Jvm性能调优与监控
一、JVM分代算法内存模型及垃圾收集算法
1.根据Java虚拟机规范，JVM将内存划分为：
New（年轻代）
Tenured（年老代）
永久代（Perm）
其中New和Tenured属于堆内存，堆内存会从JVM启动参数（-Xmx:）指定的内存中分配.Perm是非堆内存，通过-XX:PermSize -XX:MaxPermSize等参数调整其大小。
年轻代（New）：年轻代用来存放JVM刚分配的Java对象
年老代（Tenured)：年轻代中经过垃圾回收没有回收掉的对象将被Copy到年老代
永久代（Perm）：永久代存放Class、Method元信息，其大小跟项目的规模、类、方法的量有关，一般设置为128M就足够，设置原则是预留30%的空间。
New又分为几个部分：
Eden：Eden用来存放JVM刚分配的对象
Survivor1
Survivro2：两个Survivor空间一样大，当Eden中的对象经过垃圾回收没有被回收掉时，会在两个Survivor之间来回Copy，当满足某个条件，比如Copy次数，就会被Copy到Tenured。显然，Survivor只是增加了对象在年轻代中的逗留时间，增加了
被垃圾回收的可能性。
2.垃圾回收算法
垃圾回收算法可以分为三类，都基于标记-清除（复制）算法：
Serial算法（单线程）
并行算法
并发算法
JVM会根据机器的硬件配置对每个内存代选择适合的回收算法，比如，如果机器多于1个核，会对年轻代选择并行算法，关于选择细节请参考JVM调优文档。
稍微解释下的是，并行算法是用多线程进行垃圾回收，回收期间会暂停程序的执行，而并发算法，也是多线程回收，但期间不停止应用执行。所以，并发算法适用于交互性高的一些程序。经过观察，并发算法会减少年轻代的大小，其实就是使用了一个大的年老代，这反过来跟并行算法相比吞吐量相对较低。
3、垃圾回收器
目前的收集器主要有三种：串行收集器、并行收集器、并发收集器
串行收集器：使用单线程处理所有垃圾回收工作，因为无需多线程交互，所以效率比较高。但是，也无法使用多处理器的优势，所以此收集器适合单处理器机器。当然，此收集器也可以用在小数据量（100M左右）情况下的多处理器机器上
并行收集器：对年轻代进行并行垃圾回收，因此可以减少垃圾回收时间。一般在多线程多处理器机器上使用。使用-XX:+UseParallelGC.打开。并行收集器在J2SE5.0第6更新上引入，在Java SE6.0中进行了增强--可以对年老代进行并行收集。适用情况：“对吞吐量有高要求”，多CPU、对应用响应时间无要求的中、大型应用
并发收集器：可以保证大部分工作都并发进行（应用不停止），垃圾回收只暂停很少的时间，适用情况：“对响应时间有高要求”，多CPU、对应用响应时间有较高要求的中、大型应用
垃圾回收动作何时执行？
GC类型
GC有两种类型：Scavenge GC和Full GC。
Scavenge GC
一般情况下，当新对象生成，并且在Eden申请空间失败时，就会触发Scavenge GC，堆Eden区域进行GC，清除非存活对象，并且把尚且存活的对象移动到Survivor区。然后整理Survivor的两个区。年轻代满是指Eden代满，Survivor满不会引发GC。
Full GC
对整个堆进行整理，包括Young、Tenured和Perm。Full GC比Scavenge GC要慢，因此应该尽可能减少Full GC。有如下原因可能导致Full GC：
Tenured被写满
Perm域被写满
System.gc()被显示调用
上一次GC之后Heap的各域分配策略动态变化
二、jvm参数设置
调优的目的是在保证服务正常的情况下，GC尽可能的少执行,GC 执行的时间尽可能短，Full GC的周期尽可能的长
前两个目前是相悖的，要想GC时间小必须要一个更小的堆，要保证GC次数足够少，必须保证一个更大的堆，我们只能取其平衡。
1、针对JVM堆的设置一般，可以通过-Xms -Xmx限定其最小、最大值，为了防止垃圾收集器在最小、最大之间收缩堆而产生额外的时间，我们通常把最大、最小设置为相同的值
2、年轻代和年老代将根据默认的比例（3：8）分配堆内存，可以通过调整二者之间的比率NewRadio来调整二者之间的大小，也可以针对回收代，比如年轻代，通过-XX:newSize -XX:MaxNewSize来设置其绝对大小。同样，为了防止年轻代的堆收缩，我们通常会把-XX:newSize -XX:MaxNewSize设置为同样大小
3、年轻代和年老代设置多大才算合理？这个问题毫无疑问是没有答案的，否则也就不会有调优。我们看一下二者大小变化有哪些影响
A、更大的年轻代必然导致更小的年老代，大的年轻代会延长普通GC的周期，但会增加每次GC的时间；小的年老代会导致更频繁的Full GC
B、更小的年轻代必然导致更大年老代，小的年轻代会导致普通GC很频繁，但每次的GC时间会更短；大的年老代会减少Full GC的频率
C、如何选择应该依赖应用程序对象生命周期的分布情况：如果应用存在大量的临时对象，应该选择更大的年轻代；如果存在相对较多的持久对象，年老代应该适当增大。但很多应用都没有这样明显的特性，在抉择时应该根据以下两点：a、本着Full GC尽量少的原则，让年老代尽量缓存常用对象，JVM的默认比例3：8也是这个道理（B）通过观察应用一段时间，看其他在峰值时年老代会占多少内存，在不影响FullGC的前提下，根据实际情况加大年轻代，比如可以把比例控制在1：1。但应该给年老代至少预留1/3的增长空间
4、jvm参数说明
-Xmx3550m：设置JVM最大可用内存
-Xms3550m：设置JVM初始内存，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
-Xmn：设置年轻代大小整个堆大小=年轻代大小 + 年老代大小 + 持久代大小，Sun官方推荐配置为整个堆的3/8
-Xss： 设置每个线程的堆栈大小，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，这个参数对性能的影响比较大的
-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，上为说明数据非实际应用数据
-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:PermSize=128M设置持久代大小
-XX:MaxPermSize=128M设置持久代最大值，此值可以设置与-XX:PermSize相同，防止持久代内存伸缩，持久代设置很重要，一般预留其使用空间的1/3.
-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，linux64的java6默认值是15
-XX:+UseSerialGC 开启串行收集器
-XX:+UseParallelGC开启年轻代并行收集器，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
-XX:ParallelGCThreads=设置并行垃圾回收的线程数。此值可以设置与机器处理器数量相等（逻辑cpu数），这个不确定是物理、还是逻辑使用默认就好
-XX:MaxGCPauseMillis=指定垃圾回收时的最长暂停时间，单位毫秒，如果指定了此值的话，堆大小和垃圾回收相关参数会进行调整以达到指定值，设定此值可能会减少应用的吞吐量
-XX:GCTimeRatio=设定吞吐量为垃圾回收时间与非垃圾回收时间的比值，公式为1/（1+N）。例如，-XX:GCTimeRatio=19时，表示5%的时间用于垃圾回收。默认情况为99，即1%的时间用于垃圾回收
-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
-XX:+UseParallelOldGC开启老年代并行收集器
-XX:+UseConcMarkSweepGC开启老年代并发收集器(简称CMS)，可以和UseParallelGC一起使用
-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=70老年代内存使用比例到多少激活CMS收集器，这个数值的设置有很大技巧基本上满足(Xmx-Xmn)*(100-CMSInitiatingOccupancyFraction)/100>=Xmn否则会出现“Concurrent Mode Failure”，promotionfailed，官方建议数值为68
-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection：使用并发收集器时，开启对年老代的压缩
-XX:+DisableExplicitGC：禁止 java 程序中的 full gc, 如System.gc() 的调用. 最好加上， 防止程序在代码里误用了对性能造成冲击
-XX:+PrintGCDetails
打应垃圾收集的情况如 :
[GC 15610.466: [ParNew: 229689K->20221K(235968K), 0.0194460 secs] 1159829K->953935K(2070976K),0.0196420secs]
-XX:+PrintGCTimeStamps
打应垃圾收集的时间情况 , 如:
[Times: user=0.09 sys=0.00, real=0.02 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
输出形式：Application time: 0.5291524 seconds
-XX:+PrintGCApplicationStoppedTime
打应垃圾收集时 , 系统的停顿时间, 如 :
Total time for which application threads were stopped: 0.0225920 seconds
-XX:+PrintGC
输出形式：
[GC 118250K->113543K(130112K), 0.0094143 secs] [Full GC121376K->10414K(130112K), 0.0650971 secs]
-XX:PrintHeapAtGC:打印GC前后的详细堆栈信息
输出形式：
{Heapbefore GC invocations=1 (full 0):
par new generation total 204800K, used 123227K[0x00000006f3800000, 0x0000000706400000, 0x0000000706400000)
eden space 102400K, 100% used[0x00000006f3800000, 0x00000006f9c00000, 0x00000006f9c00000)
from space 102400K, 20% used [0x0000000700000000,0x0000000701456e50, 0x0000000706400000)
to space 102400K, 0% used[0x00000006f9c00000, 0x00000006f9c00000, 0x0000000700000000)
concurrent mark-sweep generation total3887104K, used 0K [0x0000000706400000, 0x00000007f3800000, 0x00000007f3800000)
concurrent-mark-sweep perm gen total 204800K,used 32721K [0x00000007f3800000, 0x0000000800000000, 0x0000000800000000)
7.673:[GC 7.673: [ParNew: 123227K->33943K(204800K), 0.0251790 secs]123227K->33943K(4091904K), 0.0252550 secs] [Times: user=0.10 sys=0.02,real=0.03 secs]
Heapafter GC invocations=2 (full 0):
par new generation total 204800K, used 33943K [0x00000006f3800000,0x0000000706400000, 0x0000000706400000)
eden space 102400K, 0% used [0x00000006f3800000,0x00000006f3800000, 0x00000006f9c00000)
from space 102400K, 33% used [0x00000006f9c00000,0x00000006fbd25e60, 0x0000000700000000)
to space 102400K, 0% used[0x0000000700000000, 0x0000000700000000, 0x0000000706400000)
concurrent mark-sweep generation total3887104K, used 0K [0x0000000706400000, 0x00000007f3800000, 0x00000007f3800000)
concurrent-mark-sweep perm gen total 204800K,used 32721K [0x00000007f3800000, 0x0000000800000000, 0x0000000800000000)
}
说明：上面的配置除官方推荐数据，其余皆为举例说明用，具体数据按实际需要测试而定
GC、Full GC日志输出图解
三、jvm监控工具jconsole.exe
Jconsole.exe是java自带的jvm监控工具，设置其对java的连接分析：
1、本地程序（相对于开启JConsole的计算机），无需设置任何参数就可以被本地开启的JConsole连接（Java SE 6开始无需设置，之前还是需要设置运行时参数-Dcom.sun.management.jmxremote ）
2、在catalina.sh或startup.sh中设置无认证连接 (下面的设置表示：连接的端口为10900、无需认证就可以被连接)
-Dcom.sun.management.jmxremote.port=10900\
-Dcom.sun.management.jmxremote.authenticate=false\
-Dcom.sun.management.jmxremote.ssl=false
运行C:\ProgramFiles\Java\jdk1.7.0_01\bin\jconsole.exe
概览：
内存：
线程：
类：
VM概要：
MBean:
