JVM篇： 运行时参数

JVM参数选项

官网地址：https://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/tools/windows/java.html

类型一：标准参数选项

特点：

• 比较稳定，后续版本基本不会变化
• 以 - 开头

通过 java -help 查看所有参数。

> java -help
用法: java [-options] class [args...]
           (执行类)
   或  java [-options] -jar jarfile [args...]
           (执行 jar 文件)
其中选项包括:
    -d32          使用 32 位数据模型 (如果可用)
    -d64          使用 64 位数据模型 (如果可用)
    -server       选择 "server" VM
                  默认 VM 是 server.
​
    -cp 
    -classpath 
                  用 ; 分隔的目录, JAR 档案
                  和 ZIP 档案列表, 用于搜索类文件。
    -D=
                  设置系统属性
    -verbose:[class|gc|jni]
                  启用详细输出
    -version      输出产品版本并退出
    -version:
                  警告: 此功能已过时, 将在
                  未来发行版中删除。
                  需要指定的版本才能运行
    -showversion  输出产品版本并继续
    -jre-restrict-search | -no-jre-restrict-search
                  警告: 此功能已过时, 将在
                  未来发行版中删除。
                  在版本搜索中包括/排除用户专用 JRE
    -? -help      输出此帮助消息
    -X            输出非标准选项的帮助
    -ea[:...|:]
    -enableassertions[:...|:]
                  按指定的粒度启用断言
    -da[:...|:]
    -disableassertions[:...|:]
                  禁用具有指定粒度的断言
    -esa | -enablesystemassertions
                  启用系统断言
    -dsa | -disablesystemassertions
                  禁用系统断言
    -agentlib:[=]
                  加载本机代理库 , 例如 -agentlib:hprof
                  另请参阅 -agentlib:jdwp=help 和 -agentlib:hprof=help
    -agentpath:[=]
                  按完整路径名加载本机代理库
    -javaagent:[=]
                  加载 Java 编程语言代理, 请参阅 java.lang.instrument
    -splash:
                  使用指定的图像显示启动屏幕
有关详细信息, 请参阅 http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/documentation/index.html。

Server 模式和 Client 模式

官网地址：https://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/guides/vm/server-class.html

Hotspot JVM 有两种模式，分别是 server 和 client，分别通过 -server 和 -client 模式设置

• 32 位系统上，默认使用 Client 类型的 JVM。要想使用 Server 模式，机器配置至少有 2 个以上的 CPU 和 2G 以上的物理内存。Client 模式适用于对内存要求较小的桌面应用程序，默认使用 Serial 串行垃圾收集器
• 64 位系统上，只支持 Server 模式的 JVM，适用于需要大内存的应用程序，默认使用并行垃圾收集器

如何知道系统默认使用的是那种模式呢？

通过 java -version 命令：可以看到 Server VM 字样，代表当前系统使用是 Server 模式。

> java -version
java version "1.8.0_201"
Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_201-b09)
Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.201-b09, mixed mode)

类型二：-X参数选项

特点：

• 非标准化参数
• 功能还是比较稳定的。但官方说后续版本可能会变更
• 以 -X 开头

通过 java -X 查看所有参数。

> java -X
    -Xmixed           混合模式执行 (默认)
    -Xint             仅解释模式执行
    -Xbootclasspath:
                      设置搜索路径以引导类和资源
    -Xbootclasspath/a:
                      附加在引导类路径末尾
    -Xbootclasspath/p:
                      置于引导类路径之前
    -Xdiag            显示附加诊断消息
    -Xnoclassgc       禁用类垃圾收集
    -Xincgc           启用增量垃圾收集
    -Xloggc:    将 GC 状态记录在文件中 (带时间戳)
    -Xbatch           禁用后台编译
    -Xms        设置初始 Java 堆大小
    -Xmx        设置最大 Java 堆大小
    -Xss        设置 Java 线程堆栈大小
    -Xprof            输出 cpu 配置文件数据
    -Xfuture          启用最严格的检查, 预期将来的默认值
    -Xrs              减少 Java/VM 对操作系统信号的使用 (请参阅文档)
    -Xcheck:jni       对 JNI 函数执行其他检查
    -Xshare:off       不尝试使用共享类数据
    -Xshare:auto      在可能的情况下使用共享类数据 (默认)
    -Xshare:on        要求使用共享类数据, 否则将失败。
    -XshowSettings    显示所有设置并继续
    -XshowSettings:all
                      显示所有设置并继续
    -XshowSettings:vm 显示所有与 vm 相关的设置并继续
    -XshowSettings:properties
                      显示所有属性设置并继续
    -XshowSettings:locale
                      显示所有与区域设置相关的设置并继续
​
-X 选项是非标准选项, 如有更改, 恕不另行通知。

JVM 的 JIT 编译模式相关的选项

• -Xint：禁用 JIT，所有字节码都被解释执行，这个模式的速度最慢的
• -Xcomp：所有字节码第一次使用就都被编译成本地代码，然后再执行
• -Xmixed：混合模式，默认模式，让 JIT 根据程序运行的情况，有选择地选择编译模式

-Xmx -Xms -Xss 属于 XX 参数吗？

• -Xms：设置初始 Java 堆大小,等价于 -XX:InitialHeapsize
• -Xmx：设置最大 Java 堆大小，等价于 -XX:MaxHeapSize
• -Xss：设置 Java 线程堆栈大小，等价于 -XX:ThreadStackSize

如何知道 JVM 默认使用的是混合模式呢？

同样地，通过 java -version 命令：可以看到 mixed mode 字样，代表当前系统使用的是混合模式。

类型三：-XX参数选项

特点：

• 非标准化参数
• 使用最多的参数类型
• 这类选项属于实验性，不稳定
• 以 -XX 开头

作用：用于开发和调式 JVM。

分类

Boolean 类型格式

语法：

• -XX:+：启用 option 属性
• -XX:-：禁用 option 属性

举例：

• -XX:+UseParallelGC 选择垃圾收集器为并行收集器
• -XX:+UseG1GC 表示启用 G1 收集器
• -XX:+UseAdaptiveSizePolicy 自动选择年轻代区大小和相应的 Survivor 区比例

说明：因为有的指令默认是开启的，所以可以使用-关闭

非 Boolean 类型格式（key-value 类型）

• 数值类型格式 -XX:=：

  设置 option 数值，number 表示数值，number 可以带上单位，比如: 'm'、'm' 表示兆，'k'、'k'表示 Kb，'g'、'G’ 表示 g（例如：32k 跟 32768 是一样的效果）。

  例如：

  • -XX:NewSize=1024m 表示设置新生代初始大小为 1024 兆
  • -XX:MaxGCPauseMillis=500 表示设置 GC 停顿时间：500 毫秒
  • -XX:GCTimeRatio=19 表示设置吞吐量
  • -XX:NewRatio=2 表示新生代与老年代的比例

• 非数值类型格式 -XX:=：设置 option 字符值

  例如：-XX:HeapDumpPath=/usr/local/heapdump.hprof 用来指定 heap 转存文件的存储路径。

特别的

-XX:+PrintFlagsFinal 参数：

• 输出所有参数的名称和默认值
• 默认不包括 Diagnostic 和 Experimental 的参数
• 可以配合 -XX:+UnlockDiagnosticVMOptions 和 -XX:UnlockExperimentalVMOptions 使用

添加JVM参数选项

Eclipse 和 Idea 中配置不必多说，在 Run Configurations 中 VM Options 中配置即可，大同小异。

运行 jar 包时添加

java -Xms100m -Xmx100m -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCDateStamps -XX:+PrintGCTimeStamps -jar demo.jar

Tomcat 运行 war 包中添加

Linux 下 catalina.sh 添加：

# Linux 下 catalina.sh 添加
JAVA_OPTS="-Xms512M -Xmx1024M"

Windows 下 catalina.bat 添加

# Windows 下 catalina.bat 添加
set "JAVA_OPTS=-Xms512M -Xmx1024M"

程序运行中添加

# 设置 Boolean 类型参数
jinfo -flag [+|-] 
​
# 设置非 Boolean 类型参数
jinfo -flag = 

常用的JVM参数选项

打印设置的XX选项及值

• -XX:+PrintCommandLineFlags：程序运行时 JVM 默认设置或用户手动设置的 XX 选项
• -XX:+PrintFlagsInitial：打印所有 XX 选项的默认值
• -XX:+PrintFlagsFinal：打印所有 XX 选项的实际值
• -XX:+PrintVMOptions：打印 JVM 的参数

堆、栈、方法区等内存大小设置

栈

-Xss128k 或 -XX:ThreadStackSize=128k：设置线程栈的大小为 128K。

堆

• -Xms2048m -XX:InitialHeapSize=2048m：设置 JVM 初始堆内存为 2048M
• -Xmx2048m -XX:MaxHeapSize=2048m：设置 JVM 最大堆内存为 2048M
• -Xmn2g -XX:NewSize=2g -XX:MaxNewSize=2g：设置年轻代大小为 2G，官方推荐配置为整个堆大小的 3/8
• -XX:SurvivorRatio=8：设置 Eden 区与 Survivor 区的比值，默认为 8
• -XX:NewRatio=2：设置老年代与年轻代的比例，默认为 2
• -XX:+UseAdaptiveSizePolicy：设置大小比例自适应，默认开启
• -XX:PretenureSizeThreadshold=1024：设置让大于此阈值的对象直接分配在老年代，单位为字节。只对 Serial、ParNew 收集器有效
• -XX:MaxTenuringThreshold=15：设置新生代晋升老年代的年龄限制，默认为 15。新生代每次 Minor GC 后，还存活的对象年龄 +1，当对象的年龄大于设置的这个值时就进入老年代
• -XX:+PrintTenuringDistribution：让 JVM 在每次 Minor GC 后打印出当前使用的 Survivor 中对象的年龄分布
• -XX:TargetSurvivorRatio：设置 Minor GC 结束后 Survivor 区占用空间的期望比例

说明：

虽然官方说 Eden 区与 Survivor 区的比值为 8:1:1，但是利用 Visual VM 工具看是 6:1:1，如果想真正达到 8:1:1，则需要显示赋值：-XX:SurvivorRatio=8。当然建议不用，因为 JVM 会自适应调整。

方法区

• -XX:MetaspaceSize / -XX:PermSize=256m：设置元空间/永久代初始值为 256M
• -XX:MaxMetaspaceSize / -XX:MaxPermSize=256m：设置元空间/永久代最大值为 256M
• -XX:+UseCompressedOops：使用压缩对象
• -XX:+UseCompressedClassPointers：使用压缩类指针
• -XX:CompressedClassSpaceSize：设置 Klass Metaspace 的大小，默认 1G

直接内存

-XX:MaxDirectMemorySize：指定 DirectMemory 容量，默认等于 Java 堆最大值。

OutOfMemory相关的选项

• -XX:+HeapDumpOnOutMemoryError：内存出现 OOM 时生成 Heap 转储文件，两者互斥
• -XX:+HeapDumpBeforeFullGC：出现 Full GC 时生成 Heap 转储文件，两者互斥
• -XX:HeapDumpPath=：指定 Heap 转储文件的存储路径，默认当前目录
• -XX:OnOutOfMemoryError=：指定可行性程序或脚本的路径，当发生 OOM 时执行脚本

垃圾收集器相关选项

首先需了解垃圾收集器之间的搭配使用关系：

• 红色虚线表示在 JDK8 时被 Deprecate，JDK9 时被删除
• 绿色虚线表示在 JDK14 时被 Deprecate
• 绿色虚框表示在 JDK9 时被 Deprecate，JDK14 时被删除

查看默认垃圾收集器

• XX:+PrintCommandLineFlags：查看命令行相关参数（包含使用的垃圾收集器)
• 使用命令行指令：jinfo - flag 相关垃圾回收器参数 进程ID

Serial 回收器

Serial 收集器作为 HotSpot 中 Client 模式下的默认新生代垃圾收集器。Serial Old 是运行在 Client 模式下默认的老年代的垃圾回收器。

-XX:+UseSerialGC：指定年轻代和老年代都使用串行收集器。等价于新生代用 Serial GC，且老年代用 Serial Old GC。可以获得最高的单线程收集效率。

ParNew 回收器

• -XX:+UseParNewGC：手动指定使用 ParNew 收集器执行内存回收任务。它表示年轻代使用并行收集器，不影响老年代

• -XX:ParallelGCThreads=N：设置年轻代并行收集器的线程数，默认开启和 CPU 数据相同的线程数

  一般地，最好与 CPU 数量相等，以避免过多的线程数影响垃圾收集性能。

Parallel 回收器

• -XX:+UseParallelGC：年轻代使用 Parallel Scavenge GC，互相激活

• -XX:+UseParallelOldGC：老年代使用 Parallel Old GC，互相激活

• -XX:ParallelGCThreads： 设置年轻代并行收集器的线程数。一般地，最好与 CPU 数量相等，以避免过多的线程数影响垃圾收集性能

  在默认情况下，当 CPU 数量小于 8 个，ParallelGCThreads 的值等于 CPU 数量。

  当 CPU 数量大于 8 个，ParallelGCThreads 的值等于 3 + [5 * CPU_Count] / 8]。

• -XX:MaxGCPauseMillis：设置垃圾收集器最大停顿时间（即 STW 的时间），单位是毫秒

  为了尽可能地把停顿时间控制在 MaxGCPauseMills 以内，收集器在工作时会调整 Java 堆大小或者其他一些参数。

  对于用户来讲，停顿时间越短体验越好；但是服务器端注重高并发，整体的吞吐量。

  所以服务器端适合 Parallel，进行控制。该参数使用需谨慎。

• -XX:GCTimeRatio：垃圾收集时间占总时间的比例（1 / (N＋1)），用于衡量吞吐量的大小

  取值范围（0,100），默认值 99，也就是垃圾回收时间不超过 1％。

  与前一个 -XX:MaxGCPauseMillis 参数有一定矛盾性。暂停时间越长，Radio 参数就容易超过设定的比例。

• -XX:+UseAdaptiveSizePolicy：设置 Parallel Scavenge 收集器具有 自适应调节策略

  在这种模式下，年轻代的大小、Eden 和 Survivor 的比例、晋升老年代的对象年龄等参数会被自动调整，以达到在堆大小、吞吐量和停顿时间之间的平衡点。

  在手动调优比较困难的场合，可以直接使用这种自适应的方式，仅指定虚拟机的最大堆、目标的吞吐量（GCTimeRatio）和停顿时间（MaxGCPauseMills），让虚拟机自己完成调优工作。

CMS 回收器

• -XX:+UseConcMarkSweepGC：年轻代使用 CMS GC

  开启该参数后会自动将 -XX：＋UseParNewGC 打开。即：ParNew（Young 区）+ CMS（Old 区）+ Serial Old 的组合。

• -XX:CMSInitiatingOccupanyFraction：设置堆内存使用率的阈值，一旦达到该阈值，便开始进行回收。JDK5 及以前版本的默认值为 68，JDK6 及以上版本默认值为 92％

  如果内存增长缓慢，则可以设置一个稍大的值，大的阈值可以有效降低 CMS 的触发频率，减少老年代回收的次数可以较为明显地改善应用程序性能。

  反之，如果应用程序内存使用率增长很快，则应该降低这个阈值，以避免频繁触发老年代串行收集器。

  因此通过该选项便可以有效降低 Fu1l GC 的执行次数。

• -XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly：是否动态可调，使 CMS 一直按 CMSInitiatingOccupancyFraction 设定的值启动

• -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection：用于指定在执行完 Full GC 后对内存空间进行压缩整理

  以此避免内存碎片的产生。不过由于内存压缩整理过程无法并发执行，所带来的问题就是停顿时间变得更长了。

• -XX:CMSFullGCsBeforeCompaction：设置在执行多少次 Full GC 后对内存空间进行压缩整理

• -XX:ParallelCMSThreads：设置 CMS 的线程数量

  CMS 默认启动的线程数是 (ParallelGCThreads + 3) / 4，ParallelGCThreads 是年轻代并行收集器的线程数。

  当 CPU 资源比较紧张时，受到 CMS 收集器线程的影响，应用程序的性能在垃圾回收阶段可能会非常糟糕。

• -XX:ConcGCThreads：设置并发垃圾收集的线程数，默认该值是基于 ParallelGCThreads 计算出来的

• -XX:+CMSScavengeBeforeRemark：强制在CMS Remark 阶段之前做一次 Minor GC，用于提高 remark 阶段的速度

• -XX:+CMSClassUnloadingEnable：如果有的话，启用回收 Perm 区（JDK8 之前）

• -XX:+CMSParallelInitialEnabled：用于开启 CMS initial-mark 阶段采用多线程的方式进行标记

  用于提高标记速度，在 Java8 开始已经默认开启

• -XX:+CMSParallelRemarkEnabled：用户开启 CMS remark 阶段采用多线程的方式进行重新标记，默认开启

• -XX:+ExplicitGCInvokesConcurrent、-XX:+ExplicitGCInvokesConcurrentAndUnloadsClasses：这两个参数用户指定 HotSpot 虚拟在执行 System.gc() 时使用 CMS 周期

• -XX:+CMSPrecleaningEnabled：指定 CMS 是否需要进行 Pre cleaning 阶段

JDK9 新特性：CMS 被标记为 Deprecate 了（JEP291）

如果对 JDK 9 及以上版本的 HotSpot 虚拟机使用参数 -XX:+UseConcMarkSweepGC 来开启 CMS 收集器的话，用户会收到一个警告信息，提示 CMS 未来将会被废弃。

JDK14 新特性：删除 CMS 垃圾回收器（JEP363），移除了 CMS 垃圾收集器，如果在 JDK14 中使用 -XX:+UseConcMarkSweepGC 的话，JVM 不会报错，只是给出一个 warning 信息，但是不会 exit。JVM 会自动回退以默认 GC 方式启动 JVM。

G1 回收器

• -XX:+UseG1GC：手动指定使用 G1 收集器执行内存回收任务
• -XX:G1HeapRegionSize：设置每个 Region 的大小

值是 2 的幂，范围是 1MB 到 32MB 之间，目标是根据最小的 Java 堆大小划分出约 2048 个区域。默认是堆内存的 1/2000。

• -XX:MaxGCPauseMillis：设置期望达到的最大 GC 停顿时间指标（JVM 会尽力实现，但不保证达到）。默认值是 200ms
• -XX:ParallelGCThread：设置 STW 时 GC 线程数的值。最多设置为 8
• -XX:ConcGCThreads：设置并发标记的线程数。将 n 设置为并行垃圾回收线程数（ParallelGCThreads）的 1/4 左右
• -XX:InitiatingHeapOccupancyPercent：设置触发并发 GC 周期的 Java 堆占用率阈值。超过此值，就触发 GC。默认值是 45
• -XX:G1NewSizePercent：新生代占用整个堆内存的最小百分比（默认 5％）
• -XX:G1MaxNewSizePercent：新生代占用整个堆内存的最大百分比（默认 60％）
• -XX:G1ReservePercent=10：保留内存区域，防止 to space（Survivor 中的 to 区）溢出

怎么选择垃圾回收器？

• 优先让 JVM 自适应，调整堆的大小
• 串行收集器：内存小于 100M；单核、单机程序，并且没有停顿时间的要求
• 并行收集器：多 CPU、高吞吐量、允许停顿时间超过 1 秒
• 并发收集器：多 CPU、追求低停顿时间、快速响应（比如延迟不能超过 1 秒，如互联网应用）
• 官方推荐 G1，性能高。现在互联网的项目，基本都是使用 G1

特别说明：

• 没有最好的收集器，更没有万能的收集器
• 调优永远是针对特定场景、特定需求，不存在一劳永逸的收集器

GC日志相关选项

• -XX:+PrintGC 或 -verbose:gc：打印简要日志信息

• -XX:+PrintGCDetails：在发生垃圾回收时打印内存回收详细的日志，并在进程退出时输出当前内存各区域分配情况（可独立使用）

• -XX:+PrintGCTimeStamps：打印程序启动到 GC 发生的时间，搭配 -XX:+PrintGCDetails 使用

• -XX:+PrintGCDateStamps：打印 GC 发生时的时间戳（以日期的形式，如2013-05-04T21:53:59.234+0800），搭配 -XX:+PrintGCDetails 使用

• -Xloggc:：输出 GC 导指定路径下的文件中

• -XX:+PrintHeapAtGC：打印 GC 前后的堆信息，如下图

  

• -XX:+TraceClassLoading：监控类的加载

• -XX:+PrintGCApplicationStoppedTime：打印 GC 时线程的停顿时间

• -XX:+PrintGCApplicationConcurrentTime：打印垃圾收集之前应用未中断的执行时间

• -XX:+PrintReferenceGC：打印回收了多少种不同引用类型的引用

• -XX:+PrintTenuringDistribution：打印 JVM 在每次 Minor GC 后当前使用的 Survivor 中对象的年龄分布

• -XX:+UseGCLogFileRotation：启用 GC 日志文件的自动转储

• -XX:NumberOfGCLogFiles=1：设置 GC 日志文件的循环数目

• -XX:GCLogFileSize=1M：设置 GC 日志文件的大小

其他参数

• -XX:+DisableExplicitGC：禁用 HotSpot 执行 System.gc()，默认禁用
• -XX:ReservedCodeCacheSize=[g|m|k]、-XX:InitialCodeCacheSize=[g|m|k]：指定代码缓存的大小
• -XX:+UseCodeCacheFlushing：放弃一些被编译的代码，避免代码缓存被占满时 JVM 切换到 interpreted-only 的情况
• -XX:+DoEscapeAnalysis：开启逃逸分析
• -XX:+UseBiasedLocking：开启偏向锁
• -XX:+UseLargePages：开启使用大页面
• -XX:+PrintTLAB：打印 TLAB 的使用情况
• -XX:TLABSize：设置 TLAB 大小

JVM所有参数总结

打印设置的 XX 选项及值

堆、栈、方法区等内存大小设置

栈

堆

方法区

直接内存

OutOfMemory 相关的选项

垃圾收集器相关选项

查看默认垃圾收集器

Serial 回收器

ParNew 回收器

Parallel 回收器

CMS 回收器

G1 回收器

通过Java代码获取JVM参数

Java 提供了 java.lang.management 包用于监视和管理 Java 虚拟机和 Java 运行时中的其他组件，它允许本地或远程监控和管理运行的 Java 虚拟机。其中 ManagementFactory 类较为常用，另外 Runtime 类可获取内存、CPU 核数等相关的数据。

通过使用这些 API，可以监控应用服务器的堆内存使用情况，设置一些阈值进行报警等处理。

public class MemoryMonitor {
    public static void main(String[] args) {
        MemoryMXBean memorymbean = ManagementFactory.getMemoryMXBean();
        MemoryUsage usage = memorymbean.getHeapMemoryUsage();
        System.out.println("INIT HEAP: " + usage.getInit() / 1024 / 1024 + "m");
        System.out.println("MAX HEAP: " + usage.getMax() / 1024 / 1024 + "m");
        System.out.println("USE HEAP: " + usage.getUsed() / 1024 / 1024 + "m");
        System.out.println("\nFull Information:");
        System.out.println("Heap Memory Usage: " + memorymbean.getHeapMemoryUsage());
        System.out.println("Non-Heap Memory Usage: " + memorymbean.getNonHeapMemoryUsage());
​
        System.out.println("=======================通过java来获取相关系统状态============================ ");
        System.out.println("当前堆内存大小totalMemory " + (int) Runtime.getRuntime().totalMemory() / 1024 / 1024 + "m"); // 当前堆内存大小
        System.out.println("空闲堆内存大小freeMemory " + (int) Runtime.getRuntime().freeMemory() / 1024 / 1024 + "m"); // 空闲堆内存大小
        System.out.println("最大可用总堆内存maxMemory " + Runtime.getRuntime().maxMemory() / 1024 / 1024 + "m"); // 最大可用总堆内存大小
    }
}