体使用方式可以参考：使用JConsole监控远程Linux上的JVM。

VisualVM
VisualVM是jdk1.6加入的图形化监控工具，能够实时动态的监控java应用程序的CPU占用、内存使用、线程运行情况等。具体使用请参考：使用visualvm监控远程JVM。

（2）Linux系统自带监控工具：top、dstat等，这些工具简便好用，实为监控调优之必备良工。

（3）商业付费软件：JProfiler。该工具的使用就不赘述了，请参考：JProfiler学习笔记。

2、JVM监控内容

工具选定之后，就要确定监控对象。我们知道，性能无非就是这几种：CPU、内存、磁盘IO、网络。如果程序性能异常，监控这几个参数一般都可以发现问题。

CPU
CPU的监控可以采用top、dstat、jconsole或visualvm等工具。下面使用dstat工具监控：



图5 dstat监控部分信息 上图第一部分total-cpu-usage是cpu的使用信息。usr表示用户程序占用cpu比例，sys表示系统用户占用cpu比例，idl表示cpu空闲比例。

内存
内存除了观察使用率之外，还要关注GC情况。这些信息可以使用jmap和jstat两个命令获得。如果发现内存使用量不断增加，而且gc频率很高，这时需要谨慎查找程序中的内存增长点，可能存在内存泄露问题，可以采用visualvm工具辅助查找无法回收的对象。

磁盘IO
磁盘使用情况可以使用dstat命令获得。

网络
网络使用情况可以使用dstat命令获得。

二、JVM的优化

1、内存分配（可以通过JVM参数：-Xms 和 -Xmx 指定）

新生代：包含Eden区和Survivor区，空间大小可以通过JVM参数：-Xmn或者-XX:NewRatio指定。

Eden：新创建的对象向Eden区申请内存空间

Survivor：一个起缓冲作用的内存区域，包含两块同样大小的内存空间，两块空间交替使用，完成新生代对象到老生代的转移。两块空间分别为：from space 和 to space。Survivor的空间大小可以通过JVM参数：SurvivorRatio指定。

from space

to space

老生代：新生代中的对象经过了指定的回收次数，仍无法被gc回收释放其内存，则被转移到老生代。空间大小 = 堆大小 - 新生代大小。-XX:MaxTenuringThreshold可以指定对象回收次数，如果设置为0的话,则年轻代对象不经过Survivor区,直接进入年老代。

持久代：应用程序初始化时加载类信息，方法名，常量等数据到持久代，空间大小可以通过JVM参数：-XX:PermSize指定，-XX:MaxPermSize指定该空间的最大值。

2、垃圾回收机制

JVM内存采用分代形式管理，则相应的内存垃圾回收机制也采用分代管理，不同的内存区采用不同的回收机制。根据垃圾回收运行方式分为三类：串行GC、并行GC和并发GC。





新生代

Serial：串行，单线程回收垃圾

Parallel Scavenge：并行回收，多线程回收垃圾

ParNew：并行，与年老代的CMS配合使用

老生代

Serial MSC：串行

Parallel MSC：并行

CMS：并发

垃圾回收机制的指定方式：

a. client, server模式默认GC策略

	新生代	年老代和持久代
client	串行GC	串行GC
server	并行回收GC	Parallel Mark Sweep GC

b.GC组合方式



参考：

JDK内置工具使用

深入理解JVM——性能监控工具

JVM垃圾回收机制

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