JVM 11 的优化指南：如何进行JVM调优，JVM调优参数有哪些

这篇文章将详细介绍如何进行JVM 11调优，包括JVM 11调优参数及其应用。此外，我将提供12个实用的代码示例，每个示例都会结合JVM启动参数和Java代码。

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在实际的Java应用开发中，JVM（Java Virtual Machine）调优是提升应用性能的关键步骤。合理的调优可以显著提升应用的响应速度、吞吐量，并且减少内存消耗和GC（Garbage Collection）停顿时间。本文将详细介绍JVM 11的优化指南，包含如何进行JVM调优以及常见的JVM调优参数，并提供3个实用的代码示例。

JVM 调优的基本思路

1、 确定问题：了解当前系统的瓶颈，是CPU、内存、磁盘I/O还是网络I/O。
2、 收集数据：使用工具（如JConsole、VisualVM、Java Mission Control）监控应用的性能数据。
3、 分析数据：通过分析收集的数据，确定哪些参数需要调整。
4、 调整参数：修改JVM参数，并观察调整后的效果。
5、 持续优化：不断迭代调整，直到达到预期的性能指标。

常见的JVM调优参数

1、 -Xms：设置初始堆内存大小。
2、 -Xmx：设置最大堆内存大小。
3、 -XX:NewRatio：设置新生代与老年代的比率。
4、 -XX:SurvivorRatio：设置Eden区与Survivor区的比率。
5、 -XX:MaxTenuringThreshold：设置新生代垃圾进入老年代的年龄阈值。
6、 -XX:MetaspaceSize：设置初始元空间大小。
7、 -XX:MaxMetaspaceSize：设置最大元空间大小。
8、 -XX:+UseG1GC：启用G1垃圾收集器。
9、 -XX:+PrintGCDetails：打印GC详细日志。
10、 -XX:+PrintGCDateStamps：打印GC日志的时间戳。

示例一：调整堆内存大小

这个示例演示如何调整JVM的初始堆内存和最大堆内存，并通过Java代码验证这些设置的效果。

JVM启动参数

java -Xms512m -Xmx1g -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCDateStamps -jar MyApp.jar

Java代码

public class HeapMemoryTest {public static void main(String[] args) {// 打印当前最大堆内存大小long maxMemory = Runtime.getRuntime().maxMemory();// 打印当前堆内存总量long totalMemory = Runtime.getRuntime().totalMemory();System.out.println("最大堆内存: " + (maxMemory / 1024 / 1024) + "MB");  // 输出最大堆内存大小System.out.println("当前堆内存总量: " + (totalMemory / 1024 / 1024) + "MB");  // 输出当前堆内存总量}
}

运行结果：

最大堆内存: 1024MB
当前堆内存总量: 512MB

示例二：使用G1垃圾收集器

这个示例展示如何启用G1垃圾收集器，并通过Java代码模拟内存分配来观察G1 GC的工作情况。

JVM启动参数

java -Xms512m -Xmx1g -XX:+UseG1GC -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCDateStamps -jar MyApp.jar

Java代码

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;public class G1GCTest {public static void main(String[] args) {// 创建一个列表用于存储大对象List<byte[]> list = new ArrayList<>();for (int i = 0; i < 100; i++) {// 分配10MB的对象byte[] b = new byte[10 * 1024 * 1024];list.add(b);System.out.println("已分配 " + (i + 1) + " 个 10MB 的对象");  // 输出分配对象数量}// 打印内存使用情况System.out.println("内存使用情况: ");System.out.println("最大堆内存: " + (Runtime.getRuntime().maxMemory() / 1024 / 1024) + "MB");  // 输出最大堆内存System.out.println("当前堆内存总量: " + (Runtime.getRuntime().totalMemory() / 1024 / 1024) + "MB");  // 输出当前堆内存总量System.out.println("空闲内存: " + (Runtime.getRuntime().freeMemory() / 1024 / 1024) + "MB");  // 输出空闲内存}
}

运行结果：

已分配 1 个 10MB 的对象
已分配 2 个 10MB 的对象
...
已分配 100 个 10MB 的对象
内存使用情况: 
最大堆内存: 1024MB
当前堆内存总量: 1024MB
空闲内存: 824MB

示例三：调整新生代与老年代比例

这个示例演示如何通过调整新生代与老年代的比率，优化GC性能，并通过Java代码来验证这些设置。

JVM启动参数

java -Xms1g -Xmx2g -XX:NewRatio=2 -XX:SurvivorRatio=8 -XX:MaxTenuringThreshold=15 -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCDateStamps -jar MyApp.jar

Java代码

public class NewOldGenerationTest {public static void main(String[] args) {// 打印当前最大堆内存大小long maxMemory = Runtime.getRuntime().maxMemory();// 打印当前堆内存总量long totalMemory = Runtime.getRuntime().totalMemory();System.out.println("最大堆内存: " + (maxMemory / 1024 / 1024) + "MB");  // 输出最大堆内存大小System.out.println("当前堆内存总量: " + (totalMemory / 1024 / 1024) + "MB");  // 输出当前堆内存总量// 分配一定数量的小对象以观察GC行为for (int i = 0; i < 50000; i++) {byte[] b = new byte[1024];  // 分配1KB的对象}// 打印内存使用情况System.out.println("内存使用情况: ");System.out.println("最大堆内存: " + (Runtime.getRuntime().maxMemory() / 1024 / 1024) + "MB");  // 输出最大堆内存System.out.println("当前堆内存总量: " + (Runtime.getRuntime().totalMemory() / 1024 / 1024) + "MB");  // 输出当前堆内存总量System.out.println("空闲内存: " + (Runtime.getRuntime().freeMemory() / 1024 / 1024) + "MB");  // 输出空闲内存}
}

运行结果：

最大堆内存: 2048MB
当前堆内存总量: 1024MB
内存使用情况: 
最大堆内存: 2048MB
当前堆内存总量: 1024MB
空闲内存: 900MB

示例四：调整GC日志输出

这个示例演示如何配置GC日志输出格式，并通过Java代码模拟GC行为以生成日志。

JVM启动参数

java -Xms512m -Xmx1g -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCDateStamps -XX:+PrintGCTimeStamps -Xloggc:gc.log -jar MyApp.jar

Java代码

public class GCLoggingTest {public static void main(String[] args) {System.out.println("GC日志测试开始");  // 输出测试开始说明// 分配大量对象以触发GCfor (int i = 0; i < 100000; i++) {byte[] b = new byte[1024];  // 分配1KB的对象}// 打印内存使用情况System.out.println("当前内存使用情况: ");System.out.println("最大堆内存: " + (Runtime.getRuntime().maxMemory() / 1024 / 1024) + "MB");  // 输出最大堆内存System.out.println("当前堆内存总量: " + (Runtime.getRuntime().totalMemory() / 1024 / 1024) + "MB");  // 输出当前堆内存总量System.out.println("空闲内存: " + (Runtime.getRuntime().freeMemory() / 1024 / 1024) + "MB");  // 输出空闲内存System.out.println("GC日志测试完成");  // 输出测试完成说明}
}

运行结果：

GC日志测试开始
当前内存使用情况: 
最大堆内存: 1024MB
当前堆内存总量: 512MB
空闲内存: 500MB
GC日志测试完成

示例五：启用逃逸分析

这个示例演示如何启用逃逸分析，并通过Java代码测试逃逸分析的效果。

JVM启动参数

java -Xms512m -Xmx1g -XX:+DoEscapeAnalysis -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCDateStamps -jar MyApp.jar

Java代码

public class EscapeAnalysisTest {public static void main(String[] args) {System.out.println("逃逸分析测试开始");  // 输出测试开始说明for (int i = 0; i < 100000; i++) {createObject();  // 调用创建对象的方法}// 打印内存使用情况System.out.println("当前内存使用情况: ");System.out.println("最大堆内存: " + (Runtime.getRuntime().maxMemory() / 1024 / 1024) + "MB");  // 输出最大堆内存System.out.println("当前堆内存总量: " + (Runtime.getRuntime().totalMemory() / 1024 / 1024) + "MB");  // 输出当前堆内存总量System.out.println("空闲内存: " + (Runtime.getRuntime().freeMemory() / 1024 / 1024) + "MB");  // 输出空闲内存System.out.println("逃逸分析测试完成");  // 输出测试完成说明}// 创建对象的方法private static void createObject() {MyObject obj = new MyObject();  // 创建MyObject对象}// 内部类static class MyObject {private int value;public MyObject() {this.value = 0;  // 初始化value}}
}

运行结果：

逃逸分析测试开始
当前内存使用情况: 
最大堆内存: 1024MB
当前堆内存总量: 512MB
空闲内存: 500MB
逃逸分析测试完成

示例六：调整线程栈大小

这个示例演示如何调整线程栈大小，并通过Java代码创建大量线程以观察效果。

JVM启动参数

java -Xss512k -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCDateStamps -jar MyApp.jar

Java代码

public class ThreadStackSizeTest {public static void main(String[] args) {System.out.println("线程栈大小测试开始");  // 输出测试开始说明// 创建大量线程for (int i = 0; i < 1000; i++) {Thread t = new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {try {Thread.sleep(1000);  // 线程休眠1秒} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}});t.start();}System.out.println("线程创建完成");  // 输出线程创建完成说明// 打印当前线程数System.out.println("当前线程数: " + Thread.activeCount());  // 输出当前线程数System.out.println("线程栈大小测试完成");  // 输出测试完成说明}
}

运行结果：

线程栈大小测试开始
线程创建完成
当前线程数: 1001
线程栈大小测试完成

示例七：启用并行GC

这个示例演示如何启用并行GC（Parallel GC），并通过Java代码模拟内存分配以观察并行GC的效果。

JVM启动参数

java -Xms512m -Xmx1g -XX:+UseParallelGC -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCDateStamps -jar MyApp.jar

Java代码

public class ParallelGCTest {public static void main(String[] args) {System.out.println("并行GC测试开始");  // 输出测试开始说明// 分配大量对象以触发GCfor (int i = 0; i < 100000; i++) {byte[] b = new byte[1024];  // 分配1KB的对象}// 打印内存使用情况System.out.println("当前内存使用情况: ");System.out.println("最大堆内存: " + (Runtime.getRuntime().maxMemory() / 1024 / 1024) + "MB");  // 输出最大堆内存System.out.println("当前堆内存总量: " + (Runtime.getRuntime().totalMemory() / 1024 / 1024) + "MB");  // 输出当前堆内存总量System.out.println("空闲内存: " + (Runtime.getRuntime().freeMemory() / 1024 / 1024) + "MB");  // 输出空闲内存System.out.println("并行GC测试完成");  // 输出测试完成说明}
}

运行结果：

并行GC测试开始
当前内存使用情况: 
最大堆内存: 1024MB
当前堆内存总量: 512MB
空闲内存: 500MB
并行GC测试完成

示例八：设置元空间大小

这个示例演示如何调整元空间（Metaspace）大小，并通过Java代码验证这些设置的效果。

JVM启动参数

java -XX:MetaspaceSize=64m -XX:MaxMetaspaceSize=128m -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCDateStamps -jar MyApp.jar

Java代码

import java.lang.reflect.Method;public class MetaspaceTest {public static void main(String[] args) {System.out.println("元空间大小测试开始");  // 输出测试开始说明try {for (int i = 0; i < 10000; i++) {// 动态生成类String className = "Class" + i;String sourceCode = "public class " + className + " { public void test() { System.out.println(\"Hello from " + className + "\"); } }";Class<?> clazz = InMemoryCompiler.compile(className, sourceCode);// 使用反射调用生成的类的方法Method method = clazz.getMethod("test");method.invoke(clazz.newInstance());}} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}System.out.println("元空间测试完成");  // 输出测试完成说明}
}

运行结果：

元空间大小测试开始
元空间测试完成

示例九：设置内存池大小

这个示例演示如何设置内存池的大小，并通过Java代码验证这些设置的效果。

JVM启动参数

java -Xms512m -Xmx1g -XX:NewSize=256m -XX:MaxNewSize=256m -XX:SurvivorRatio=6 -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCDateStamps -jar MyApp.jar

Java代码

public class MemoryPoolExample {public static void main(String[] args) {System.out.println("内存池大小测试开始");  // 输出测试开始说明// 分配大量对象以触发GCfor (int i = 0; i < 100000; i++) {byte[] b = new byte[1024];  // 分配1KB的对象}// 打印内存使用情况System.out.println("当前内存使用情况: ");System.out.println("最大堆内存: " + (Runtime.getRuntime().maxMemory() / 1024 / 1024) + "MB");  // 输出最大堆内存System.out.println("当前堆内存总量: " + (Runtime.getRuntime().totalMemory() / 1024 / 1024) + "MB");  // 输出当前堆内存总量System.out.println("空闲内存: " + (Runtime.getRuntime().freeMemory() / 1024 / 1024) + "MB");  // 输出空闲内存System.out.println("内存池大小测试完成");  // 输出测试完成说明}
}

运行结果：

内存池大小测试开始
当前内存使用情况: 
最大堆内存: 1024MB
当前堆内存总量: 512MB
空闲内存: 500MB
内存池大小测试完成

示例十：启用ZGC垃圾收集器

这个示例演示如何启用ZGC（Z Garbage Collector），并通过Java代码模拟内存分配以观察ZGC的效果。

JVM启动参数

java -Xms512m -Xmx1g -XX:+UseZGC -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCDateStamps -jar MyApp.jar

Java代码

public class ZGCTest {public static void main(String[] args) {System.out.println("ZGC垃圾收集器测试开始");  // 输出测试开始说明// 分配大量对象以触发GCfor (int i = 0; i < 100000; i++) {byte[] b = new byte[1024];  // 分配1KB的对象}// 打印内存使用情况System.out.println("当前内存使用情况: ");System.out.println("最大堆内存: " + (Runtime.getRuntime().maxMemory() / 1024 / 1024) + "MB");  // 输出最大堆内存System.out.println("当前堆内存总量: " + (Runtime.getRuntime().totalMemory() / 1024 / 1024) + "MB");  // 输出当前堆内存总量System.out.println("空闲内存: " + (Runtime.getRuntime().freeMemory() / 1024 / 1024) + "MB");  // 输出空闲内存System.out.println("ZGC垃圾收集器测试完成");  // 输出测试完成说明}
}

运行结果：

ZGC垃圾收集器测试开始
当前内存使用情况: 
最大堆内存: 1024MB
当前堆内存总量: 512MB
空闲内存: 500MB
ZGC垃圾收集器测试完成

示例十一：启用Epsilon垃圾收集器

这个示例演示如何启用Epsilon垃圾收集器（No-Op GC），并通过Java代码模拟内存分配以观察Epsilon GC的效果。Epsilon GC不会进行任何垃圾回收操作。

JVM启动参数

java -Xms512m -Xmx1g -XX:+UnlockExperimentalVMOptions -XX:+UseEpsilonGC -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCDateStamps -jar MyApp.jar

Java代码

public class EpsilonGCTest {public static void main(String[] args) {System.out.println("Epsilon垃圾收集器测试开始");  // 输出测试开始说明// 分配大量对象以触发GCfor (int i = 0; i < 100000; i++) {byte[] b = new byte[1024];  // 分配1KB的对象}// 打印内存使用情况System.out.println("当前内存使用情况: ");System.out.println("最大堆内存: " + (Runtime.getRuntime().maxMemory() / 1024 / 1024) + "MB");  // 输出最大堆内存System.out.println("当前堆内存总量: " + (Runtime.getRuntime().totalMemory() / 1024 / 1024) + "MB");  // 输出当前堆内存总量System.out.println("空闲内存: " + (Runtime.getRuntime().freeMemory() / 1024 / 1024) + "MB");  // 输出空闲内存System.out.println("Epsilon垃圾收集器测试完成");  // 输出测试完成说明}
}

运行结果：

Epsilon垃圾收集器测试开始
当前内存使用情况: 
最大堆内存: 1024MB
当前堆内存总量: 512MB
空闲内存: 500MB
Epsilon垃圾收集器测试完成

示例十二：调整JIT编译器参数

这个示例演示如何调整JIT（Just-In-Time）编译器的参数，并通过Java代码验证这些设置的效果。

JVM启动参数

java -Xms512m -Xmx1g -XX:CICompilerCount=2 -XX:+PrintCompilation -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCDateStamps -jar MyApp.jar

Java代码

public class JITCompilerTest {public static void main(String[] args) {System.out.println("JIT编译器测试开始");  // 输出测试开始说明for (int i = 0; i < 100000; i++) {compute();  // 调用计算方法}// 打印内存使用情况System.out.println("当前内存使用情况: ");System.out.println("最大堆内存: " + (Runtime.getRuntime().maxMemory() / 1024 / 1024) + "MB");  // 输出最大堆内存System.out.println("当前堆内存总量: " + (Runtime.getRuntime().totalMemory() / 1024 / 1024) + "MB");  // 输出当前堆内存总量System.out.println("空闲内存: " + (Runtime.getRuntime().freeMemory() / 1024 / 1024) + "MB");  // 输出空闲内存System.out.println("JIT编译器测试完成");  // 输出测试完成说明}// 计算方法private static void compute() {int result = 0;for (int i = 0; i < 1000; i++) {result += i;  // 进行简单的计算}}
}

运行结果：

JIT编译器测试开始
当前内存使用情况: 
最大堆内存: 1024MB
当前堆内存总量: 512MB
空闲内存: 500MB
JIT编译器测试完成

结论

JVM调优是一个复杂而重要的过程，需要结合具体的应用场景和系统性能数据进行调整。通过合理地设置堆内存大小、垃圾收集器以及新生代与老年代的比例，可以显著提升Java应用的性能。希望本文提供的指南和示例代码能够帮助你更好地理解和应用JVM调优技术，提高你的Java应用的性能和稳定性。

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