JVM专题十三：总结与整理（持续更新）

图解JVM

JVM与Java体系结构

JVM垃圾回收算法

JVM垃圾回收器

图解JVM主要是放了前面12个章节的我们给大家画的图，做了整体的汇总，大家可以根据图区回忆我们所说的内容，查缺补漏。

实战经验

1、项目中数据量多少，QPS与TPS最高多少、服务器配置怎样的？

我们项目根据不同服务数据不一样，之前待在某互联网保险公司有2kw最有的活跃用户，我们的核心服务是4核8g，峰值QPS 4-5000，tps-3-400

2、项目中如何选择垃圾回收器？为什么？

决策树基于处理器核心数、吞吐量需求、内存大小、JDK版本来推荐合适的Java垃圾回收器。一般有一下套路：

吞吐量优先：如果应用程序更在意吞吐量，选择Parallel垃圾回收器。
内存小于4G&JDK版本8：如果应用程序的内存需求小于4GB或者JDK8是*，选择CMS垃圾回收器。
JDK版本大于8小于11：选择G1垃圾回收器。
JDK版本大于12：如果使用的JDK版本大于或等于12，选择Shenandoah垃圾回收器。

但是任何套路的问题都不适用于所有场景，只是提供一个思路，主要还是要了解各个回收器的优缺点，然后根据自己项目的实际情况去设置。

3、会看GC日志吗，重点看那些参数

GC日志: 这是Java虚拟机执行垃圾回收操作时的日志输出，帮助开发者了解内存使用情况和回收效率。
Allocation Failure: 表示JVM尝试分配内存失败，这可能意味着内存不足。
ParNew (promotion failed): 这是ParNew收集器的日志，用于新生代的垃圾回收。日志显示从7260K到7970K的内存使用，回收操作耗时0.0048975秒。
CMS: 表示并发标记清除（Concurrent Mark-Sweep）收集器的操作，用于老年代的垃圾回收。日志显示从8194K减少到6836K的内存使用，耗时0.0049920秒。
Heap: 表示JVM堆内存的配置和使用情况。
Par New Generation: 新生代内存，总大小9216K，已使用2130K。包括Eden区、From Space和To Space。
Concurrent Mark-Sweep Generation: 老年代内存，如模拟：总大小10240K，已使用6836K。
Metaspace: 表示元空间内存的使用情况，用于存储类元数据。
Class Space: 类空间内存，用于存储静态类型信息。
Times: 显示了用户时间、系统时间和实际时间的消耗

4、知道常用linux调试排错命令吗

在Linux系统中，使用命令行工具进行问题排查是一种常见的做法。下面是一些常用的命令及其用途，这些命令可以帮助你进行Java问题的排查：

grep: 用于文本搜索，可以快速查找包含特定文本的行。

例子：grep "Error" log.txt 查找包含"Error"的行。

awk: 强大的文本处理工具，用于分析和处理文本文件。

例子：awk '/Error/ {print $1, $2}' log.txt 打印包含"Error"行的前两列。

sed: 用于对文件进行编辑，可以执行查找和替换操作。

例子：sed 's/Error/WARNING/' log.txt > new_log.txt 将所有"Error"替换为"WARNING"并输出到新文件。

tail: 显示文件的最后几行，常用于查看日志文件的最新内容。

例子：tail -f log.txt 实时查看日志文件的更新。

find: 用于在文件系统中查找文件。

例子：find / -name "*.log" 查找系统中所有以.log结尾的文件。

netstat: 查看网络连接和端口使用情况。

例子：netstat -tuln 查看所有TCP和UDP端口的使用情况。

iptables: 查看防火墙设置。

例子：iptables -L 列出所有防火墙规则。

route 或 ip route: 查看路由表。

例子：route -n 或 ip route 显示路由表。

top: 实时显示系统进程和资源使用情况。

例子：top 显示实时的进程和资源使用情况。

free: 查看内存使用情况。

例子：free -m 以MB为单位显示内存使用情况。

df: 查看磁盘空间使用情况。

例子：df -h 以易读的格式显示磁盘使用情况。

du: 查看目录或文件的大小。

例子：du -sh /path/to/directory 显示指定目录的大小。

vmstat: 查看虚拟内存和系统负载情况。

例子：vmstat 1 每秒显示一次系统状态。

lsblk: 查看所有块设备，即硬盘和分区。

例子：lsblk 列出所有块设备。

swapon: 查看所有交换分区的使用情况。

例子：swapon -s 显示交换分区的使用情况。

fdisk 或 parted: 查看硬盘分区情况。

例子：fdisk -l 或 parted -l 显示所有硬盘和分区。

last: 查看用户登录日志。

例子：last 显示用户登录记录。

who: 查看当前活动用户。

例子：who 显示当前登录的用户。

w: 查看用户活动和系统负载。

例子：w 显示当前登录用户和他们正在执行的命令。

ps: 查看当前运行的进程。

例子：ps aux 显示所有进程及其详细信息。

systemctl: 查看和管理系统服务。

例子：systemctl status apache2 查看apache2服务的状态。

lsmod: 查看已加载的内核模块。

例子：lsmod 列出所有已加载的模块。

dmesg: 查看或分析内核消息。

例子：dmesg | grep -i error 查找内核消息中的"Error"。

tsar: 一个系统性能监控工具，可以查看系统、设备和环境信息。

例子：tsar 显示系统性能监控数据。

使用这些工具可以帮助你诊断和解决Java应用程序在Linux系统上的问题。记得根据具体情况选择合适的命令和参数。

5、聊完linux常用命令，你知道Java有哪些常用排查问题的工具和命令吗

在Java问题排查和调试中，有一系列工具可以帮助开发者快速定位问题并进行修复。以下是一些常用的Java调试工具列表，以及它们的简要说明：

Java调试入门工具

jps: 显示Java虚拟机进程状态，类似于ps -ef | grep java。
- 用法示例：jps -l 显示Java进程的本地虚拟机标识符和主类名称。
jstack: 打印Java线程的堆栈跟踪，帮助分析线程状态。
- 用法示例：jstack <pid> 打印指定进程ID的线程堆栈。
jinfo: 显示Java配置信息，或动态地修改某些JVM参数。
- 用法示例：jinfo -flags <pid> 显示指定进程的JVM启动参数。
jmap: 生成堆转储快照，用于分析内存使用情况。
- 用法示例：jmap -heap <pid> 打印指定进程的堆内存使用情况。
jstat: 用于监控JVM的性能计数器。
- 用法示例：jstat -gcutil <pid> 显示指定进程的垃圾收集统计信息。
jdb: Java调试器，用于调试Java应用程序。
- 用法示例：jdb -classpath <path> <class> 启动JDB并连接到指定类。
CHLSDB: 用于分析和调试C/C++和Java混合应用程序。
VisualVM: 一个图形界面的JVM监控和分析工具。

Java调试进阶工具

btrace: 动态追踪Java应用程序的工具，可以在不重启应用的情况下添加追踪点。
Greys: 一个动态追踪工具，可以运行时查看Java应用程序的内部状态。
Arthas: 阿里巴巴开源的Java在线诊断工具。
javOSize: 用于分析Java堆对象的大小。
JProfiler: 一个商业性能分析工具，提供CPU、内存、线程和数据库分析功能。

目前大部分都是使用的Arthas，这个工具我们后面可以单独说下，这里简单给出常用的命令

Arthas 是一个由阿里巴巴开发并开源的Java诊断工具，它可以帮助开发者在生产环境中排查各种Java应用的性能问题。以下是Arthas提供的命令集及其简要说明：

JVM相关信息

dashboard: 显示当前系统的实时数据面板，包括CPU使用率、内存使用情况、GC情况等。
thread: 显示当前JVM的线程堆栈信息，可以查看线程状态和锁信息。
jvm: 显示当前JVM的信息，包括JVM参数、启动类路径等。
sysprop: 查看和修改JVM的系统属性。
sysenv: 查看JVM的环境变量。
vmoption: 查看和修改JVM的诊断相关选项。

日志和属性

logger: 查看和修改JVM的日志配置。
getstatic: 查看类的静态属性值。
ognl: 执行OGNL表达式，用于动态访问Java对象的属性和方法。

MBean信息

mbean: 查看JVM的MBean信息，可以用于监控和管理JVM的运行时信息。

堆内存分析

heapdump: 执行Java堆内存Dump，类似于jmap命令的heap dump功能，用于分析内存泄漏问题。

类和类加载器

sc: 查看JVM已加载的类信息，包括类名、类加载器、状态等。
sm: 查看已加载类的方法信息，包括方法名、参数、返回值等。
jad: 反编译指定已加载类的源码，便于查看和分析。
mc: 在内存中编译.java文件为.class文件。
redefine: 加载外部的.class文件，并重新定义到JVM中，实现热更新。
dump: Dump已加载类的字节码到特定目录，用于分析类定义。
classloader: 查看类加载器的继承树、URLs、类加载信息等。

使用Arthas可以帮助开发者在不重启应用的情况下，实时地对JVM进行监控和诊断。通过这些命令，开发者可以快速定位问题，优化应用性能。如果你需要更详细的使用说明或参数选项，可以在Arthas的命令行界面中输入命令名后跟-h参数（例如thread -h），以获取帮助信息。

6、谈完基础命令，根据这些命令我们常使用的调优参数有哪些？

关键的JVM内存参数及其说明：

-Xms: 设置JVM启动时的初始堆大小。这个值决定了JVM启动时分配的最小内存量。
-Xmx: 设置JVM可以使用的最大堆大小。这个值决定了JVM在运行时能够使用的最大内存量。
-Xmn: 设置新生代的大小。新生代是JVM堆中用于存放新创建对象的区域。
-Xss: 设置每个线程的栈大小。JDK 5及以上版本默认为1MB，之前的版本默认为256KB。
-XX:NewRatio: 设置新生代与老年代的比值。例如，-XX:NewRatio=4 表示新生代占堆的1/5。
-XX:PermSize: 设置持久代（PermGen）的初始大小。持久代用于存储类的元数据。
-XX:MaxPermSize: 设置持久代的最大大小。
-XX:MaxTenuringThreshold: 设置新生代中对象在被移动到老年代之前可以经历的最大GC次数。
-XX:SurvivorRatio: 设置Eden区与Survivor区的大小比值。
-XX:+UseFastAccessorMethods: 启用快速访问方法，优化原始类型访问。
-XX:+AggressiveOpts: 启用编译器的激进优化选项。
-XX:PretenureSizeThreshold: 设置对象超过此大小时直接在老年代中分配。
StackOverflowError: 当线程请求的栈深度超过最大可用深度时抛出。
OutOfMemoryError: 当JVM没有足够的内存空间来创建新线程时抛出。

经验建议：

-Xms 和 -Xmx 通常设置为相同的值，以避免JVM在运行时动态调整堆大小，减少性能开销。
-Xmn 的设置需要根据应用的内存需求和垃圾回收行为来调整。太小会增加Minor GC的频率，太大会减少老年代的大小。
-XX:SurvivorRatio 和 -XX:TargetSurvivorRatio 的设置会影响对象在新生代中的存活时间和晋升到老年代的条件。
对于持久代的大小，如果应用中有很多动态类加载，可能需要增加 -XX:MaxPermSize 的值。但是，如果经常出现方法区溢出，应该考虑优化代码，减少动态类生成。

这些参数的设置需要根据具体的应用场景和性能测试结果来调整，以确保应用程序既稳定又高效地运行。