這篇文章將詳細(xì)介紹如何進(jìn)行JVM 11調(diào)優(yōu)，包括JVM 11調(diào)優(yōu)參數(shù)及其應(yīng)用。此外，我將提供12個實(shí)用的代碼示例，每個示例都會結(jié)合JVM啟動參數(shù)和Java代碼。

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在實(shí)際的Java應(yīng)用開發(fā)中，JVM（Java Virtual Machine）調(diào)優(yōu)是提升應(yīng)用性能的關(guān)鍵步驟。合理的調(diào)優(yōu)可以顯著提升應(yīng)用的響應(yīng)速度、吞吐量，并且減少內(nèi)存消耗和GC（Garbage Collection）停頓時間。本文將詳細(xì)介紹JVM 11的優(yōu)化指南，包含如何進(jìn)行JVM調(diào)優(yōu)以及常見的JVM調(diào)優(yōu)參數(shù)，并提供3個實(shí)用的代碼示例。

JVM 調(diào)優(yōu)的基本思路

1、 確定問題：了解當(dāng)前系統(tǒng)的瓶頸，是CPU、內(nèi)存、磁盤I/O還是網(wǎng)絡(luò)I/O。
2、 收集數(shù)據(jù)：使用工具（如JConsole、VisualVM、Java Mission Control）監(jiān)控應(yīng)用的性能數(shù)據(jù)。
3、 分析數(shù)據(jù)：通過分析收集的數(shù)據(jù)，確定哪些參數(shù)需要調(diào)整。
4、 調(diào)整參數(shù)：修改JVM參數(shù)，并觀察調(diào)整后的效果。
5、 持續(xù)優(yōu)化：不斷迭代調(diào)整，直到達(dá)到預(yù)期的性能指標(biāo)。

常見的JVM調(diào)優(yōu)參數(shù)

1、 -Xms：設(shè)置初始堆內(nèi)存大小。
2、 -Xmx：設(shè)置最大堆內(nèi)存大小。
3、 -XX:NewRatio：設(shè)置新生代與老年代的比率。
4、 -XX:SurvivorRatio：設(shè)置Eden區(qū)與Survivor區(qū)的比率。
5、 -XX:MaxTenuringThreshold：設(shè)置新生代垃圾進(jìn)入老年代的年齡閾值。
6、 -XX:MetaspaceSize：設(shè)置初始元空間大小。
7、 -XX:MaxMetaspaceSize：設(shè)置最大元空間大小。
8、 -XX:+UseG1GC：啟用G1垃圾收集器。
9、 -XX:+PrintGCDetails：打印GC詳細(xì)日志。
10、 -XX:+PrintGCDateStamps：打印GC日志的時間戳。

示例一：調(diào)整堆內(nèi)存大小

這個示例演示如何調(diào)整JVM的初始堆內(nèi)存和最大堆內(nèi)存，并通過Java代碼驗(yàn)證這些設(shè)置的效果。

JVM啟動參數(shù)

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

Java代碼

public class HeapMemoryTest {public static void main(String[] args) {// 打印當(dāng)前最大堆內(nèi)存大小long maxMemory = Runtime.getRuntime().maxMemory();// 打印當(dāng)前堆內(nèi)存總量long totalMemory = Runtime.getRuntime().totalMemory();System.out.println("最大堆內(nèi)存: " + (maxMemory / 1024 / 1024) + "MB");  // 輸出最大堆內(nèi)存大小System.out.println("當(dāng)前堆內(nèi)存總量: " + (totalMemory / 1024 / 1024) + "MB");  // 輸出當(dāng)前堆內(nèi)存總量}
}

運(yùn)行結(jié)果：

最大堆內(nèi)存: 1024MB
當(dāng)前堆內(nèi)存總量: 512MB

示例二：使用G1垃圾收集器

這個示例展示如何啟用G1垃圾收集器，并通過Java代碼模擬內(nèi)存分配來觀察G1 GC的工作情況。

JVM啟動參數(shù)

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

Java代碼

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;public class G1GCTest {public static void main(String[] args) {// 創(chuàng)建一個列表用于存儲大對象List<byte[]> list = new ArrayList<>();for (int i = 0; i < 100; i++) {// 分配10MB的對象byte[] b = new byte[10 * 1024 * 1024];list.add(b);System.out.println("已分配 " + (i + 1) + " 個 10MB 的對象");  // 輸出分配對象數(shù)量}// 打印內(nèi)存使用情況System.out.println("內(nèi)存使用情況: ");System.out.println("最大堆內(nèi)存: " + (Runtime.getRuntime().maxMemory() / 1024 / 1024) + "MB");  // 輸出最大堆內(nèi)存System.out.println("當(dāng)前堆內(nèi)存總量: " + (Runtime.getRuntime().totalMemory() / 1024 / 1024) + "MB");  // 輸出當(dāng)前堆內(nèi)存總量System.out.println("空閑內(nèi)存: " + (Runtime.getRuntime().freeMemory() / 1024 / 1024) + "MB");  // 輸出空閑內(nèi)存}
}

運(yùn)行結(jié)果：

已分配 1 個 10MB 的對象
已分配 2 個 10MB 的對象
...
已分配 100 個 10MB 的對象
內(nèi)存使用情況: 
最大堆內(nèi)存: 1024MB
當(dāng)前堆內(nèi)存總量: 1024MB
空閑內(nèi)存: 824MB

示例三：調(diào)整新生代與老年代比例

這個示例演示如何通過調(diào)整新生代與老年代的比率，優(yōu)化GC性能，并通過Java代碼來驗(yàn)證這些設(shè)置。

JVM啟動參數(shù)

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

Java代碼

public class NewOldGenerationTest {public static void main(String[] args) {// 打印當(dāng)前最大堆內(nèi)存大小long maxMemory = Runtime.getRuntime().maxMemory();// 打印當(dāng)前堆內(nèi)存總量long totalMemory = Runtime.getRuntime().totalMemory();System.out.println("最大堆內(nèi)存: " + (maxMemory / 1024 / 1024) + "MB");  // 輸出最大堆內(nèi)存大小System.out.println("當(dāng)前堆內(nèi)存總量: " + (totalMemory / 1024 / 1024) + "MB");  // 輸出當(dāng)前堆內(nèi)存總量// 分配一定數(shù)量的小對象以觀察GC行為for (int i = 0; i < 50000; i++) {byte[] b = new byte[1024];  // 分配1KB的對象}// 打印內(nèi)存使用情況System.out.println("內(nèi)存使用情況: ");System.out.println("最大堆內(nèi)存: " + (Runtime.getRuntime().maxMemory() / 1024 / 1024) + "MB");  // 輸出最大堆內(nèi)存System.out.println("當(dāng)前堆內(nèi)存總量: " + (Runtime.getRuntime().totalMemory() / 1024 / 1024) + "MB");  // 輸出當(dāng)前堆內(nèi)存總量System.out.println("空閑內(nèi)存: " + (Runtime.getRuntime().freeMemory() / 1024 / 1024) + "MB");  // 輸出空閑內(nèi)存}
}

運(yùn)行結(jié)果：

最大堆內(nèi)存: 2048MB
當(dāng)前堆內(nèi)存總量: 1024MB
內(nèi)存使用情況: 
最大堆內(nèi)存: 2048MB
當(dāng)前堆內(nèi)存總量: 1024MB
空閑內(nèi)存: 900MB

示例四：調(diào)整GC日志輸出

這個示例演示如何配置GC日志輸出格式，并通過Java代碼模擬GC行為以生成日志。

JVM啟動參數(shù)

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

Java代碼

public class GCLoggingTest {public static void main(String[] args) {System.out.println("GC日志測試開始");  // 輸出測試開始說明// 分配大量對象以觸發(fā)GCfor (int i = 0; i < 100000; i++) {byte[] b = new byte[1024];  // 分配1KB的對象}// 打印內(nèi)存使用情況System.out.println("當(dāng)前內(nèi)存使用情況: ");System.out.println("最大堆內(nèi)存: " + (Runtime.getRuntime().maxMemory() / 1024 / 1024) + "MB");  // 輸出最大堆內(nèi)存System.out.println("當(dāng)前堆內(nèi)存總量: " + (Runtime.getRuntime().totalMemory() / 1024 / 1024) + "MB");  // 輸出當(dāng)前堆內(nèi)存總量System.out.println("空閑內(nèi)存: " + (Runtime.getRuntime().freeMemory() / 1024 / 1024) + "MB");  // 輸出空閑內(nèi)存System.out.println("GC日志測試完成");  // 輸出測試完成說明}
}

運(yùn)行結(jié)果：

GC日志測試開始
當(dāng)前內(nèi)存使用情況: 
最大堆內(nèi)存: 1024MB
當(dāng)前堆內(nèi)存總量: 512MB
空閑內(nèi)存: 500MB
GC日志測試完成

示例五：啟用逃逸分析

這個示例演示如何啟用逃逸分析，并通過Java代碼測試逃逸分析的效果。

JVM啟動參數(shù)

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

Java代碼

public class EscapeAnalysisTest {public static void main(String[] args) {System.out.println("逃逸分析測試開始");  // 輸出測試開始說明for (int i = 0; i < 100000; i++) {createObject();  // 調(diào)用創(chuàng)建對象的方法}// 打印內(nèi)存使用情況System.out.println("當(dāng)前內(nèi)存使用情況: ");System.out.println("最大堆內(nèi)存: " + (Runtime.getRuntime().maxMemory() / 1024 / 1024) + "MB");  // 輸出最大堆內(nèi)存System.out.println("當(dāng)前堆內(nèi)存總量: " + (Runtime.getRuntime().totalMemory() / 1024 / 1024) + "MB");  // 輸出當(dāng)前堆內(nèi)存總量System.out.println("空閑內(nèi)存: " + (Runtime.getRuntime().freeMemory() / 1024 / 1024) + "MB");  // 輸出空閑內(nèi)存System.out.println("逃逸分析測試完成");  // 輸出測試完成說明}// 創(chuàng)建對象的方法private static void createObject() {MyObject obj = new MyObject();  // 創(chuàng)建MyObject對象}// 內(nèi)部類static class MyObject {private int value;public MyObject() {this.value = 0;  // 初始化value}}
}

運(yùn)行結(jié)果：

逃逸分析測試開始
當(dāng)前內(nèi)存使用情況: 
最大堆內(nèi)存: 1024MB
當(dāng)前堆內(nèi)存總量: 512MB
空閑內(nèi)存: 500MB
逃逸分析測試完成

示例六：調(diào)整線程棧大小

這個示例演示如何調(diào)整線程棧大小，并通過Java代碼創(chuàng)建大量線程以觀察效果。

JVM啟動參數(shù)

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

Java代碼

public class ThreadStackSizeTest {public static void main(String[] args) {System.out.println("線程棧大小測試開始");  // 輸出測試開始說明// 創(chuàng)建大量線程for (int i = 0; i < 1000; i++) {Thread t = new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {try {Thread.sleep(1000);  // 線程休眠1秒} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}});t.start();}System.out.println("線程創(chuàng)建完成");  // 輸出線程創(chuàng)建完成說明// 打印當(dāng)前線程數(shù)System.out.println("當(dāng)前線程數(shù): " + Thread.activeCount());  // 輸出當(dāng)前線程數(shù)System.out.println("線程棧大小測試完成");  // 輸出測試完成說明}
}

運(yùn)行結(jié)果：

線程棧大小測試開始
線程創(chuàng)建完成
當(dāng)前線程數(shù): 1001
線程棧大小測試完成

示例七：啟用并行GC

這個示例演示如何啟用并行GC（Parallel GC），并通過Java代碼模擬內(nèi)存分配以觀察并行GC的效果。

JVM啟動參數(shù)

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

Java代碼

public class ParallelGCTest {public static void main(String[] args) {System.out.println("并行GC測試開始");  // 輸出測試開始說明// 分配大量對象以觸發(fā)GCfor (int i = 0; i < 100000; i++) {byte[] b = new byte[1024];  // 分配1KB的對象}// 打印內(nèi)存使用情況System.out.println("當(dāng)前內(nèi)存使用情況: ");System.out.println("最大堆內(nèi)存: " + (Runtime.getRuntime().maxMemory() / 1024 / 1024) + "MB");  // 輸出最大堆內(nèi)存System.out.println("當(dāng)前堆內(nèi)存總量: " + (Runtime.getRuntime().totalMemory() / 1024 / 1024) + "MB");  // 輸出當(dāng)前堆內(nèi)存總量System.out.println("空閑內(nèi)存: " + (Runtime.getRuntime().freeMemory() / 1024 / 1024) + "MB");  // 輸出空閑內(nèi)存System.out.println("并行GC測試完成");  // 輸出測試完成說明}
}

運(yùn)行結(jié)果：

并行GC測試開始
當(dāng)前內(nèi)存使用情況: 
最大堆內(nèi)存: 1024MB
當(dāng)前堆內(nèi)存總量: 512MB
空閑內(nèi)存: 500MB
并行GC測試完成

示例八：設(shè)置元空間大小

這個示例演示如何調(diào)整元空間（Metaspace）大小，并通過Java代碼驗(yàn)證這些設(shè)置的效果。

JVM啟動參數(shù)

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

Java代碼

import java.lang.reflect.Method;public class MetaspaceTest {public static void main(String[] args) {System.out.println("元空間大小測試開始");  // 輸出測試開始說明try {for (int i = 0; i < 10000; i++) {// 動態(tài)生成類String className = "Class" + i;String sourceCode = "public class " + className + " { public void test() { System.out.println(\"Hello from " + className + "\"); } }";Class<?> clazz = InMemoryCompiler.compile(className, sourceCode);// 使用反射調(diào)用生成的類的方法Method method = clazz.getMethod("test");method.invoke(clazz.newInstance());}} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}System.out.println("元空間測試完成");  // 輸出測試完成說明}
}

運(yùn)行結(jié)果：

元空間大小測試開始
元空間測試完成

示例九：設(shè)置內(nèi)存池大小

這個示例演示如何設(shè)置內(nèi)存池的大小，并通過Java代碼驗(yàn)證這些設(shè)置的效果。

JVM啟動參數(shù)

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

Java代碼

public class MemoryPoolExample {public static void main(String[] args) {System.out.println("內(nèi)存池大小測試開始");  // 輸出測試開始說明// 分配大量對象以觸發(fā)GCfor (int i = 0; i < 100000; i++) {byte[] b = new byte[1024];  // 分配1KB的對象}// 打印內(nèi)存使用情況System.out.println("當(dāng)前內(nèi)存使用情況: ");System.out.println("最大堆內(nèi)存: " + (Runtime.getRuntime().maxMemory() / 1024 / 1024) + "MB");  // 輸出最大堆內(nèi)存System.out.println("當(dāng)前堆內(nèi)存總量: " + (Runtime.getRuntime().totalMemory() / 1024 / 1024) + "MB");  // 輸出當(dāng)前堆內(nèi)存總量System.out.println("空閑內(nèi)存: " + (Runtime.getRuntime().freeMemory() / 1024 / 1024) + "MB");  // 輸出空閑內(nèi)存System.out.println("內(nèi)存池大小測試完成");  // 輸出測試完成說明}
}

運(yùn)行結(jié)果：

內(nèi)存池大小測試開始
當(dāng)前內(nèi)存使用情況: 
最大堆內(nèi)存: 1024MB
當(dāng)前堆內(nèi)存總量: 512MB
空閑內(nèi)存: 500MB
內(nèi)存池大小測試完成

示例十：啟用ZGC垃圾收集器

這個示例演示如何啟用ZGC（Z Garbage Collector），并通過Java代碼模擬內(nèi)存分配以觀察ZGC的效果。

JVM啟動參數(shù)

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

Java代碼

public class ZGCTest {public static void main(String[] args) {System.out.println("ZGC垃圾收集器測試開始");  // 輸出測試開始說明// 分配大量對象以觸發(fā)GCfor (int i = 0; i < 100000; i++) {byte[] b = new byte[1024];  // 分配1KB的對象}// 打印內(nèi)存使用情況System.out.println("當(dāng)前內(nèi)存使用情況: ");System.out.println("最大堆內(nèi)存: " + (Runtime.getRuntime().maxMemory() / 1024 / 1024) + "MB");  // 輸出最大堆內(nèi)存System.out.println("當(dāng)前堆內(nèi)存總量: " + (Runtime.getRuntime().totalMemory() / 1024 / 1024) + "MB");  // 輸出當(dāng)前堆內(nèi)存總量System.out.println("空閑內(nèi)存: " + (Runtime.getRuntime().freeMemory() / 1024 / 1024) + "MB");  // 輸出空閑內(nèi)存System.out.println("ZGC垃圾收集器測試完成");  // 輸出測試完成說明}
}

運(yùn)行結(jié)果：

ZGC垃圾收集器測試開始
當(dāng)前內(nèi)存使用情況: 
最大堆內(nèi)存: 1024MB
當(dāng)前堆內(nèi)存總量: 512MB
空閑內(nèi)存: 500MB
ZGC垃圾收集器測試完成

示例十一：啟用Epsilon垃圾收集器

這個示例演示如何啟用Epsilon垃圾收集器（No-Op GC），并通過Java代碼模擬內(nèi)存分配以觀察Epsilon GC的效果。Epsilon GC不會進(jìn)行任何垃圾回收操作。

JVM啟動參數(shù)

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

Java代碼

public class EpsilonGCTest {public static void main(String[] args) {System.out.println("Epsilon垃圾收集器測試開始");  // 輸出測試開始說明// 分配大量對象以觸發(fā)GCfor (int i = 0; i < 100000; i++) {byte[] b = new byte[1024];  // 分配1KB的對象}// 打印內(nèi)存使用情況System.out.println("當(dāng)前內(nèi)存使用情況: ");System.out.println("最大堆內(nèi)存: " + (Runtime.getRuntime().maxMemory() / 1024 / 1024) + "MB");  // 輸出最大堆內(nèi)存System.out.println("當(dāng)前堆內(nèi)存總量: " + (Runtime.getRuntime().totalMemory() / 1024 / 1024) + "MB");  // 輸出當(dāng)前堆內(nèi)存總量System.out.println("空閑內(nèi)存: " + (Runtime.getRuntime().freeMemory() / 1024 / 1024) + "MB");  // 輸出空閑內(nèi)存System.out.println("Epsilon垃圾收集器測試完成");  // 輸出測試完成說明}
}

運(yùn)行結(jié)果：

Epsilon垃圾收集器測試開始
當(dāng)前內(nèi)存使用情況: 
最大堆內(nèi)存: 1024MB
當(dāng)前堆內(nèi)存總量: 512MB
空閑內(nèi)存: 500MB
Epsilon垃圾收集器測試完成

示例十二：調(diào)整JIT編譯器參數(shù)

這個示例演示如何調(diào)整JIT（Just-In-Time）編譯器的參數(shù)，并通過Java代碼驗(yàn)證這些設(shè)置的效果。

JVM啟動參數(shù)

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

Java代碼

public class JITCompilerTest {public static void main(String[] args) {System.out.println("JIT編譯器測試開始");  // 輸出測試開始說明for (int i = 0; i < 100000; i++) {compute();  // 調(diào)用計算方法}// 打印內(nèi)存使用情況System.out.println("當(dāng)前內(nèi)存使用情況: ");System.out.println("最大堆內(nèi)存: " + (Runtime.getRuntime().maxMemory() / 1024 / 1024) + "MB");  // 輸出最大堆內(nèi)存System.out.println("當(dāng)前堆內(nèi)存總量: " + (Runtime.getRuntime().totalMemory() / 1024 / 1024) + "MB");  // 輸出當(dāng)前堆內(nèi)存總量System.out.println("空閑內(nèi)存: " + (Runtime.getRuntime().freeMemory() / 1024 / 1024) + "MB");  // 輸出空閑內(nèi)存System.out.println("JIT編譯器測試完成");  // 輸出測試完成說明}// 計算方法private static void compute() {int result = 0;for (int i = 0; i < 1000; i++) {result += i;  // 進(jìn)行簡單的計算}}
}

運(yùn)行結(jié)果：

JIT編譯器測試開始
當(dāng)前內(nèi)存使用情況: 
最大堆內(nèi)存: 1024MB
當(dāng)前堆內(nèi)存總量: 512MB
空閑內(nèi)存: 500MB
JIT編譯器測試完成

結(jié)論

JVM調(diào)優(yōu)是一個復(fù)雜而重要的過程，需要結(jié)合具體的應(yīng)用場景和系統(tǒng)性能數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整。通過合理地設(shè)置堆內(nèi)存大小、垃圾收集器以及新生代與老年代的比例，可以顯著提升Java應(yīng)用的性能。希望本文提供的指南和示例代碼能夠幫助你更好地理解和應(yīng)用JVM調(diào)優(yōu)技術(shù)，提高你的Java應(yīng)用的性能和穩(wěn)定性。

本文已收錄于，我的技術(shù)網(wǎng)站?java-broke.site，有大廠完整面經(jīng)，工作技術(shù)，架構(gòu)師成長之路，等經(jīng)驗(yàn)分享