JVM内存模型与关键参数

内存区域划分：

  • 堆内存(Heap)：新生代(Eden, Survivor0, Survivor1) + 老年代(Old Generation)

  • 非堆内存：方法区(Metaspace)、JIT代码缓存、线程栈等

关键参数：

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7
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-Xms 初始堆大小
-Xmx 最大堆大小
-XX:NewRatio 新生代与老年代比例
-XX:SurvivorRatio Eden与Survivor区比例
-XX:MetaspaceSize 元空间初始大小
-XX:MaxMetaspaceSize 元空间最大大小
-XX:+UseConcMarkSweepGC 使用CMS收集器
-XX:+UseG1GC 使用G1收集器

垃圾回收机制

JVM通关指南（三）吃透JVM的垃圾回收机制 - GC

垃圾收集器类型：

  • 串行收集器：-XX:+UseSerialGC

  • 并行收集器：-XX:+UseParallelGC

  • CMS收集器：-XX:+UseConcMarkSweepGC

  • G1收集器：-XX:+UseG1GC

  • ZGC/Shenandoah：低延迟收集器

GC日志分析参数：

1
2
3
-XX:+PrintGCDetails
-XX:+PrintGCDateStamps
-Xloggc:<file-path>

性能调优方法论

调优流程

  1. 性能指标确立：吞吐量、延迟、内存占用

  2. 基准测试：使用JMH等工具建立基准

  3. 监控分析：收集GC日志、线程dump、堆dump

  4. 瓶颈定位：分析监控数据找出瓶颈

  5. 参数调整：针对性调整JVM参数

  6. 验证测试：验证调优效果

  7. 持续监控：生产环境持续观察

常用分析工具

  • 命令行工具：jstat, jmap, jstack, jcmd

  • 可视化工具：VisualVM, JConsole, JMC

  • 分析工具：MAT(Eclipse Memory Analyzer), GCViewer

  • APM工具：Arthas, SkyWalking, Pinpoint

性能调优具体案例

案例1：频繁Full GC问题

症状：

  • 系统运行一段时间后响应变慢

  • 监控显示Full GC频繁，每次回收后老年代占用仍然很高

分析步骤：

  1. 使用jstat -gcutil <pid> 1000观察GC情况

  2. 使用jmap -histo:live <pid>查看对象分布

  3. 发现大量缓存对象无法回收

解决方案：

  1. 增加堆大小：-Xms4g -Xmx4g

  2. 调整新生代比例：-XX:NewRatio=2

  3. 优化缓存实现，添加软引用或弱引用

  4. 添加GC日志监控

调优后：Full GC频率从每小时10+次降低到每天1-2次

案例2：内存泄漏诊断

症状：

  • 应用运行时间越长，内存占用越高

  • 最终OOM崩溃

诊断过程：

  1. 配置-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:HeapDumpPath=/path/to/dump

  2. 发生OOM后获取堆转储文件

  3. 使用MAT分析，发现某个静态Map持续增长未清理

解决方案：

  1. 修复代码中的静态集合误用

  2. 实现缓存淘汰策略

  3. 添加内存监控告警

案例3：高并发系统GC优化

症状：

  • 高并发时段响应延迟高

  • Young GC频繁且停顿时间长

调优方案：

  1. 切换为G1收集器：-XX:+UseG1GC

  2. 设置最大GC停顿目标：-XX:MaxGCPauseMillis=200

  3. 增加并行GC线程数：-XX:ParallelGCThreads=8

  4. 调整Region大小：-XX:G1HeapRegionSize=8m

效果：平均GC停顿时间从300ms降低到150ms，系统吞吐量提升30%

高级调优技巧

针对不同应用的调优策略

Web应用：

  • 关注会话对象管理

  • 优化Servlet容器配置

  • 合理设置堆大小与年轻代比例

大数据处理：

  • 大堆设置与GC选择

  • 对象复用与序列化优化

  • 堆外内存管理

微服务：

  • 容器环境下的内存限制

  • 快速启动优化

  • 低内存占用配置

容器环境调优

  • 设置容器感知：-XX:+UseContainerSupport

  • 配置资源限制：-XX:MaxRAMPercentage=75.0

  • 避免交换：-XX:+UseContainerCpuShares -XX:+PreferContainerQuotaForCPUCount

JIT编译优化

  • 方法内联：-XX:+Inline

  • 编译阈值调整：-XX:CompileThreshold=10000

  • 分层编译：-XX:+TieredCompilation

持续性能管理

  1. 建立性能基准

  2. 实施监控告警

  3. 定期性能测试

  4. 建立性能回归测试套件

  5. 文档化调优记录