Java虚拟机内存参数设置

chenchenchen

发布于 2022-03-09 12:04:38

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发布于 2022-03-09 12:04:38

前言

Java虚拟机(JVM)是一种抽象的计算机器。JVM是一个程序，对于编写在其中执行的程序来说，它看起来像一台机器。通过这种方式，Java程序被写入相同的接口和库集。针对特定操作系统的每个JVM实现都将Java编程指令转换为在本地操作系统上运行的指令和命令。通过这种方式，Java程序实现了平台独立性。

JVM按照其存储数据的内容将所需内存分配为堆区与非堆区两个部分。

所谓堆区即为通过new的方式创建的对象（类实例）所占用的内存空间；非堆区即为代码、常量、外部访问（如文件访问流所占资源）等。

Java垃圾回收器GC专门用于回收堆内存，而对于非堆区的资源就束手无策了，非堆区只能由开发人员管理。

按区域分类

按照配置区域分类可以分为两类：

配置堆区:-Xms 、-Xmx、-XX:newSize、-XX:MaxnewSize、-Xmn;

配置非堆区:-XX:PermSize、-XX:MaxPermSize

配置堆区参数

-Xms 、-Xmx、-Xmn、-XX:newSize、-XX:MaxnewSize

一般来讲对于堆区的内存分配只需要对下述两个参数进行合理配置即可

-Xms20M：表示java虚拟机堆区内存初始内存分配的大小为20M，必须以M为单位，通常为操作系统可用内存的1/64大小即可，ms是memory size的缩写。
-Xmx20M：表示java虚拟机堆区内存可被分配的最大上限为20M，必须以M为单位，通常为操作系统可用内存的1/4大小，maximum memory size的缩写。开发过程中通常会将 -Xms 与 -Xmx两个参数的配置相同的值，其目的是为了能够在java垃圾回收机制清理完堆区后不需要重新分隔计算堆区的大小而浪费资源。(PS：当初始堆占满后，会尝试进行GC，如果GC之后还不能得到足够的内存，那么就会扩展堆，如果-Xmx设置的太小，扩展堆就会失败，导致OutOfMemoryError错误提示)

但是如果想要进行更加精细的分配还可以对堆区内存进一步的细化。

这源于对堆区的进一步细化分：新生代、中生代、老生代。Java中每新new一个对象所占用的内存空间就是新生代的空间，当Java垃圾回收机制对堆区进行资源回收后，那些新生代中没有被回收的资源将被转移到中生代，中生代的被转移到老生代。

-XX:NewSize：设置新生代初始内存的大小，应该小于 -Xms的值；
-XX:MaxNewSize：设置新生代可被分配的内存的最大上限；当然这个值应该小于 -Xmx的值；
-Xmn20M：同时设置新生代初始内存和最大内存为20M，max new generation memory的缩写。也就是对 -XX:newSize、-XX:MaxnewSize两个参数的同时配置，即-XX:newSize = -XX:MaxnewSize = -Xmn，JDK1.4版本后支持。
-XX:MinHeapFreeRatio=40：设置堆空间的最小空闲比例。当堆空间的空闲内存小于这个数值时，jvm便会扩展堆空间。
-XX:MaxHeapFreeRatio=70：设置堆空间的最大空闲比例为70%。当堆空间的空闲内存大于这个数值时，jvm便会缩小堆空间。
-XX:NewRatio=2：设置老年代与新生代的比值为2:1，这意味着年轻代占整个堆的1/3，即老年代除以新生代大小，默认为2
-XX:SurviorRatio=8：新生代中eden区与survivor 区的比例，表示设置2个Survivor区：1个Eden区的大小比值为2:8，这意味着Survivor区占整个年轻代的1/5，这个参数默认为8
-XX:TargetSurvivorRatio：设置survivior 的使用率。当达到这个空间使用率时，会将对象送入老年代。

方法区参数配置

-XX:PermSize=10M：设置永久区的大小，必须以M为单位，表示非堆区初始内存分配大小，其缩写为permanent size（持久化内存），在jdk 8中已经被metaspace取代
-XX:MaxPermSize=64M：设置持久区最大值，必须以M为单位，默认为64M，表示对非堆区分配的内存的最大上限，在jdk 8中已经被metaspace取代

栈的容量配置

-Xss128k：表示设置虚拟机栈的大小为128k，stack size的缩写，默认1m。
-Xoss128k：表示设置本地方法栈的大小为128k。不过HotSpot并不区分虚拟机栈和本地方法栈，因此对于HotSpot来说这个参数是无效的

按规范分类

按规范，Java启动参数共分为三类：

其一是标准参数（-），所有的JVM实现都必须实现这些参数的功能，而且向后兼容；

其二是非标准参数（-X），默认jvm实现这些参数的功能，但是并不保证所有jvm实现都满足，且不保证向后兼容；

其三是非Stable，不稳定参数（-XX），此类参数各个jvm实现会有所不同，将来可能会随时取消，需要慎重使用；

标准参数

-verbose:class ：输出jvm载入类的相关信息，当jvm报告说找不到类或者类冲突时可此进行诊断。
-verbose:gc ：输出每次GC的相关情况。
-verbose:jni ：输出native方法调用的相关情况，一般用于诊断jni调用错误信息。

非标准参数，又称为扩展参数

-Xloggc:file：与-verbose:gc功能类似，只是将每次GC事件的相关情况记录到一个文件中，文件的位置最好在本地，以避免网络的潜在问题。若与verbose命令同时出现在命令行中，则以-Xloggc为准。
-Xprof：跟踪正运行的程序，并将跟踪数据在标准输出输出；适合于开发环境调试。

不稳定参数，用-XX作为前缀，在jvm中可能是不健壮的，SUN也不推荐使用，后续可能会在没有通知的情况下就直接取消了，但是这些参数中的确有很多是对我们很有用的。

回收器选择：

jvm中GC执行的三种方式，即串行、并行、并发；

串行（SerialGC）是jvm的默认GC方式，一般适用于小型应用和单处理器，算法比较简单，GC效率也较高，但可能会给应用带来停顿；
并行（ParallelGC）是指GC运行时，对应用程序运行没有影响，GC和app两者的线程在并发执行，这样可以最大限度不影响app的运行；
并发（ConcMarkSweepGC）是指多个线程并发执行GC，一般适用于多处理器系统中，可以提高GC的效率，但算法复杂，系统消耗较大；
-XX:+UseSerialGC:设置串行收集器
-XX:+UseParallelGC:设置并行收集器
-XX:+UseParalledlOldGC:设置并行年老代收集器，对Full GC启用并行，当-XX:-UseParallelGC启用时该项自动启用
-XX:+UseConcMarkSweepGC:设置并发收集器

并行收集器设置

-XX:ParallelGCThreads=n:设置并行收集器收集时使用的CPU数。并行收集线程数。
-XX:MaxGCPauseMillis=n:设置并行收集最大暂停时间
-XX:GCTimeRatio=n:设置垃圾回收时间占程序运行时间的百分比。公式为1/(1+n)

并发收集器设置

-XX:+CMSIncrementalMode:设置为增量模式。适用于单CPU情况。
-XX:ParallelGCThreads=n:设置并发收集器年轻代收集方式为并行收集时，使用的CPU数。并行收集线程数。

垃圾回收统计信息：

下面的命令可以与-Xloggc:file配合使用，把相关日志信息记录到文件以便分析。

-XX:-PrintGC 每次GC时打印相关信息输出形式：[GC 118250K->113543K(130112K), 0.0094143 secs] [Full GC 121376K->10414K(130112K), 0.0650971 secs]
-XX:-PrintGCDetails 每次GC时打印详细信息输出形式：[GC [DefNew: 8614K->781K(9088K), 0.0123035 secs] 118250K->113543K(130112K), 0.0124633 secs] [GC [DefNew: 8614K->8614K(9088K), 0.0000665 secs][Tenured: 112761K->10414K(121024K), 0.0433488 secs] 121376K->10414K(130112K), 0.0436268 secs]
-XX:-PrintGCTimeStamps 打印每次GC的时间戳输出形式：11.851: [GC 98328K->93620K(130112K), 0.0082960 secs]
-XX:+PrintGCApplicationConcurrentTime 打印每次垃圾回收前，程序未中断的执行时间。可与上面混合使用输出形式：Application time: 0.5291524 seconds
-XX:+PrintGCApplicationStoppedTime 打印垃圾回收期间程序暂停的时间。可与上面混合使用输出形式：Total time for which application threads were stopped: 0.0468229 seconds
-XX:PrintHeapAtGC 打印GC前后的详细堆栈信息

调试参数打印命令：

-XX:-CITime 打印消耗在JIT编译的时间
-XX:ErrorFile=./hs_err_pid<pid>.log 保存错误日志或者数据到文件中
-XX:-ExtendedDTraceProbes 开启solaris特有的dtrace探针
-XX:HeapDumpPath=./java_pid<pid>.hprof 指定导出堆信息时的路径或文件名
-XX:-HeapDumpOnOutOfMemoryError 让虚拟机在出现内存溢出异常OOM时Dump出当前的堆内存转储快照
-XX:OnError="<cmd args>;<cmd args>" 出现致命ERROR之后运行自定义命令
-XX:OnOutOfMemoryError="<cmd args>;<cmd args>" 当首次遭遇OOM时执行自定义命令
-XX:-PrintClassHistogram 遇到Ctrl-Break后打印类实例的柱状信息，与jmap -histo功能相同
-XX:-PrintConcurrentLocks 遇到Ctrl-Break后打印并发锁的相关信息，与jstack -l功能相同
-XX:-PrintCommandLineFlags 打印在命令行中出现过的标记
-XX:-PrintCompilation 当一个方法被编译时打印相关信息
-XX:-TraceClassLoading 跟踪类的加载信息
-XX:-TraceClassLoadingPreorder 跟踪被引用到的所有类的加载信息
-XX:-TraceClassResolution 跟踪常量池
-XX:-TraceClassUnloading 跟踪类的卸载信息
-XX:-TraceLoaderConstraints 跟踪类加载器约束的相关信息

行为参数：

-XX:-DisableExplicitGC 禁止调用System.gc()；但jvm的gc仍然有效
-XX:+MaxFDLimit 最大化文件描述符的数量限制
-XX:+ScavengeBeforeFullGC 新生代GC优先于Full GC执行
-XX:+UseGCOverheadLimit 在抛出OOM之前限制jvm耗费在GC上的时间比例
-XX:+UseThreadPriorities 启用本地线程优先级
-XX:+UseSpining：开启自旋锁
-XX:PreBlockSpin：更改自旋锁的自旋次数，使用这个参数必须先开启自旋锁

性能调优参数列表：

-XX:LargePageSizeInBytes=4m 设置用于Java堆的大页面尺寸
-XX:ReservedCodeCacheSize=32m 保留代码占用的内存容量
-XX:ThreadStackSize=512 设置线程栈大小，若为0则使用系统默认值
-XX:+UseLargePages 使用大页面内存
-Xnoclassgc：表示关闭JVM对类的垃圾回收
-XX:MaxDirectMemorySize :指定本机直接内存大小，如果不指定就表示和Java堆最大值(-Xmx)相同
-XX:PretenureSizeThreshold=3145728：表示对象大于3145728（3M）时直接进入老年代分配，这里只能以字节作为单位
-XX:MaxTenuringThreshold=1：表示对象年龄大于1，自动进入老年代
-XX:CompileThreshold=1000：表示一个方法被调用1000次之后，会被认为是热点代码，并触发即时编译

TLAB参数配置

Thread Local Allocation Buffer即线程本地分配缓存：一个线程专用的内存分配区域，是为了加速对象分配对象而生的。

每一个线程都会产生一个TLAB，该线程独享的工作区域，Java虚拟机使用这种TLAB区来避免多线程冲突问题，提高了对象分配的效率。

-XX:+UseTLAB（默认开启）：使用TLAB
-XX:TLABSize=64k（默认）：设置TLAB初始化大小
-XX:TLABRefillWasteFraction=64：设置维护进入TLAB空间的单个对象大小，它是一个比例值，默认为64，即如果对象大于整个空间的1/64，则在堆创建对象。
-XX:+ResizeTLAB：自调整TLABRefillWasteFraction阈值。
-XX:+PrintTLAB：查看TLAB信息

调优总结

1、年轻代大小选择

响应时间优先的应用：尽可能设大，直到接近系统的最低响应时间限制（根据实际情况选择）。在此种情况下，年轻代收集发生的频率也是最小的。同时，减少到达年老代的对象。
吞吐量优先的应用：尽可能的设置大，可能到达Gbit的程度。因为对响应时间没有要求，垃圾收集可以并行进行，一般适合8CPU以上的应用。

2、年老代大小选择

响应时间优先的应用：年老代使用并发收集器，所以其大小需要小心设置，一般要考虑并发会话率和会话持续时间等一些参数。如果堆设置小了，可以会造成内存碎片、高回收频率以及应用暂停而使用传统的标记清除方式；如果堆大了，则需要较长的收集时间。最优化的方案，一般需要参考以下数据获得：
- 并发垃圾收集信息
- 持久代并发收集次数
- 传统GC信息
- 花在年轻代和年老代回收上的时间比例

减少年轻代和年老代花费的时间，一般会提高应用的效率

3、吞吐量优先的应用：一般吞吐量优先的应用都有一个很大的年轻代和一个较小的年老代。原因是，这样可以尽可能回收掉大部分短期对象，减少中期的对象，而年老代尽存放长期存活对象。

4、较小堆引起的碎片问题因为年老代的并发收集器使用标记、清除算法，所以不会对堆进行压缩。当收集器回收时，他会把相邻的空间进行合并，这样可以分配给较大的对象。但是，当堆空间较小时，运行一段时间以后，就会出现“碎片”，如果并发收集器找不到足够的空间，那么并发收集器将会停止，然后使用传统的标记、清除方式进行回收。如果出现“碎片”，可能需要进行如下配置：

-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection：使用并发收集器时，开启对年老代的压缩。
-XX:CMSFullGCsBeforeCompaction=0：上面配置开启的情况下，这里设置多少次Full GC后，对年老代进行压缩

5、jvm的内存限制

windows2003是1612M

参数设置示例

-Xms128m -Xmx512m -XX:PermSize=128m -XX:MaxPermSize=512m

上面设置的参数就是堆初始化128M,最大堆内存是512M；方法区初始化分配内存128M,方法区最大上限是512M。

堆大小设置 JVM 中最大堆大小有三方面限制：相关操作系统的数据模型（32-bt还是64-bit）限制；系统的可用虚拟内存限制；系统的可用物理内存限制。32位系统下，一般限制在1.5G~2G；64为操作系统对内存无限制。我在Windows Server 2003 系统，3.5G物理内存，JDK5.0下测试，最大可设置为1478m。 典型设置：

java -Xmx3550m -Xms3550m -Xmn2g -Xss128k -Xmx3550m：设置JVM最大可用内存为3550M。 -Xms3550m：设置JVM促使内存为3550m。此值可以设置与-Xmx相同，以避免每次垃圾回收完成后JVM重新分配内存。 -Xmn2g：设置年轻代大小为2G。整个堆大小=年轻代大小 + 年老代大小 + 持久代大小。持久代一般固定大小为64m，所以增大年轻代后，将会减小年老代大小。此值对系统性能影响较大，Sun官方推荐配置为整个堆的3/8。 -Xss128k：设置每个线程的堆栈大小。JDK5.0以后每个线程堆栈大小为1M，以前每个线程堆栈大小为256K。更具应用的线程所需内存大小进行调整。在相同物理内存下，减小这个值能生成更多的线程。但是操作系统对一个进程内的线程数还是有限制的，不能无限生成，经验值在3000~5000左右。
java -Xmx3550m -Xms3550m -Xss128k -XX:NewRatio=4 -XX:SurvivorRatio=4 -XX:MaxPermSize=16m -XX:MaxTenuringThreshold=0 -XX:NewRatio=4:设置年轻代（包括Eden和两个Survivor区）与年老代的比值（除去持久代）。设置为4，则年轻代与年老代所占比值为1：4，年轻代占整个堆栈的1/5 -XX:SurvivorRatio=4：设置年轻代中Eden区与Survivor区的大小比值。设置为4，则两个Survivor区与一个Eden区的比值为2:4，一个Survivor区占整个年轻代的1/6 -XX:MaxPermSize=16m:设置持久代大小为16m。 -XX:MaxTenuringThreshold=0：设置垃圾最大年龄。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。对于年老代比较多的应用，可以提高效率。如果将此值设置为一个较大值，则年轻代对象会在Survivor区进行多次复制，这样可以增加对象再年轻代的存活时间，增加在年轻代即被回收的概论。

吞吐量优先的并行收集器如上文所述，并行收集器主要以到达一定的吞吐量为目标，适用于科学技术和后台处理等。 典型配置：

java -Xmx3800m -Xms3800m -Xmn2g -Xss128k -XX:+UseParallelGC -XX:ParallelGCThreads=20 -XX:+UseParallelGC：选择垃圾收集器为并行收集器。此配置仅对年轻代有效。即上述配置下，年轻代使用并发收集，而年老代仍旧使用串行收集。 -XX:ParallelGCThreads=20：配置并行收集器的线程数，即：同时多少个线程一起进行垃圾回收。此值最好配置与处理器数目相等。
java -Xmx3550m -Xms3550m -Xmn2g -Xss128k -XX:+UseParallelGC -XX:ParallelGCThreads=20 -XX:+UseParallelOldGC -XX:+UseParallelOldGC：配置年老代垃圾收集方式为并行收集。JDK6.0支持对年老代并行收集。
java -Xmx3550m -Xms3550m -Xmn2g -Xss128k -XX:+UseParallelGC -XX:MaxGCPauseMillis=100 -XX:MaxGCPauseMillis=100:设置每次年轻代垃圾回收的最长时间，如果无法满足此时间，JVM会自动调整年轻代大小，以满足此值。
java -Xmx3550m -Xms3550m -Xmn2g -Xss128k -XX:+UseParallelGC -XX:MaxGCPauseMillis=100-XX:+UseAdaptiveSizePolicy -XX:+UseAdaptiveSizePolicy：设置此选项后，并行收集器会自动选择年轻代区大小和相应的Survivor区比例，以达到目标系统规定的最低相应时间或者收集频率等，此值建议使用并行收集器时，一直打开。

响应时间优先的并发收集器如上文所述，并发收集器主要是保证系统的响应时间，减少垃圾收集时的停顿时间。适用于应用服务器、电信领域等。 典型配置：

java -Xmx3550m -Xms3550m -Xmn2g -Xss128k -XX:ParallelGCThreads=20 -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:+UseParNewGC -XX:+UseConcMarkSweepGC：设置年老代为并发收集。测试中配置这个以后，-XX:NewRatio=4的配置失效了，原因不明。所以，此时年轻代大小最好用-Xmn设置。 -XX:+UseParNewGC:设置年轻代为并行收集。可与CMS收集同时使用。JDK5.0以上，JVM会根据系统配置自行设置，所以无需再设置此值。
java -Xmx3550m -Xms3550m -Xmn2g -Xss128k -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:CMSFullGCsBeforeCompaction=5 -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection -XX:CMSFullGCsBeforeCompaction：由于并发收集器不对内存空间进行压缩、整理，所以运行一段时间以后会产生“碎片”，使得运行效率降低。此值设置运行多少次GC以后对内存空间进行压缩、整理。 -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection：打开对年老代的压缩。可能会影响性能，但是可以消除碎片

IDE设置虚拟机参数

右键类-->Run as-->Run Configurations...

Java Application里面选到自己的类，选择Arguments，VM arguments空白部分就可以设置虚拟机参数了。如果点击了Run Configurations没有出现自己的类的话也没关系，双击一下Java Application就好了