Основные опции JVM для повышения производительности и отладки

Если вы являетесь Java-разработчиком или администратором Java приложения, вам поможет в работе знание того, что означают опции JVM, а также их важность и как они влияют на ваше приложение.

Обзор параметров JVM

Если говорить о параметрах JVM, то есть три типа параметров, которые вы можете включить в JVM: стандартные, нестандартные и расширенные параметры. Если вы используете расширенную опцию, вы всегда используете опцию с -XX. Точно так же, если вы применяете нестандартную опцию, вы используете -X. Стандартные опции ничего не добавляют к опции.

Какие параметры JVM используются вашим приложением?

Если приложение работает в Linux, вы можете использовать

ps -ef | grep java

для идентификации процесса Java и просмотра параметров JVM, напечатанных как аргументы процесса. Если в системе выполняется более одного Java-процесса, вам может потребоваться использовать ключевое слово, уникальное для вашего Java-приложения.

Если ваш аргумент слишком длинный, попробуйте использовать

ps -auxww | grep java

так как эта команда также покажет длинный список аргументов.

Имея список флагов JVM, вы можете получить представление о поведении любого Java-приложения, например Tomcat.

1. Размер кучи (heap) Java

-Xms - установить начальный размер кучи Java
-Xmx - установить максимальный размер кучи Java
-Xss - установить размер стека Java-потока (java thread stack)

-Xms - эта опция определяет начальный размер кучи для JVM, например, Xms2048m, что означает, что начальный размер кучи JVM составляет около 2 ГБ. Итак, когда JVM запускается, куча памяти будет очень большой. Это делается для предотвращения изменения размера во время запуска и увеличения времени запуска JVM.

-Xmx - этот параметр определяет максимальный размер кучи JVM, например, Xmx2048m, что означает, что максимальный размер кучи JVM будет составлять только 2 ГБ.

По сути, вы всегда будете иметь -Xms и -Xmx вместе.

2. Задание процента кучи

-XX:MaxHeapFreeRatio - устанавливает максимальный процент свободного пространства кучи после GC (Garbage Collecting, сборки мусора), чтобы избежать сжатия.

-XX:MinHeapFreeRatio - устанавливает минимальный процент свободного пространства кучи после GC, чтобы избежать расширения; для мониторинга использования кучи вы можете использовать JConsole.

3. Включить обмен данными класса

Укажите опцию Xshareclasses, чтобы включить общий доступ к данным класса в общем кэше классов. JVM подключается к существующему кэшу или создает кэш, если он не существует. У вас может быть несколько кэшей, и вы можете указать правильный кэш, добавив подопцию в опцию -Xshareclasses.

4. PermGen размер

Ранее параметры JVM определяли размер кучи памяти, но -XX:PermSize - для определения размера пространства PermGen, в котором сохраняются пул строк и метаданные класса. Этот параметр особенно эффективен для веб-сервера, такого как Tomcat, который часто загружает классы веб-приложения во время развертывания.

Кстати, стоит понимать, что пространство PermGen занято Metaspace в Java 8, и этот параметр неприменим, если вы работаете с JRE 8 JVM.

5. Распечатать GC (Garbage Collector)

-verbose:gc - регистрирует, запуски сборщика мусора и сколько времени они занимают.
-XX:+PrintGCDetails - включает в себя данные из -verbose:gc, но также добавляет информацию о размере нового поколения и более точных временных параметрах.
-XX:-PrintGCTimeStamps - печатать метки времени при сборке мусора.

Эти параметры JVM используются для включения ведения журнала сбора мусора, что очень эффективно для чувствительной к задержке операции. Обычно работа идет в системах, где ведется поиск задержек в микросекундах, но большая сборка мусора может длиться несколько миллисекунд.

Эта удобная опция подскажет вам важную статистику GC. Станет известно, будет ли это большая или небольшая сборка мусора, какой тип сборщика мусора применяется, как часто восстанавливается память, сколько времени он занимал и т.д.

6. Обработка ошибки "OutOfMemory"

Чтобы вызвать дамп кучи при нехватке памяти, вы можете использовать -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError

Эта опция JVM создает дамп стека, когда ваша JVM завершается с ошибкой OutOfMemory. Там нет никаких затрат, если ошибка OutOfMemory действительно не происходит. Этот флаг является обязательным для производственных систем, поскольку обычно это единственный способ глубоко определить проблему.

Дамп кучи будет установлен в "текущем каталоге" JVM по умолчанию. Если вы хотите создать дамп кучи в определенном каталоге, запустите

-XX:HeapDumpPath=[путь к каталогу дампа кучи]
-XX:+UseGCOverheadLimit
-XX:OnOutOfMemoryError="<cmd args>; <cmd args>"

Файл дампа кучи может быть огромного размера, вплоть до гигабайт, поэтому убедитесь, что целевая файловая система обеспечивает достаточную емкость.

Если мы хотим перезапустить сервер сразу после возникновения нехватки памяти, мы можем установить этот параметр с той же целью:

XX:OnOutOfMemoryError="shutdown -r"

7. Trace загрузки классов и выгрузки

-XX:+TraceClassLoading и -XX:+TraceClassUnloading - это две опции JVM, которые мы используем для печати информации журналов всякий раз, когда классы загружаются в JVM или выгружаются из JVM. Эти флаги JVM полезны, если у вас есть какой-либо тип утечки памяти, связанный с загрузчиком классов и есть подозрение, что классы не выгружаются или не собирается мусор.

8. Java classpath (путь к классу)

Говоря о Java Classpath а затем -Xbootclasspath определяет записи classpath, которые мы хотим загрузить без проверки. JVM проверяет все классы, которые она загружает, чтобы убедиться, что она не пытается разыменовать объект с помощью int, выталкивает дополнительные записи из стека или выталкивает слишком много, и так далее.

Помещение class в bootclasspath также снижает стоимость, но его следует использовать только тогда, когда вы знаете, что классы проверялись много раз раньше. В JRuby это сократило время запуска вдвое и более для простого скрипта.

9. Профилирование

Java профилирование - это процесс мониторинга различных параметров уровней JVM, таких как выполнение методов, выполнение потоков, сборка мусора и создание объектов. Java профилирование обеспечивает более точное представление о выполнении целевого приложения и использовании его ресурсов.

-Xprof
-Xrunhprof

10. 64-битная среда

В среде ОС, в которой установлены 32- и 64-разрядные пакеты, JVM автоматически выбирает 32-разрядные пакеты среды по умолчанию.

Если мы хотим установить 64-битную среду вручную, мы можем сделать это с помощью параметра -d . OS bit может быть 32 или 64.

Канал в Телеграм