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JVM 引數詳解

-XX 引數被稱為不穩定引數,之所以這麼叫是因為此類引數的設定很容易引起JVM 效能上的差異,使JVM 存在極大的不穩定性。當然這是在非合理設定的前提下,如果此類引數設定合理講大大提高JVM 的效能及穩定性。
        可以說“不穩定引數”是一柄雙刃劍,用的好攻無不克,用的差講帶來麻煩。如何合理利用不穩定引數一直是一個不斷實踐不斷改善的過程,無法用統一的標準去衡量。一切都需要在系統的不斷執行,問題不斷出現,引數不斷修改,重新不斷執行的迴圈過程中完善。也就是說沒有最好的配置標準,只有適合當前系統的標準。這是一個循序漸進的過程。但有一些前人總結過得經驗教訓可供我們來參考,並去尋找適合自己的那些配置。

        本節著重展示常用的-XX 型別引數列表及作用,不穩定引數的優化會在JVM 優化部分詳細講解。

常見配置彙總

  1. 堆設定
    • -Xms:初始堆大小
    • -Xmx:最大堆大小
    • -XX:NewSize=n:設定年輕代大小
    • -XX:NewRatio=n:設定年輕代和年老代的比值。如:為3,表示年輕代與年老代比值為1:3,年輕代佔整個年輕代年老代和的1/4
    • -XX:SurvivorRatio=n:年輕代中Eden區與兩個Survivor區的比值。注意Survivor區有兩個。如:3,表示Eden:Survivor=3:2,一個Survivor區佔整個年輕代的1/5
    • -XX:MaxPermSize=n:設定持久代大小
  2. 收集器設定
    • -XX:+UseSerialGC:設定序列收集器
    • -XX:+UseParallelGC:設定並行收集器
    • -XX:+UseParalledlOldGC:設定並行年老代收集器
    • -XX:+UseConcMarkSweepGC:設定併發收集器
  3. 垃圾回收統計資訊
    • -XX:+PrintGC
    • -XX:+PrintGCDetails
    • -XX:+PrintGCTimeStamps
    • -Xloggc:filename
  4. 並行收集器設定
    • -XX:ParallelGCThreads=n:設定並行收集器收集時使用的CPU數。並行收集執行緒數。
    • -XX:MaxGCPauseMillis=n:設定並行收集最大暫停時間
    • -XX:GCTimeRatio=n:設定垃圾回收時間佔程式執行時間的百分比。公式為1/(1+n)
  5. 併發收集器設定
    • -XX:+CMSIncrementalMode:設定為增量模式。適用於單CPU情況。
    • -XX:ParallelGCThreads=n:設定併發收集器年輕代收集方式為並行收集時,使用的CPU數。並行收集執行緒數。

        不穩定引數語法規則:
        1.布林型別引數值
        -XX:+<option> '+'表示啟用該選項
        -XX:-<option> '-'表示關閉該選項
        2.數字型別引數值:
        -XX:<option>=<number> 給選項設定一個數字型別值,可跟隨單位,例如:'m'或'M'表示兆位元組;'k'或'K'千位元組;'g'或'G'千兆位元組。32K與32768是相同大小的。
        3.字串型別引數值:
        -XX:<option>=<string> 給選項設定一個字串型別值,通常用於指定一個檔案、路徑或一系列命令列表。例如:-XX:HeapDumpPath=./dump.core


        下面就是不同型別的引數值及意義。

        行為選項:

選項預設值描述
-XX:-AllowUserSignalHandlers

限於Linux和Solaris

預設關閉

允許為java程序安裝訊號處理器。
-XX:AltStackSize=16384

僅適用於Solaris

從5.0中刪除

備用訊號堆疊大小(以位元組為單位)
-XX:-DisableExplicitGC預設關閉禁止在執行期顯式地呼叫 System.gc()。
 
開啟該選項後,GC的觸發時機將由Garbage Collector全權掌控。
注意:你熟悉的程式碼裡沒呼叫System.gc(),不代表你依賴的框架工具沒在使用。
例如RMI就在多數使用者毫不知情的情況下,顯示地呼叫GC來防止自身OOM。
請仔細權衡禁用帶來的影響。
-XX:+FailOverToOldVerifier

Java6新引入選項

預設啟用

如果新的Class校驗器檢查失敗,則使用老的校驗器。
 
為什麼會失敗?
因為JDK6最高向下相容到JDK1.2,而JDK1.2的class info 與JDK6的info存在較大的差異,所以新校驗器可能會出現校驗失敗的情況。

關聯選項:
-XX:+UseSplitVerifier
-XX:+HandlePromotionFailure

Java1.5以前預設關閉

Java1.6後預設啟用

關閉新生代收集擔保。

什麼是新生代收集擔保?
在一次理想化的minor gc中,Eden和First Survivor中的活躍物件會被複制到Second Survivor。
然而,Second Survivor不一定能容納下所有從E和F區copy過來的活躍物件。
為了確保minor gc能夠順利完成,GC需要在年老代中額外保留一塊足以容納所有活躍物件的記憶體空間。
這個預留操作,就被稱之為新生代收集擔保(New Generation Guarantee)。如果預留操作無法完成時,仍會觸發major gc(full gc)。

為什麼要關閉新生代收集擔保?

因為在年老代中預留的空間大小,是無法精確計算的。
為了確保極端情況的發生,GC參考了最壞情況下的新生代記憶體佔用,即Eden+First Survivor。
這種策略無疑是在浪費年老代記憶體,從時序角度看,還會提前觸發Full GC。
為了避免如上情況的發生,JVM允許開發者手動關閉新生代收集擔保。
 
在開啟本選項後,minor gc將不再提供新生代收集擔保,而是在出現survior或年老代不夠用時,丟擲promotion failed異常。
-XX:+MaxFDLimit

限於Solaris

預設啟用

設定java程序可用檔案描述符為作業系統允許的最大值。
-XX:PreBlockSpin=10預設值:10控制多執行緒自旋鎖優化的自旋次數。(什麼是自旋鎖優化?見 -XX:+UseSpinning 處的描述)

前置選項:
-XX:+UseSpinning
-XX:-RelaxAccessControlCheck

預設關閉

Java1.6引入

在Class校驗器中,放鬆對訪問控制的檢查。
 
作用與reflection裡的setAccessible類似。
-XX:+ScavengeBeforeFullGC預設啟用在Full GC前觸發一次Minor GC
-XX:+UseAltSigs

限於Solaris

預設啟用

為了防止與其他傳送訊號的應用程式衝突,允許使用候補訊號替代 SIGUSR1和SIGUSR2。
-XX:+UseBoundThreads

限於Solaris

預設啟用

繫結所有的使用者執行緒到核心執行緒。 減少執行緒進入飢餓狀態(得不到任何cpu time)的次數。
-XX:-UseConcMarkSweepGC

預設關閉

Java1.4引入

啟用CMS低停頓垃圾收集器。
-XX:+UseGCOverheadLimit

預設啟用

Java1.6引入

限制GC的執行時間。如果GC耗時過長,就拋OutOfMemoryError。
-XX:+UseLWPSynchronization

限於solaris

預設啟用

Java1.4引入

使用輕量級程序(核心執行緒)替換執行緒同步。
-XX:-UseParallelGC

-server時啟用

其他情況下:預設關閉

Java1.4引入

為新生代使用並行清除,年老代使用單執行緒Mark-Sweep-Compact的垃圾收集器。
-XX:-UseParallelOldGC

預設關閉

Java1.5引入

為老年代和新生代都使用並行清除的垃圾收集器。開啟此選項將自動開啟-XX:+UseParallelGC 選項
-XX:-UseSerialGC

-client時啟用

預設關閉

Java1.5引入

使用序列垃圾收集器。
-XX:-UseSpinning

Java1.4.2和1.5需要手動啟用,

Java1.6預設已啟用

啟用多執行緒自旋鎖優化。

自旋鎖優化原理
大家知道,Java的多執行緒安全是基於Lock機制實現的,而Lock的效能往往不如人意。
原因是,monitorenter與monitorexit這兩個控制多執行緒同步的bytecode原語,是JVM依賴作業系統互斥(mutex)來實現的。
互斥是一種會導致執行緒掛起,並在較短的時間內又必須重新排程回原執行緒的,較為消耗資源的操作。
為了避免進入OS互斥,Java6的開發者們提出了自旋鎖優化。
 
自旋鎖優化的原理是線上程進入OS互斥前,通過CAS自旋一定的次數來檢測鎖的釋放。
如果在自旋次數未達到預設值前鎖已被釋放,則當前執行緒會立即持有該鎖。
 
關聯選項:
-XX:PreBlockSpin=10
-XX:+UseTLAB

Java1.4.2以前和使用-client選項時:預設關閉

其餘版本預設啟用

啟用執行緒本地快取區(Thread Local)
-XX:+UseSplitVerifier

Java1.5預設關閉

Java1.6預設啟用

使用新的Class型別校驗器 。

新Class型別校驗器,將老的校驗步驟拆分成了兩步:
1.型別推斷。
2.型別校驗。

新型別校驗器通過在javac編譯時嵌入型別資訊到bytecode中,省略了型別推斷這一步,從而提升了classloader的效能。

關聯選項:
-XX:+FailOverToOldVerifier
-XX:+UseThreadPriorities預設啟用使用本地執行緒的優先順序。
-XX:+UseVMInterruptibleIO

限於solaris

預設啟用

Java1.6引入

在solaris中,允許執行時中斷執行緒。

        第一垃圾收集器 (G1) 垃圾收集選項:

選項預設值描述
-XX:+UseG1GC預設關閉使用G1垃圾處理器
-XX:MaxGCPauseMillis=n預設值:4294967295設定並行收集最大暫停時間,這是一個理想目標,JVM將盡最大努力來實現它。
-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent=n預設值:45啟動一個併發垃圾收集週期所需要達到的整堆佔用比例。這個比例是指整個堆的佔用比例而不是某一個代(例如G1),如果這個值是0則代表‘持續做GC’。預設值是45
-XX:NewRatio=n預設值:2設定年輕代和年老代的比值。例如:值為3,則表示年輕代與年老代比值為1:3,年輕代佔整個年輕代年老代和的1/4。
-XX:SurvivorRatio=n預設值:8年輕代中Eden區與兩個Survivor區的比值。注意Survivor區有兩個。如:3,表示Eden:Survivor=3:2,一個Survivor區佔整個年輕代的1/5
-XX:MaxTenuringThreshold=n預設值:15設定垃圾最大存活閥值。如果設定為0的話,則年輕代物件不經過Survivor區,直接進入年老代。對於年老代比較多的應用,可以提高效率。如果將此值設定為一個較大值,則年輕代物件會在Survivor區進行多次複製,這樣可以增加物件再年輕代的存活時間,增加在年輕代即被回收的概論。
-XX:ParallelGCThreads=n預設值:隨JVM執行平臺不同而異配置並行收集器的執行緒數,即:同時多少個執行緒一起進行垃圾回收。此值最好配置與處理器數目相等。
-XX:ConcGCThreads=n預設值:隨JVM執行平臺不同而異Number of threads concurrent garbage collectors will use. The default value varies with the platform on which the JVM is running.
-XX:G1ReservePercent=n預設值:10設定保留用來做假天花板以減少晉升(新生代物件晉升到老生代)失敗可能性的堆數目。
-XX:G1HeapRegionSize=n預設值根據堆大小而定使用G1垃圾回收器,java堆被劃分成統一大小的區塊。這個選項設定每個區塊的大小。最小值是1Mb,最大值是32Mb。

        效能選項:

選項預設值描述
-XX:+AggressiveOpts

Java1.5 引入

預設關閉

Java1.6後預設開啟

開啟編譯器效能優化。
-XX:CompileThreshold=10000預設值:1000通過JIT編譯器,將方法編譯成機器碼的觸發閥值,可以理解為呼叫方法的次數,例如調1000次,將方法編譯為機器碼。 [-client: 1,500]
-XX:LargePageSizeInBytes=4m

預設值:4m

amd64位:2m

設定堆記憶體的記憶體最大值。
-XX:MaxHeapFreeRatio=70預設值:70GC後,如果發現空閒堆記憶體佔到整個預估上限值的70%,則收縮預估上限值。
 
什麼是預估上限值?
JVM在啟動時,會申請最大值(-Xmx指定的數值)的地址空間,但其中絕大部分空間不會被立即分配(virtual)。
它們會一直保留著,直到執行過程中,JVM發現實際佔用接近已分配上限值時,才從virtual裡再分配掉一部分記憶體。
這裡提到的已分配上限值,也可以叫做預估上限值。

引入預估上限值的好處是,可以有效地控制堆的大小。堆越小,GC效率越高嘛。
注意:預估上限值的大小一定小於或等於最大值。
-XX:MaxNewSize=size1.3.1 Sparc: 32m
1.3.1 x86: 2.5m
新生代佔整個堆記憶體的最大值。從Java1.4開始, MaxNewSize成為 NewRatio的一個函式
-XX:MaxPermSize=64m

Java1.5以後::64 bit VMs會增大預設值的30%

1.4 amd64::96m

1.3.1 -client: 32m

其他預設 64m

Perm(俗稱方法區)佔整個堆記憶體的最大值。
-XX:MinHeapFreeRatio=40預設值:40GC後,如果發現空閒堆記憶體佔到整個預估上限值的40%,則增大上限值。
(什麼是預估上限值?見 -XX:MaxHeapFreeRatio 處的描述)
 
關聯選項:
-XX:MaxHeapFreeRatio=70
-XX:NewRatio=2Sparc -client: 8 
x86 -server: 8 
x86 -client: 12 -client: 4 (1.3) 8 (1.3.1+) 
x86: 12 
其他:2
新生代和年老代的堆記憶體佔用比例。 例如2例如2表示新生代佔年老代的1/2,佔整個堆記憶體的1/3。
-XX:NewSize=2m

5.0以後: 64 bit Vms 會增大預設值的30%

x86: 1m

x86, 5.0以後: 640k

其他:2.125m

新生代預估上限的預設值。
-XX:ReservedCodeCacheSize=32mSolaris 64-bit, amd64, -server x86: 48m 
1.5.0_06之前, Solaris 64-bit 
amd64: 1024m 
其他:32m
設定程式碼快取的最大值,編譯時用。
-XX:SurvivorRatio=8Solaris amd64: 6 
Sparc in 1.3.1: 25 
Solaris platforms 5.0以前: 32 
其他:8
Eden與Survivor的佔用比例。例如8表示,一個survivor區佔用 1/8 的Eden記憶體,即1/10的新生代記憶體,為什麼不是1/9? 因為我們的新生代有2個survivor,即S1和S22。所以survivor總共是佔用新生代記憶體的 2/10,Eden與新生代的佔比則為 8/10。
-XX:TargetSurvivorRatio=50預設值:50實際使用的survivor空間大小佔比。預設是47%,最高90%。
-XX:ThreadStackSize=512Sparc: 512 
Solaris x86: 320 (5.0以前 256) 
Sparc 64 bit: 
1024 Linux amd64: 1024 (5.0 以前 0) 
其他:512.
執行緒堆疊大小。
-XX:+UseBiasedLocking

Java1.5 update 6後引入

預設關閉。

Java1.6預設啟用。

啟用偏向鎖。例項詳解
-XX:+UseFastAccessorMethods預設啟用優化原始型別的getter方法效能。
-XX:-UseISM預設啟用
-XX:+UseLargePages

Java1.5 update 5後引入

預設關閉

Java1.6預設啟用。

啟用大記憶體分頁。 
調整記憶體頁的方法和效能提升原理,詳見Java Support for Large Memory Pages 
關聯選項:
-XX:LargePageSizeInBytes=4m
-XX:+UseMPSS

Java1.4.1 之前預設關閉

其他版本預設啟用

啟用solaris的MPSS,不能與ISM同時使用。
-XX:+UseStringCache預設開啟快取常用字串。
-XX:AllocatePrefetchLines=1預設值:1在使用JIT生成的預讀取指令分配物件後讀取的快取行數。如果上次分配的物件是一個例項則預設值是1,如果是一個數組則是3
-XX:AllocatePrefetchStyle=1預設值:1預讀取指令的生成程式碼風格
0- 無預讀取指令生成 
1-在每次分配後執行預讀取命令 
2-當預讀取指令執行後使用TLAB()分配水印指標來找回入口
 
-XX:+UseCompressedStringsJava1.6 update 21引入其中,對於不需要16位字元的字串,可以使用byte[] 而非char[]。對於許多應用,這可以節省記憶體,但速度較慢(5%-10%)
-XX:+OptimizeStringConcatJava1.6 update 20引入在可能的情況下優化字串連線操作。

        除錯選項:

選項預設值描述
-XX:-CITime預設啟用列印JIT編譯器編譯耗時。
-XX:ErrorFile=./hs_err_pid<pid>.logJava1.6引入如果JVM crashed,將錯誤日誌輸出到指定檔案路徑。
-XX:-ExtendedDTraceProbesJava6引入,限於solaris,預設關閉
-XX:HeapDumpPath=./java_pid<pid>.hprof預設是java程序啟動位置堆記憶體快照的儲存檔案路徑。
 
什麼是堆記憶體快照?
當java程序因OOM或crash被OS強制終止後,會生成一個hprof(Heap PROFling)格式的堆記憶體快照檔案。該檔案用於線下除錯,診斷,查詢問題。
檔名一般為
java_<pid>_<date>_<time>_heapDump.hprof
解析快照檔案,可以使用 jhat, eclipse MAT,gdb等工具。
-XX:-HeapDumpOnOutOfMemoryError預設關閉在java.lang.OutOfMemoryError 異常出現時,輸出一個dump.core檔案,記錄當時的堆記憶體快照(見 -XX:HeapDumpPath 的描述)。
-XX:OnError="<cmd args>;<cmd args>"Java1.4引入當java每丟擲一個ERROR時,執行指定命令列指令集。指令集是與OS環境相關的,在Linux下多數是.sh指令碼,windows下是.bat批處理。
-XX:OnOutOfMemoryError="<cmd args>; 
<cmd args>"
Java1.4.2 update 12和Java6時引入當第一次發生java.lang.OutOfMemoryError 時,執行指定命令列指令集。指令集是與OS環境相關的,在linux下多數是.sh指令碼,windows下是.bat批處理。
-XX:-PrintClassHistogram預設關閉在Windows下, 按ctrl-break或Linux下是執行kill -3(傳送SIGQUIT訊號)時,列印class柱狀圖。 
jmap -histo pid也實現了相同的功能。
-XX:-PrintConcurrentLocks預設關閉在thread dump的同時,列印java.util.concurrent的鎖狀態。
jstack -l pid 也同樣實現了同樣的功能。
-XX:-PrintCommandLineFlagsJava1.5 引入,預設關閉Java啟動時,往stdout列印當前啟用的非穩態jvm options。 
例如: 
-XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:+DoEscapeAnalysis
-XX:-PrintCompilation預設關閉往stdout列印方法被JIT編譯時的資訊。
-XX:-PrintGC預設關閉開啟GC日誌列印。 
顯示結果例如: 
[Full GC 131115K->7482K(1015808K), 0.1633180 secs] 
該選項可通過 com.sun.management.HotSpotDiagnosticMXBean API 和 jconsole 動態啟用。
-XX:-PrintGCDetailsJava1.4引入,預設關閉列印GC回收的詳細資訊。 
顯示結果例如: 
[Full GC (System) [Tenured: 0K->2394K(466048K), 0.0624140 secs] 30822K->2394K(518464K), [Perm : 10443K->10443K(16384K)], 0.0625410 secs] [Times: user=0.05 sys=0.01, real=0.06 secs] 
該選項可通過 com.sun.management.HotSpotDiagnosticMXBean API 和 jconsole 動態啟用。
-XX:-PrintGCTimeStamps預設關閉列印GC停頓耗時。 
顯示結果例如: 2.744: [Full GC (System) 2.744: [Tenured: 0K->2441K(466048K), 0.0598400 secs] 31754K->2441K(518464K), [Perm : 10717K->10717K(16384K)], 0.0599570 secs] [Times: user=0.06 sys=0.00, real=0.06 secs] 
該選項可通過 com.sun.management.HotSpotDiagnosticMXBean API 和 jconsole 動態啟用。
-XX:-PrintTenuringDistribution預設關閉列印物件的存活期限資訊。 
顯示結果例如: [GC Desired survivor size 4653056 bytes, new threshold 32 (max 32) - age 1: 2330640 bytes, 2330640 total - age 2: 9520 bytes, 2340160 total 204009K->21850K(515200K), 0.1563482 secs] 
Age1,2表示在第1和2次GC後存活的物件大小。
-XX:-TraceClassLoading預設關閉列印class裝載資訊到stdout。記Loaded狀態。 
例如: [Loaded java.lang.Object from /opt/taobao/install/jdk1.6.0_07/jre/lib/rt.jar]
-XX:-TraceClassLoadingPreorder1.4.2引入,預設關閉按class的引用/依賴順序列印類裝載資訊到stdout。不同於 TraceClassLoading,本選項只記 Loading狀態。 
例如: [Loading java.lang.Object from /home/confsrv/jdk1.6.0_14/jre/lib/rt.jar]
-XX:-TraceClassResolution1.4.2引入,預設關閉列印所有靜態類,常量的程式碼引用位置。用於debug。 
例如: 
RESOLVE java.util.HashMap java.util.HashMap$Entry HashMap.java:209 
說明HashMap類的209行引用了靜態類 java.util.HashMap$Entry
-XX:-TraceClassUnloading預設關閉列印class的解除安裝資訊到stdout。記Unloaded狀態。
-XX:-TraceLoaderConstraintsJava1.6 引入,預設關閉列印class的裝載策略變化資訊到stdout。
例如:
[Adding new constraint for name: java/lang/String, loader[0]: sun/misc/Launcher$ExtClassLoader, loader[1]: ]
[Setting class object in existing constraint for name: [Ljava/lang/Object; and loader sun/misc/Launcher$ExtClassLoader ]
[Updating constraint for name org/xml/sax/InputSource, loader , by setting class object ]
[Extending constraint for name java/lang/Object by adding loader[15]: sun/reflect/DelegatingClassLoader ]
裝載策略變化是實現classloader隔離/名稱空間一致性的關鍵技術。
-XX:+PerfSaveDataToFile預設啟用當java程序因java.lang.OutOfMemoryError 異常或crashed 被強制終止後,生成一個堆快照檔案。
-XX:ParallelGCThreads=n預設值:隨JVM執行平臺不同而異配置並行收集器的執行緒數,即:同時多少個執行緒一起進行垃圾回收。此值最好配置與處理器數目相等。
-XX:+UseCompressedOops32位預設關閉,64位預設啟動使用compressed pointers。這個引數預設在64bit的環境下預設啟動,但是如果JVM的記憶體達到32G後,這個引數就會預設為不啟動,因為32G記憶體後,壓縮就沒有多大必要了,要管理那麼大的記憶體指標也需要很大的寬度了
-XX:+AlwaysPreTouch預設關閉在JVM 初始化時預先對Java堆進行摸底。
-XX:AllocatePrefetchDistance=n預設值取決於當前JVM 設定為物件分配設定預取距離。
-XX:InlineSmallCode=n預設值取決於當前JVM 設定當編譯的程式碼小於指定的值時,內聯編譯的程式碼。
-XX:MaxInlineSize=35預設值:35內聯方法的最大位元組數。
-XX:FreqInlineSize=n預設值取決於當前JVM 設定內聯頻繁執行的方法的最大位元組碼大小。
-XX:LoopUnrollLimit=n預設值取決於當前JVM 設定代表節點數目小於給定值時開啟迴圈體。
-XX:InitialTenuringThreshold=7預設值:7設定初始的物件在新生代中最大存活次數。
-XX:MaxTenuringThreshold=n預設值:15,最大值:15設定物件在新生代中最大的存活次數,最大值15,並行回收機制預設為15,CMS預設為4。
-Xloggc:<filename>預設關閉輸出GC 詳細日誌資訊至指定檔案。
-XX:-UseGCLogFileRotation預設關閉開啟GC 日誌檔案切分功能,前置選項 -Xloggc
-XX:NumberOfGClogFiles=1必須>=1,預設值:1設定切分GC 日誌檔案數量,檔案命名格式:.0, .1, ..., .n-1
-XX:GCLogFileSize=8K必須>=8K,預設值:8KGC日誌檔案切分大小。