JVM Parameters

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Introduction

HotSpot JVM提供了三类参数：

  • 第一类包括了标准参数。顾名思义，标准参数中包括功能和输出的参数都是很稳定的，很可能在将来的JVM版本中不会改变。你可以用java命令（或者是用java -help）检索出所有标准参数。例如，-server。
  • 第二类是X参数，非标准化的参数在将来的版本中可能会改变。所有的这类参数都以-X开始，并且可以用java -X来检索。注意，不能保证所有参数都可以被检索出来，其中就没有-Xcomp。
  • 第三类是包含XX参数（到目前为止最多的），它们同样不是标准的。然而，在实际情况中X参数和XX参数并没有什么不同。X参数的功能是十分稳定的，然而很多XX参数仍在实验当中（主要是JVM的开发者用于debugging和调优JVM自身的实现）。

    对于布尔类型的参数，有”+”或”-“，然后才设置JVM选项的实际名称。例如，-XX:+用于激活选项，而-XX:-用于注销选项。
    对于需要非布尔值的参数，如String或者Integer，我们先写参数的名称，后面加上”=”，最后赋值。例如，-XX:=给赋值。
    documentation: https://www.oracle.com/technetwork/java/javase/tech/vmoptions-jsp-140102.html

Running Environment

  • Properties
  • Environment Variable

Environment Variable

1
2
3
#!/bin/bash
export MediaMode="PROD"
java -jar boot.jar

Log File

  • -XX:+PrintGC：
  • -XX:+PrintGCDetails：
  • -XX:+PrintGCTimeStamps：

    注意：-XX:+PrintGCTimeStamps该选项打印的是JVM以启动时间为基准的相对时间，对于troubleshooting来说非常困难。使用PrintGCDateStamps代替PrintGCTimeStamps，打印出来的就是真实的日期了。

  • -XX:+PrintGCDateStamps：
  • -XX:+PrintGCApplicationStoppedTime：
  • -XX:+PrintHeapAtGC：
  • -Xloggc:filename：
  • -XX:+PrintAdaptiveSizePolicy：开启该标志后，一旦发生垃圾回收，GC 的日志中会包含垃圾回收时不同的代进行空间调整的细节信息。

Memory

  • -Xms：初始堆大小，默认值为物理内存的1/64。大小通常被视为堆内存大小的下界。

    -XX:InitialHeapSize

  • -Xmx：最大堆大小，默认值为物理内存的1/4

    -XX:MaxHeapSize

  • -Xmn：年轻代大小，例如2g。

  • -XX:MaxDirectMemorySize：堆外内存大小

  • -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError：让JVM在发生内存溢出时自动的生成堆内存快照。

    默认情况下，堆内存快照会保存在JVM的启动目录下名为java_pid.hprof的文件里（是JVM进程的进程号）。可以通过设置-XX:HeapDumpPath=来改变默认的堆内存快照生成路径，可以是相对或者绝对路径。
    堆内存快照文件有可能很庞大，特别是当内存溢出错误发生的时候。因此，推荐将堆内存快照生成路径指定到一个拥有足够磁盘空间的地方。

  • XX:OnOutOfMemoryError：当内存溢发生时，可以执行一些指令。

    当内存溢出错误发生的时候，我们会将堆内存快照写到/tmp/heapdump.hprof 文件并且在JVM的运行目录执行脚本cleanup.sh
    java -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:HeapDumpPath=/tmp/heapdump.hprof -XX:OnOutOfMemoryError =”sh ~/cleanup.sh” MyApp

  • -XX:NewSize：指定新生代大小，例如-XX:Newsize=1024m。

  • -XX:MaxNewSize：设置该参数时，应该考虑到新生代只是整个堆的一部分，新生代设置的越大，老年代区域就会减少。一般不允许新生代比老年代还大，因为要考虑GC时最坏情况，所有对象都晋升到老年代。最大可以设置为-Xmx/2。
  • -XX:NewRatio：设置新生代和老年代的相对大小。这种方式的优点是新生代大小会随着整个堆大小动态扩展。

    例如-XX:NewRatio=3指定老年代/新生代为3/1，老年代占堆大小的3/4，新生代占1/4。

  • -XX:SurvivorRatio：指定Eden与survivor大小比例。

    例如-XX:SurvivorRatio=10，表示伊Eden是To/From survivor大小的10倍。所以Eden占新生代大小的10/12，To survivor和From survivor各占新生代的1/12。

  • -XX:PermSize

  • -XX:MaxPermSize

    请注意，PermSize和MaxPermSize设置的永久代大小并不会被包括在使用参数-XX:MaxHeapSize设置的堆内存大小中。
    The JDK 8 HotSpot JVM is now using native memory for the representation of class metadata and is called Metaspace.
    The permanent generation has been removed. The PermSize and MaxPermSize are ignored and a warning is issued if they are present on the command line.
    Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM warning: ignoring option PermSize/MaxPermSize; support was removed in 8.0
    Example: -Xmx512m -XX:MaxPermSize=128m -> -Xmx512m

  • -XX:MetaspaceSize：

  • -XX:MaxMetaspaceSize：

  • -XX:InitialCodeCacheSize

  • -XX:ReservedCodeCacheSize

    JVM一个有趣的，但往往被忽视的内存区域是“代码缓存”，它是用来存储已编译方法生成的本地代码。代码缓存确实很少引起性能问题，但是一旦发生其影响可能是毁灭性的。如果代码缓存被占满，JVM会打印出一条警告消息，并切换到interpreted-only 模式：JIT编译器被停用，字节码将不再会被编译成机器码。因此，应用程序将继续运行，但运行速度会降低一个数量级，直到有人注意到这个问题。

  • -XX:+UseCodeCacheFlushing：当代码缓存被填满时让JVM放弃一些编译代码。

  • Xss：设置单个线程栈的大小

  • GuaranteedSafepointInterval：

Collector

  • -XX:+UseParallelGC：
  • -XX:ParallelGCThreads：
  • -XX:MaxGCPauseMillis：
  • -XX:+UseAdaptiveSizePolicy：
  • -XX:GCTimeRatio：设置垃圾回收时间占程序运行时间的百分比，公式：1/(1+n)
  • -XX:+ScavengeBeforeFullGC：Full GC前调用YGC，默认为true
  • -XX:+MaxTenuringThreshold：Sets the maximum tenuring threshold for use in adaptive GC sizing.

    Parallel Scavenge中默认值为15，CMS中默认值为6，G1中默认值为15。
    为什么最大为15？因为对象头信息里面只分配了4bit来保存对象的age信息。
    这个仅仅表示最大值，因为对象的晋升还与当时Survivor内存大小和存活对象有关，有可能有些对象不需要达到这个阈值就已经晋升到old。

CMS

  • -XX:+UseConcMarkSweepGC：激活CMS收集器，默认HotSpot JVM使用的是并行收集器。

  • -XX:+UseParNewGC：当使用CMS收集器时，该标志激活年轻代使用多线程并行执行垃圾回收。

    对于CMS收集器，年轻代GC算法和老年代GC算法是不同的，因此年轻代GC有两种不同的实现，并且是两个不同的标志。
    注意最新的JVM版本，当使用-XX：+UseConcMarkSweepGC时，-XX：UseParNewGC会自动开启。因此，如果年轻代的并行GC不想开启，可以通过设置-XX:-UseParNewGC来关掉。

  • -XX:+CMSConcurrentMTEnabled：当该标志被启用时，并发的CMS阶段将以多线程执行(因此，多个GC线程会与所有的应用程序线程并行工作)。

  • -XX:+CMSIncrementalMode：该标志将开启CMS收集器的增量模式。

    增量模式经常暂停CMS过程，以便对应用程序线程作出完全的让步。因此，收集器将花更长的时间完成整个收集周期。因此，只有通过测试后发现正常CMS周期对应用程序线程干扰太大时，才应该使用增量模式。由于现代服务器有足够的处理器来适应并发的垃圾收集，所以这种情况发生得很少。

  • -XX:ConcGCThreads：定义并发CMS过程运行时的线程数。比如value=4意味着CMS周期的所有阶段都以4个线程来执行。

    尽管更多的线程会加快并发CMS过程，但其也会带来额外的同步开销。因此，对于特定的应用程序，应该通过测试来判断增加CMS线程数是否真的能够带来性能的提升。
    如果没有设置该标记，JVM会根据并行收集器中的-XX:ParallelGCThreads参数的值来计算出默认的并行CMS线程数。该公式是ConcGCThreads = (ParallelGCThreads + 3)/4。
    因此，对于CMS收集器，-XX:ParallelGCThreads标志不仅影响“stop-the-world”垃圾收集阶段，还影响并发阶段。

  • -XX:+ExplicitGCInvokesConcurrent：前提使用CMS收集器，命令JVM无论什么时候调用系统GC都执行CMS GC，而不是Full GC。

  • -XX:+DisableExplicitGC：禁止代码显式调用System.gc()。
  • -XX:+CMSClassUnloadingEnabled：CMS收集器默认不会对永久代进行垃圾回收。如果希望对永久代进行垃圾回收，可设置该标志。
  • -XX:CMSFullGCsBeforeCompaction：多少次后进行内存压缩
  • -XX:+CMSParallelRemarkEnabled：降低标记停顿
  • -XX+UseCMSCompactAtFullCollection：在FULL GC的时候，对年老代的压缩
  • -XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=70:使用CMS作为垃圾回收，当使用70％后开始CMS收集
  • -XX:+PrintOptoAssembly：由编译器线程生成的本地代码被输出并写到“hotspot.log”文件中。使用这个参数要求运行的服务端VM是debug版本。我们可以研究-XX:+PrintOptoAssembly的输出，以至于了解JVM实际执行什么样的优化。

G1

  • -XX:+UseG1GC
  • -XX:MaxGCPauseMillis: Sets a target for the maximum GC pause time.
  • -XX:InitiatingHeapOccupancyPercent: Percentage of the (entire) heap occupancy to start a concurrent GC cycle. GCs that trigger a concurrent GC cycle based on the occupancy of the entire heap and not just one of the generations, including G1, use this option. A value of 0 denotes ‘do constant GC cycles’. The default value is 45.
  • -XX:+UseStringDeduplication
  • -XX:ParallelGCThreads: Number of threads concurrent garbage collectors will use. 设置 STW 工作线程数的值。将 n 的值设置为逻辑处理器的数量。n 的值与逻辑处理器的数量相同，最多为 8。如果逻辑处理器不止八个，则将 n 的值设置为逻辑处理器数的 5/8 左右。这适用于大多数情况，除非是较大的 SPARC 系统，其中 n 的值可以是逻辑处理器数的 5/16 左右。
  • -XX:ConcGCThreads: Sets the number of threads used during parallel phases of the garbage collectors.设置并行标记的线程数。将 n 设置为并行垃圾回收线程数 (ParallelGCThreads) 的 1/4 左右。

https://www.oracle.com/technetwork/cn/articles/java/g1gc-1984535-zhs.html
https://dzone.com/articles/easy-change-to-reduce-memory-by-20

JIT

  • -XX:+PrintCompilation
  • -XX:+CITime
  • -XX:+LogCompilation
  • -XX:+PrintOptoAssembly

Usage

1
java -server -XX:+PrintCompilation hello.jar
1
2
3
4
5
6
7
8
57    1       3       java.lang.String::hashCode (55 bytes)
58    2       3       java.lang.String::length (6 bytes)
58    3       3       java.lang.String::charAt (29 bytes)
59    4       3       java.lang.String::equals (81 bytes)
59    6       3       java.lang.String::indexOf (70 bytes)
59    5       3       java.lang.Object::<init> (1 bytes)
59    7     n 0       java.lang.System::arraycopy (native)   (static)
.....

Reference

Java HotSpot VM Options: https://www.oracle.com/technetwork/java/javase/tech/vmoptions-jsp-140102.html
JVM实用参数（七）CMS收集器: http://ifeve.com/useful-jvm-flags-part-7-cms-collector/
JVM实用参数（四）内存调优: http://ifeve.com/useful-jvm-flags-part-4-heap-tuning/
http://www.10tiao.com/html/677/201708/2650887093/1.html
http://www.cnblogs.com/redcreen/archive/2011/05/04/2037057.html