JVM技术文档--JVM优化思路以及问题定位--JVM可调整参数汇总

阿丹：

        一个优秀的程序员，是因为在线上的排查以及遇到的线上、生产事故较多所以定位问题以及解决问题会比普通程序员快很多，所以一个优秀的程序员要逐渐形成自己的方法论，来完善和解决问题。

我们是如何发现问题的呢？

阿丹常用：

1、使用 Prometheus 监控 JVM

2、使用Arthas来定位和找到具体问题

3、定位到问题进行修改验证

另外一种方式：

1、打印日志

2、获取到对应的dump文件

3、使用MAT工具进行分析

4、定位到问题进行修改验证

补充说明MAT:

MAT（Memory Analyzer Tool）是一款用于Java堆转储分析的强大工具。它可以帮助识别和解决内存泄漏、查找大对象、分析垃圾回收行为等问题。

以下是使用MAT来导入dump文件和进行分析的基本步骤：

1. 下载和安装MAT：可以从官方网站（https://www.eclipse.org/mat/）下载并安装适用于您操作系统的MAT版本。

2. 导入dump文件：

   • 打开MAT工具。
   • 在欢迎界面上选择"Open Heap Dump"（打开堆转储）。
   • 在弹出窗口中，选择要导入的dump文件。这可以是.hprof、.phd或IBM格式的.dump文件。
   • 单击"Finish"完成导入。

3. 分析堆转储文件：

   • 在导入后，MAT会花费一些时间进行分析和索引。
   • 一旦分析完成，您将看到一个“Histogram”（直方图）视图，其中显示了各个类的实例数和内存占用情况。

4. 探索和分析数据：

   • 使用不同的视图和功能来分析内存使用情况、对象引用关系、内存泄漏等。
   • “Dominators”（支配者）视图可以帮助您找到占用最多内存的对象。
   • "Leak Suspects"（泄漏嫌疑）视图可帮助您识别潜在的内存泄漏问题。

MAT提供了许多功能和视图，涵盖了广泛的堆转储分析需求。您可以通过探索菜单、工具栏和上下文菜单来查看和使用这些功能。

请注意，由于堆转储文件通常很大（数百MB或更大），导入和分析过程可能需要一些时间和系统资源。

那么我们来整理和解决一下这些问题如何解决

这里是一个在线的JVM可调整参数的汇总网站，还是比较全面的。 

Java JVM 参数设置大全

以下是一份详细的JVM参数汇总：

1. 通用参数：

   • -server：选择JVM运行在服务器模式。
   • -client：选择JVM运行在客户端模式。
   • -version：打印JVM版本信息并退出。
   • -verbose[:class|gc|jni]：启用详细输出，可选项为类加载、垃圾回收或JNI调试。
   • -showversion：打印JVM版本信息并继续执行。
   • -X：显示非标准选项帮助。
   • -ea[:<packagename>...|:<classname>]：启用断言检查。
   • -da[:<packagename>...|:<classname>]：禁用断言检查。

2. 堆相关参数：

   • -Xmx<size>：设置最大堆内存大小。
   • -Xms<size>：设置初始堆内存大小。
   • -Xmn<size>：设置新生代大小。
   • -XX:NewSize=<size>：设置新生代初始大小。
   • -XX:MaxNewSize=<size>：设置新生代最大大小。
   • -XX:SurvivorRatio=<ratio>：设置Eden区与Survivor区的比率。
   • -XX:MaxTenuringThreshold=<threshold>：设置对象晋升到老年代的年龄阈值。

3. GC（垃圾回收）相关参数：

   • -XX:+UseSerialGC：使用串行垃圾回收器。
   • -XX:+UseParallelGC：使用并行垃圾回收器。
   • -XX:+UseConcMarkSweepGC：使用CMS（并发标记清除）垃圾回收器。
   • -XX:+UseG1GC：使用G1（Garbage First）垃圾回收器。
   • -XX:MaxGCPauseMillis=<milliseconds>：设置最大垃圾收集停顿时间。
   • -XX:GCTimeRatio=<n>：设置垃圾回收时间与应用程序执行时间的比率。
   • -XX:+ExplicitGCInvokesConcurrent：明确调用System.gc()时触发并发GC。

4. 类加载参数：

   • -XX:+TraceClassLoading：跟踪类加载过程。
   • -XX:+TraceClassUnloading：跟踪类卸载过程。
   • -XX:+TraceClassResolution：跟踪类解析过程。

5. JIT（即时编译器）相关参数：

   • -XX:+TieredCompilation：启用分层编译。
   • -XX:+PrintCompilation：输出已编译方法的日志信息。

6. 线程相关参数：

   • -Xss<size>：设置线程栈大小。
   • -XX:ThreadStackSize=<size>：设置线程栈大小。

接下来我将记录一下一种经常出现的问题以及它们的优化思路

在JVM在线上环境中，可能会出现以下常见的报错和问题：

1. 内存相关问题：

   • OutOfMemoryError：表示JVM无法分配更多的内存，可能是由于堆或永久代空间不足导致。
   • PermGen Space错误（JDK 8之前）或Metaspace错误（JDK 8及更高版本）：表示永久代（JDK 8之前）或元空间（JDK 8及更高版本）已满。这通常是因为动态生成类太多或者加载的类太多，导致永久代或元空间不足。

2. 垃圾回收相关问题：

   • Full GC过长：当垃圾回收需要大量时间时，可能会导致系统停顿或性能下降。
   • GC Overhead Limit Exceeded：当垃圾回收所占用的CPU时间超过一定比例时，JVM会抛出此错误。

3. 线程相关问题：

   • Deadlock（死锁）：两个或多个线程相互等待对方释放资源，导致程序无法继续执行。
   • Thread starvation（线程饥饿）：某些线程无法获得足够的CPU时间或资源，导致长时间处于等待状态。

4. 类加载问题：

   • ClassNotFoundException：JVM无法找到特定的类。
   • NoClassDefFoundError：类在编译时存在，但在运行时无法找到。

5. 并发问题：

   • Race Condition（竞态条件）：多个线程同时访问共享资源，导致数据不一致或错误。
   • Synchronization errors（同步错误）：使用不正确的同步机制可能导致死锁、饥饿或性能下降。

6. 其他常见问题：

   • StackOverflowError：递归调用过深，导致栈溢出。
   • NullPointerException：尝试使用空引用对象。

以上只是一些常见的问题和报错。由于JVM的复杂性和灵活性，实际上可能会遇到各种其他问题和异常。解决这些问题需要详细的日志分析、监控和调优技巧。因此，在生产环境中，建议进行合适的监控和日志记录，以便及时发现和解决潜在的问题。

上面这些问题都可以使用我前面提供的解决方案1，就是使用普罗米修斯来监控预警。然后通过具体的阿尔萨斯来解决这些问题。