背景

在我们开发阶段无法用到，但是到了生产环境，程序出问题不可能每次都重启服务，这个时候就需要我们对程序进行监控以及性能调优

背景

Jvm

jps
jstat
jstatd
jmc

一、Jvm参数类型

标准类型（基本不变）
- -help
- -server client
- -version -showversion
X参数类型（非标准化参数）
- -Xint 解释执行
- -Xcomp 第一次使用就编译成本地代码
- -Xmixed 混合模式，JVM自己决定是否便以本地代码
XX参数类型（不稳定、主要用在调优）
- -XX：[+-] 表示启用或者禁用name属性
- -XX:= 例如 -Xmx

Jstat查看JVM统计信息

Jstat pid

类装载
- 例如：jstat -class 52122 1000 10
垃圾收集
- 例如：jstat -gc 52122 1000 10
JIT编译 (编译的一些信息)
- 例如：jstat comoiler pid

Jvm内存结构

二、内存溢出

2.1、种类

堆内存溢出
实现原理(一直循环向全局集合中存值)

List<User> userList = Lists.newArrayList();

    @GetMapping("/heap")
    public void heap(){
        int i = 0;
        while (true) {
            userList.add(new User(i++, UUID.randomUUID().toString()));
        }
    }

非堆内存溢出

2.2、内存溢出自动导出

-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
-XX:HeapDumpPath=./

2.3、jmap命令手动导出

2.4、MAT查看内存泄漏

对象数量
对象内存

三、使用JVisualVM可视化工具监控本地或者远程的java进程

详细请见第六篇Jvm调优

注意

其中连接远程只是添加主机，但是监控某一个进程就需要修改tomcat的Catalina.sh文件

四、基于Btrace监控调优

运行的程序不需要重启情况下注入最终代码动态修改字解码
JavaComplierApi、JVMTI、Agent、Instrumentation+ASM

4.1、安装

新建环境变量 BTRACE_HOME 路径
添加Path:%BTRACE_HOME%\bin

4.2、使用

编写一个Btrace类
进入该目录输入指令：btrace pid 文件名.java

4.3、拦截方法

普通方法@OnMethod(class="", method="")
构造函数@OnMethod(class="", method="")

4.4、拦截时机

Kind.ENTRY：入口、默认
Kind.RETURN：返回
Kind.THROW：异常
Kind.Line：行

注意

只能本地运行
生产环境可以使用、但修改后字节码不会被还原

五、Tomcat性能调优

5.1、步骤

启动添加脚本

-agentlib:jdwp=transport=dt_socket,adress=54321,server=y,suspend=n

IDEA 或者Eclipse添加一个remote启动方式

5.2、tomcat-manager监控

文档：docs/manager-howto.html
步骤：
- 1、conf/tomcat-users.xml 添加用户
- 2、新建conf/Catalina/localhost/manager.xml配置允许远程连接
- 3、重启

5.3、PSI监控

5.4、tomcat优化

内存优化
线程优化（doc/config/http.html）
- maxConneions
- acceptCount
- maxThreads
- minSpareThreads
配置优化
- autoDeploy设置为true（文档：docs/config/host.html）
- enableLookups（文档：docs/config/http.html）
- reloadable生产设置false，可以查看class和静态文件变化
- protocol（文档：conf/server.xml）
- session：（jsp页面，应该禁用session）

六、nginx优化

6.1、安装

6.2、原生连接信息监控连接信息（ngx_http_stub_status）

location = /nginx_status {
	stub_status on;
	access_log off;
	allow 127.0.0.1;
	deny all;
}

本机执行：weget http://127.0.0.1/nginx_status
保存成文件

6.3、ngxto监控请求信息

6.4、nginx-rrd图形化监控

6.5、nginx优化

增加工作线程数和并发连接数
启用长连接
启用缓存、压缩
(提高性能)
操作系统优化
- 关于tcp连接协议的优化
- 进程打开文件限制的设定
- 其他优化

七、JVM调优

7.1、JVM内存结构

运行时数据区
程序计数器
虚拟机栈：线程的堆栈、内存的模型
堆：区间共享，存放对象实例
方法区（非堆）：区间共享，存放类常量编译后代码等数据
产量词：存放编译期生成的各种字面量和符号应用
本地方法栈

-Xms -Xmx	最大内存	最小内存
-XX:NewSize -XX:MaxNewSize	新生代大小	新生代最大大小
-XX:NewRatio -XX:SurvivorRatio	比例
-XX:MetaspaceSize -XX:MaxMetaspaceSize	Metaspace区大小(包含下面四个大小)
-XX:+UseCompressedClassPointers	是否启用压缩类指针启用CCS，最大1G大小
-XX:CompressedClassSpaceSize	压缩类空间大小
-XX:InitialCodeCacheSize	CodeCache大小
-XX:ReservedCodeCacheSize	CodeCache最大大小

7.2、垃圾回收算法

创建对象后，一直被程序保持有占用，自动垃圾回收无法回收

思想：枚举根节点，做可达性分析
根节点：类加载、Thread、虚拟机本地变量表、static成员、常量引用、本地方法栈的变量等等
标记清除
- 算法：分为标记和清除两个阶段：首先标记所有需要回收的对象，再标记完成后统一回收所有
- 缺点：效率不高，易产生碎片，碎片太多会导致没内存，提前GC
标记整理
- 算法：和标记清除一样，但后续步骤不是对对象直接清除，而是将存活的对象向一端移动，然后直接清理边界外的内存
- 缺点：没有内存碎片，但比较耗时
复制算法
- 算法：他可将内存划分大小相同两块，每次只使用其中一块，当一块用完了，会将存活的对象复制到另一块上，然后把已使用的内存一次清理掉
- 优缺点：实现简单，当空间利用效率低
分带垃圾回收
- Young区使用复制算法
- Old区使用标记清除和标记整理
对象分配
- 对象优先在Eden区分配
- 大对象直接进入老年代：-XX:PretenureSizeThreshold
- 长期存活的对象进入老年代：- XX:MaxTenuringThreshold
  -XX:+PrintTenuringDistribution -XX:TargetSurcicorRatio

7.3、垃圾收集器

种类

串行收集器Serial：Serial、Serial Old。单线程收集器
- - XX:+UseSerialGC -XX:+UseSerialOldGC
并行收集器Parallel：Paraller Scavenge、Parallel Old、吞吐量
指多条垃圾及线程并行工作，但此时用户线程仍然处于等待状态。适合科技计算、后台处理等弱交互场景
- 吞吐量优先
- - XX:+UseParallelGC -XX:+UseParallelOldGC
- Server模式下默认收集器
并发收集器：Concurrent：CMS、G1、停顿时间
指用户线程和垃圾收集线程同时执行（但不一定是并行，也可能会交替执行），垃圾收集线程在执行时候不会停顿用户程序的运行，适合对响应时间有要求的场景，如web
- 响应时间优先
- CMS：XX:UseConcMarkSweepGC -XX:+UseParNewGC
- G1：-XX:+UseG1GC

停顿时间VS吞吐量

停顿时间：垃圾收集器做垃圾回收时候中断应用执行的时间
-XX:MacGCPauseMillis
吞吐量：垃圾回收的时间和应用时间的占比
-XX:GCTimeRatio=，垃圾收集时间占比1/1+n

垃圾收集器搭配

如何选择收集器

优先调整堆大小让服务器自己选择
如果内存小于100M，使用串行收集器
如果是单核，没有停顿时间要求，串行或者JVM自己选择
如果允许停顿超过1s，选择并行或者Jvm自己选择
如果响应时间重要，并且不能超过1S，使用并发收集器

并行收集器Parallel Collector

-XX:useParallelGC 手动开启，Server默认开启
-XX:ParallelGCThreads=多少个GC线程
CPC > 8 N=5/8
CPU < 8 N=CPU
- XX:MaxGCPauseMillis=
-XX:GCTimeRatio=
-XMx

动态内存调整

-XX:YoungGenerationSizeIncrement=
-XX:TenuredGenerationSizeIncrement=
-XX:AdaptiveSizeDecrementScaleFactor=

CMS垃圾收集过程

1、CMS initial mark：初始标记Root，STW
2、CMS concurrent mark：并发标记
3、CMS-concurrent-preclean：并发预清理
4、CMS remark：重新标记，STW
5、CMS concurrent sweep：并发清除
6、CMS concurrent reset：并发重置

缺点
- CPU敏感（CPU占用）
- 浮动垃圾
- 空间碎片
相关参数
- -XX:ConcGCThreads:并发GC线程数
- -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection：FullGC之后做压缩
- -XX:CMSFullGCsBeforeCompaction：多少次FullGC后压缩一次
- -XX:CMSInitiatingOccupancyFraction：处罚FullGC
- -XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly：是否动态调
- -XX:+ CMSScavengeBeforeRemark：FullGC之前先做YGC
- -XX:+CMSClassUnloadingEnabled：启用回收perm区

G1垃圾收集

新生代和老生代的收集器

YoungGC

新对象进入Eden区
存活对象拷贝到Survivor区
存活时间达到年龄阀值，就存到Old区

7.4 可视化GC理智分析工具

在线工具：http//gceasy.io/
GCViewer

7.7、GC调优步骤

根据日志里面信息调参数

打印GC日志
根据日志得到关键性性能指标
分析GC原因，调优JVM参数

实战GC调优

paralleGC调优

除非确定，否则不要设置最大堆内存
优先设置吞吐量
如果吞吐量不达标，调大最大内存，不能让OS设置Swap，如果还不达标，则降低目标
吞吐量能达标，GC时间过长，设置停顿时间目标

G1 GC调优

关于MixGC调优

八、字节码指令

i和i区别

区别：
先引用再+1，++i先+1再赋值引用

字符串拼接+

每次循环时候，每次都需要new Builder

Try-Finally

会将变量拷贝两份，一个用于返回，一个用于finally赋值

public static String f1() {
	String str = "hello"
try {
	return str;
} finally {
	str = "imooc"
}
}

九、常用代码优化

尽量重复使用对象，不要循环创建对象
容器初始化指定长度
ArrayList随机遍历快，LinkList添加删除快
集合遍历尽量减少重复计算
遍历Map使用Entry
大数组拷贝尽量使用system.arraycopy
尽量使用基本类型，而不是包装类型
不要手动system.gc
及时消除过期对象的引用，防止内存泄漏
尽量使用局部变量，减少变量的作用域
尽可能用非同步的容器ArrayList和Vector（内部加锁）
尽量减少同步作用范围，synchronized方法块VS代码块、
尽量延迟加载
// 单例，由JVM类加载机制加载，不引用类不会加载，线程安全
少用反射，改成第一次使用反射，后面使用缓存取
尽量使用连接池、线程池、对象池、缓存
及时释放资源、IO流、socket、数据库连接
慎用异常，不要用抛异常来表示正常业务逻辑
String尽量少用正则表达式。例：replace VS replaceAll
日志输出注意不同的级别
日志参数拼接使用占位符

纯洁的麦田

JAVA面试 (八) | JVM性能监控与调优

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Jvm