JVM常见启动参数

1.jvm参数分类

根据jvm参数开头可以区分参数类型，共三类：

1.1 标准参数（-）

所有的JVM实现都必须实现这些参数的功能，而且向后兼容；

1	`例子：-verbose:class，-verbose:gc，-verbose:jni……`

1.2 非标准参数（-X）

默认jvm实现这些参数的功能，但是并不保证所有jvm实现都满足，且不保证向后兼容；

1	`例子：-Xms20m，-Xmx20m，-Xmn20m，-Xss128k……`

1.3 非Stable(稳定)参数（-XX）

此类参数各个jvm实现会有所不同，将来可能会随时取消，需要慎重使用；

1	`例子:-XX:+PrintGCDetails，-XX:-UseParallelGC，-XX:+PrintGCTimeStamps……`

1.4 参数形式

布尔类型：+ 或者 -
键值类型：name = value

2.jvm常见配置参数

2.1 设置系统属性

-Dkey=value:系统属性，有时候也叫环境变量，例如直接给 JVM 传递指定的系统属性参数，需要使用这种形式
此时如果系统的环境变量里不管有没有指定这个参数，都会以这里的为准。
 
命令行参数，直接通过命令后面添加的参数，比如运行 Hello 类，同时传递 2 个参数 kimm、king：
java Hello kimm king
，然后在Hello类的 main 方法的参数里可以拿到一个字符串的参数数组，有两个字符串，kimm 和 king。

-Dkey=value：如果系统的环境变量里不管有没有指定这个参数，都会以这里的为准
-Duser.timezone=GMT+08  // 设置用户的时区为东八区
-Dfile.encoding=UTF-8      // 设置默认的文件编码为UTF-8

2.2 设置堆内存

-Xmx等价于 -XX:MaxHeapSize, 指定最大堆内存。 如 -Xmx4g. 这只是限制了 Heap 部分的最大值为 4g。这个内存不包括栈内存，也不包括堆外使用的内存。
-Xms等价于 -XX:initialHeapSize, 指定堆内存空间的初始大小。 如 -Xms4g。 默认K为单位，而且指定的内存大小，并不是操作系统实际分配的初始值，而是 GC 先规划好，用到才分配。 专用服务器上需要保持 -Xms和-Xmx一致，否则应用刚启动可能就有好几个 FullGC。当两者配置不一致时，堆内存扩容可能会导致性能抖动。
-Xmn, 等价于 -XX:NewSize，使用 G1 垃圾收集器 不应该 设置该选项，在其他的某些业务场景下可以设置。官方建议设置为 -Xmx 的 1/2 ~ 1/4。持久代一般固定大小为64m，所以增大年轻代后，将会减小年老代大小。此值对系统性能影响较大，官方推荐配置为整个堆的3/8。（注意：从Java 8开始，HotSpot虚拟机中删除了“持久代”）
-XX:MaxPermSize=size, 这是 JDK1.7 之前使用的。Java8 默认允许的 Meta 空间无限大，此参数无效。
-XX:MaxMetaspaceSize=size, Java8 默认不限制 Meta 空间, 一般不允许设置该选项。
-XX:MaxDirectMemorySize=size，系统可以使用的最大堆外内存，这个参数跟-Dsun.nio.MaxDirectMemorySize效果相同。
-Xss等价于-XX:ThreadStackSize, 设置每个线程栈的字节数。 例如 -Xss1m 指定线程栈为 1MB

例如：
JAVA_OPTS="-Xms1g -Xmx1g"

2.3 GC日志相关参数

在生产环境或性能压测环境里，我们用来分析和判断问题的重要数据来源之一就是 GC 日志，JVM 启动参数为我们提供了一些用于控制 GC 日志输出的选项。

-verbose:gc ：和其他 GC 参数组合使用, 在 GC 日志中输出详细的GC信息。 包括每次 GC 前后各个内存池的大小，堆内存的大小，
提升到老年代的大小，以及消耗的时间。此参数支持在运行过程中动态开关。比如使用 jcmd, jinfo， 以及使用 JMX 技术的其他客户端。

-XX:+PrintGCDetails 和 -XX:+PrintGCTimeStamps：打印 GC 细节与发生时间。
-Xloggc:file：与-verbose:gc功能类似，只是将每次 GC 事件的相关情况记录到一个文件中，文件的位置最好在本地，以避免网络的潜在问题。若与 verbose:gc 命令同时出现在命令行中，则以 -Xloggc 为准。

示例:
export JAVA_OPTS="-Xms28g -Xmx28g -Xss1m \
-verbosegc -XX:+UseG1GC -XX:MaxGCPauseMillis=200 \
-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:HeapDumpPath=/usr/local/"

2.4 指定垃圾回收器

垃圾回收器是 JVM 性能分析和调优的核心内容之一，也是近几个 JDK 版本大力发展和改进的地方。通过不同的 GC 算法和参数组合，配合其他调优手段，我们可以把系统精确校验到性能最佳状态。

以下参数指定具体的垃圾收集器：

-XX:+UseG1GC：使用 G1 垃圾回收器
-XX:+UseConcMarkSweepGC：使用 CMS 垃圾回收器
-XX:+UseSerialGC：使用串行垃圾回收器
-XX:+UseParallelGC：使用并行垃圾回收器

2.5 特殊情况执行脚本的参数

除了上面介绍的一些 JVM 参数，还有一些用于出现问题时提供诊断信息之类的参数。

-XX:+-HeapDumpOnOutOfMemoryError 选项, 当 OutOfMemoryError 产生，即内存溢出(堆内存或持久代)时，自动 Dump 堆内存。 
因为在运行时并没有什么开销, 所以在生产机器上是可以使用的。 示例用法: java -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -Xmx256m ConsumeHeap
java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
Dumping heap to java_pid2262.hprof ...
......

-XX:HeapDumpPath 选项, 与HeapDumpOnOutOfMemoryError搭配使用, 指定内存溢出时 Dump 文件的目录。 如果没有指定则默认为启动 Java 程序的工作目录。 示例用法: java -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:HeapDumpPath=/usr/local/ ConsumeHeap 自动 Dump 的 hprof 文件会存储到 /usr/local/ 目录下。
-XX:OnError 选项, 发生致命错误时(fatal error)执行的脚本。 例如, 写一个脚本来记录出错时间, 执行一些命令, 或者 curl 一下某个在线报警的url. 示例用法: java -XX:OnError="gdb - %p" MyApp 可以发现有一个 %p 的格式化字符串，表示进程 PID。
-XX:OnOutOfMemoryError 选项, 抛出 OutOfMemoryError 错误时执行的脚本。
-XX:ErrorFile=filename 选项, 致命错误的日志文件名，绝对路径或者相对路径。

2.6 其他参数

-XX:-DisableExplicitGC — 让System.gc()不产生任何作用
-XX:+PrintGCDetails — 打印GC的细节
-XX:+PrintGCDateStamps — 打印GC操作的时间戳
-XX:NewSize / XX:MaxNewSize — 设置新生代大小/新生代最大大小
       
-XX:NewRatio — 可以设置老生代和新生代的比例，新生代（Eden + 2S）和老年代（不含永久区）的比值，-XX:NewRatio=4表示新生代：老年代=1;4,即年轻代占堆的1/5
-XX:PermSize - 设置持久代初始值，默认是物理内存的六十四分之一
-XX:MaxPermSize - 设置持久代最大值，默认是物理内存的四分之一，一般来说，MaxPermSize设为64MB可以满足绝大多数的应用了。若依然出现方法区溢出，则可以设为128MB。若128MB还不能满足需求，那么就应该考虑程序优化了，减少动态类的产生。
       
-XX:SurvivorRatio:设置新生代中eden和S0/S1空间的比例.默认-XX:SurvivorRatio=8,Eden:S0:S1=8:1:1,Edec:2S=8:2,即一个s占1/10。假如-XX:SurvivorRatio=4,则Eden:S0:S1=4:1:1,即一个s占1/6
       
-XX:PrintTenuringDistribution — 设置每次新生代GC后输出幸存者乐园中对象年龄的分布
-XX:InitialTenuringThreshold / -XX:MaxTenuringThreshold：设置老年代阀值的初始值和最大值
-XX:TargetSurvivorRatio：设置幸存区的目标使用率
       
-XX:MaxTenuringThreshold - 新生代中对象存活次数，默认15。(若对象在eden区，经历一次MinorGC后还活着，则被移动到Survior区，年龄加1。以后，对象每次经历MinorGC，年龄都加1。达到阀值，则移入老年代) 
-XX:+UseFastAccessorMethods - 原始类型快速优化 
-XX:+AggressiveOpts - 编译速度加快 
-XX:PretenureSizeThreshold - 对象超过多大值时直接在老年代中分配

最全的官方JVM参数清单：https://www.oracle.com/technetwork/java/javase/tech/vmoptions-jsp-140102.html

3.调优典型设置

3.1 相关配置

系统有大量的地方使用堆外内存，远比我们常说的 xmx 和 xms 包括的范围要广。所以我们需要在设置内存的时候留有余地。

实际上，我个人比较推荐配置系统或容器里可用内存的 70-80% 最好。比如说系统有 8G 物理内存，系统自己可能会用掉一点，大概还有 7.5G 可以用，那么建议配置：

-Xmx3550m 
-Xms3550m 
-Xmn2g 
-Xss128k

-Xmx3550m：设置JVM最大可用内存为3550M。
-Xms3550m：设置JVM促使内存为3550m。此值可以设置与-Xmx相同，以避免每次垃圾回收完成后JVM重新分配内存。
-Xmn2g：设置年轻代大小为2G。整个JVM内存大小=年轻代大小 + 年老代大小 。所以增大年轻代后，将会减小年老代大小。此值对系统性能影响较大，Sun官方推荐配置为整个堆的3/8。（注意：从Java 8开始，HotSpot虚拟机中删除了“持久代”）
-Xss128k：设置每个线程的堆栈大小。JDK5.0以后每个线程堆栈大小为1M，以前每个线程堆栈大小为256K。更具应用的线程所需内存大小进行调整。在相同物理内存下，减小这个值能生成更多的线程。但是操作系统对一个进程内的线程数还是有限制的，不能无限生成，经验值在3000~5000左右。

-Xmx3550m 
-Xms3550m 
-Xss128k 
-XX:NewRatio=4 
-XX:SurvivorRatio=4 
-XX:MaxPermSize=16m 
-XX:MaxTenuringThreshold=0

-XX:NewRatio=4:设置年轻代（包括Eden和两个Survivor区）与年老代的比值（除去持久代）。设置为4，则年轻代与年老代所占比值为1：4，年轻代占整个堆栈的1/5

-XX:SurvivorRatio=4：设置年轻代中Eden区与Survivor区的大小比值。设置为4，则两个Survivor区与一个Eden区的比值为2:4，一个Survivor区占整个年轻代的1/6

-XX:MaxPermSize=16m:设置持久代大小为16m。

-XX:MaxTenuringThreshold=0：设置垃圾最大年龄。如果设置为0的话，则年轻代对象不经过Survivor区，直接进入年老代。对于年老代比较多的应用，可以提高效率。如果将此值设置为一个较大值，则年轻代对象会在Survivor区进行多次复制，这样可以增加对象再年轻代的存活时间，增加在年轻代即被回收的概论。

但在绝大部分业务场景下，常用的 JVM 配置参数也就 10 来个。

给一个示例，读者可根据需要适当增减。

# 设置堆内存
-Xmx4g -Xms4g 

# 指定 GC 算法
-XX:+UseG1GC -XX:MaxGCPauseMillis=50 

# 指定 GC 并行线程数
-XX:ParallelGCThreads=4 

# 打印 GC 日志
-XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCDateStamps 

# 指定 GC 日志文件
-Xloggc:gc.log 

# 指定 Meta 区的最大值
-XX:MaxMetaspaceSize=2g 

# 设置单个线程栈的大小
-Xss1m 

# 指定堆内存溢出时自动进行 Dump
-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError 
-XX:HeapDumpPath=/usr/local/

此外，还有一些常用的属性配置：

# 指定默认的连接超时时间
-Dsun.net.client.defaultConnectTimeout=2000
-Dsun.net.client.defaultReadTimeout=2000

# 指定时区
-Duser.timezone=GMT+08 

# 设置默认的文件编码为 UTF-8
-Dfile.encoding=UTF-8 

# 指定随机数熵源（Entropy Source）
-Djava.security.egd=file:/dev/./urandom

4.回收器选择

JVM给了三种选择：串行收集器、并行收集器、并发收集器，但是串行收集器只适用于小数据量的情况，所以这里的选择主要针对并行收集器和并发收集器。默认情况下，JDK5.0以前都是使用串行收集器，如果想使用其他收集器需要在启动时加入相应参数。JDK5.0以后，JVM会根据当前系统配置进行判断。

吞吐量优先的并行收集器

如上文所述，并行收集器主要以到达一定的吞吐量为目标，适用于科学技术和后台处理等。

4.1 典型配置

4.1.1 配置一

1	`java -Xmx3800m -Xms3800m -Xmn2g -Xss128k -XX:+UseParallelGC -XX:ParallelGCThreads=20`

-XX:+UseParallelGC：选择垃圾收集器为并行收集器。此配置仅对年轻代有效。即上述配置下，年轻代使用并发收集，而年老代仍旧使用串行收集。
-XX:ParallelGCThreads=20：配置并行收集器的线程数，即：同时多少个线程一起进行垃圾回收。此值最好配置与处理器数目相等。

4.1.2 配置二

1	`java -Xmx3550m -Xms3550m -Xmn2g -Xss128k -XX:+UseParallelGC -XX:ParallelGCThreads=20 -XX:+UseParallelOldGC`

XX:+UseParallelOldGC：配置年老代垃圾收集方式为并行收集。JDK6.0支持对年老代并行收集

4.1.3 配置三

1	`java -Xmx3550m -Xms3550m -Xmn2g -Xss128k -XX:+UseParallelGC -XX:MaxGCPauseMillis=100`

-XX:MaxGCPauseMillis=100:设置每次年轻代垃圾回收的最长时间，如果无法满足此时间，JVM会自动调整年轻代大小，以满足此值。

4.1.4 配置四

1	`java -Xmx3550m -Xms3550m -Xmn2g -Xss128k -XX:+UseParallelGC -XX:MaxGCPauseMillis=100 -XX:+UseAdaptiveSizePolicy`

-XX:+UseAdaptiveSizePolicy：设置此选项后，并行收集器会自动选择年轻代区大小和相应的Survivor区比例，以达到目标系统规定的最低相应时间或者收集频率等，此值建议使用并行收集器时，一直打开。

4.1.5 配置五

响应时间优先的并发收集器

如上文所述，并发收集器主要是保证系统的响应时间，减少垃圾收集时的停顿时间。适用于应用服务器、电信领域等。

典型配置：

1	`java -Xmx3550m -Xms3550m -Xmn2g -Xss128k -XX:ParallelGCThreads=20 -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:+UseParNewGC`

-XX:+UseConcMarkSweepGC：设置年老代为并发收集。测试中配置这个以后，-XX:NewRatio=4的配置失效了，原因不明。所以，此时年轻代大小最好用-Xmn设置。
-XX:+UseParNewGC:设置年轻代为并行收集。可与CMS收集同时使用。JDK5.0以上，JVM会根据系统配置自行设置，所以无需再设置此值。

4.1.6 配置六

1	`java -Xmx3550m -Xms3550m -Xmn2g -Xss128k -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:CMSFullGCsBeforeCompaction=5 -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection`

-XX:CMSFullGCsBeforeCompaction：由于并发收集器不对内存空间进行压缩、整理，所以运行一段时间以后会产生“碎片”，使得运行效率降低。此值设置运行多少次GC以后对内存空间进行压缩、整理。
-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection：打开对年老代的压缩。可能会影响性能，但是可以消除碎片

4.2辅助信息

JVM提供了大量命令行参数，打印信息，供调试使用。主要有以下一些：

-XX:+PrintGC

1 2	`输出形式：[GC 118250K->113543K(130112K), 0.0094143 secs] [Full GC 121376K->10414K(130112K), 0.0650971 secs]`

-XX:+PrintGCDetails

1
2

输出形式：[GC [DefNew: 8614K->781K(9088K), 0.0123035 secs] 118250K->113543K(130112K), 0.0124633 secs]
        [GC [DefNew: 8614K->8614K(9088K), 0.0000665 secs][Tenured: 112761K->10414K(121024K), 0.0433488 secs] 121376K->10414K(130112K), 0.0436268 secs]

-XX:+PrintGCTimeStamps -XX:+PrintGC：PrintGCTimeStamps可与上面两个混合使用
1
输出形式：11.851: [GC 98328K->93620K(130112K), 0.0082960 secs]

-XX:+PrintGCApplicationConcurrentTime:打印每次垃圾回收前，程序未中断的执行时间。可与上面混合使用

 1
输出形式：Application time: 0.5291524 seconds

-XX:+PrintGCApplicationStoppedTime：打印垃圾回收期间程序暂停的时间。可与上面混合使用
1
输出形式：Total time for which application threads were stopped: 0.0468229 seconds

-XX:PrintHeapAtGC:打印GC前后的详细堆栈信息

输出形式：
34.702: [GC {Heap before gc invocations=7:
 def new generation   total 55296K, used 52568K [0x1ebd0000, 0x227d0000, 0x227d0000)
eden space 49152K,  99% used [0x1ebd0000, 0x21bce430, 0x21bd0000)
from space 6144K,  55% used [0x221d0000, 0x22527e10, 0x227d0000)
  to   space 6144K,   0% used [0x21bd0000, 0x21bd0000, 0x221d0000)
 tenured generation   total 69632K, used 2696K [0x227d0000, 0x26bd0000, 0x26bd0000)
the space 69632K,   3% used [0x227d0000, 0x22a720f8, 0x22a72200, 0x26bd0000)
 compacting perm gen  total 8192K, used 2898K [0x26bd0000, 0x273d0000, 0x2abd0000)
   the space 8192K,  35% used [0x26bd0000, 0x26ea4ba8, 0x26ea4c00, 0x273d0000)
    ro space 8192K,  66% used [0x2abd0000, 0x2b12bcc0, 0x2b12be00, 0x2b3d0000)
    rw space 12288K,  46% used [0x2b3d0000, 0x2b972060, 0x2b972200, 0x2bfd0000)
34.735: [DefNew: 52568K->3433K(55296K), 0.0072126 secs] 55264K->6615K(124928K)Heap after gc invocations=8:
 def new generation   total 55296K, used 3433K [0x1ebd0000, 0x227d0000, 0x227d0000)
eden space 49152K,   0% used [0x1ebd0000, 0x1ebd0000, 0x21bd0000)
  from space 6144K,  55% used [0x21bd0000, 0x21f2a5e8, 0x221d0000)
  to   space 6144K,   0% used [0x221d0000, 0x221d0000, 0x227d0000)
 tenured generation   total 69632K, used 3182K [0x227d0000, 0x26bd0000, 0x26bd0000)
the space 69632K,   4% used [0x227d0000, 0x22aeb958, 0x22aeba00, 0x26bd0000)
 compacting perm gen  total 8192K, used 2898K [0x26bd0000, 0x273d0000, 0x2abd0000)
   the space 8192K,  35% used [0x26bd0000, 0x26ea4ba8, 0x26ea4c00, 0x273d0000)
    ro space 8192K,  66% used [0x2abd0000, 0x2b12bcc0, 0x2b12be00, 0x2b3d0000)
    rw space 12288K,  46% used [0x2b3d0000, 0x2b972060, 0x2b972200, 0x2bfd0000)
}
, 0.0757599 secs]

-Xloggc:filename:与上面几个配合使用，把相关日志信息记录到文件以便分析。

5.调优总结

5.1 年轻代大小选择

- 响应时间优先的应用：尽可能设大，直到接近系统的最低响应时间限制（根据实际情况选择）。在此种情况下，年轻代收集发生的频率也是最小的。同时，减少到达年老代的对象。
- 吞吐量优先的应用：尽可能的设置大，可能到达Gbit的程度。因为对响应时间没有要求，垃圾收集可以并行进行，一般适合8CPU以上的应用。

5.2 年老代大小选择

- 响应时间优先的应用：年老代使用并发收集器，所以其大小需要小心设置，一般要考虑并发会话率和会话持续时间等一些参数。如果堆设置小了，可以会造成内存碎片、高回收频率以及应用暂停而使用传统的标记清除方式；如果堆大了，则需要较长的收集时间。最优化的方案，一般需要参考以下数据获得：
- - 并发垃圾收集信息
  - 持久代并发收集次数
  - 传统GC信息
  - 花在年轻代和年老代回收上的时间比例

减少年轻代和年老代花费的时间，一般会提高应用的效率

- 吞吐量优先的应用：一般吞吐量优先的应用都有一个很大的年轻代和一个较小的年老代。原因是，这样可以尽可能回收掉大部分短期对象，减少中期的对象，而年老代尽存放长期存活对象。

5.3 较小堆引起的碎片问题

因为年老代的并发收集器使用标记、清除算法，所以不会对堆进行压缩。当收集器回收时，他会把相邻的空间进行合并，这样可以分配给较大的对象。但是，当堆空间较小时，运行一段时间以后，就会出现“碎片”，如果并发收集器找不到足够的空间，那么并发收集器将会停止，然后使用传统的标记、清除方式进行回收。如果出现“碎片”，可能需要进行如下配置：

- -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection：使用并发收集器时，开启对年老代的压缩。
- -XX:CMSFullGCsBeforeCompaction=0：上面配置开启的情况下，这里设置多少次Full GC后，对年老代进行压缩

博客说明

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作者

Yang Xin

发布于

2022年10月29日

许可协议

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