一、面试题
二、背景、概述
1、为什么要进行调优？
——防止、解决OOM；减少Full gc出现的频率2、生产环境中的问题
1）、生产环境发生了内存溢出该如何处理
2）、生产环境应该给服务器分配多少内存合适？
3）、如何对垃圾回收器的性能进行调优？
4）、生产环境CPU负载飙高该如何处理？
5）、生产环境应该给应用分配多少线程合适？
6）、不加log，如何确定请求是否执行了某一行代码？
7）、不加log，如何实时查看某个方法的入参与返回值？
3、可以根据什么方式对jvm进行监控？
1）、运行日志
2）、异常堆栈
3）、GC日志
4）、线程快照
5）、堆转储快照
可以根据上面的这些方向做出一些调优，例如合理的编写代码、合理使用硬件内存、合理进行jvm调优
三、调优的具体步骤
1、发现问题（性能监控）
通过性能监控可以发现程序中GC频繁、CPU load过高、OOM、内存泄露、死锁、程序响应时间过长等问题。
2、排除/定位问题（性能分析）
由上面的监控可以发现程序的表面问题，第二步我们就需要分析这些问题是怎么造成的，这样才能方便我们下一步去解决问题。
我们可以通过下面的方式去分析问题：
1）、打印GC日志，然后通过GCviewer或者http://gceasy.io来分析日志中存在的异常信息。
2）、运用命令行工具、jstack、jmap、jinfo等分析问题
3）、dump出堆文件，使用内存分析工具分析文件
4）、使用Arthas、jconsole、JVisualVM来实时查看JVM状态
5）、使用jstack查看堆栈信息
3、解决问题
到这里我们已经定位到程序发生异常的具体原因，那么我们最后需要做的就是如何去解决这些问题。
可以通过下面的这些方式去解决问题：
1）、适当增加内存、根据业务背景去选择更加合适的垃圾回收器2）、优化代码控制内存使用
3）、增加机器、分散节点压力
4）、合理设置线程池线程数量
5）、使用中间件提高程序效率
6）、其他.........
四、性能评价指标
1、响应时间/停顿时间
2、吞吐量
3、并发数
4、内存占用
5、相互间的关系
五、JVM监控及诊断工具（命令行方式）
一、概述
二、jps
查看正在运行的java进程。
基本语法： jps 【options】 【hostid】
options参数：
综合使用：
jps -l -m等价于jps -lm
如何将信息输出到同级文件中：
语法：命令 > 文件名称
例如：jps -l > a.txt
例如：
hostid参数：
可以在jdk安装目录下的bin目录看到jps：
三、jstat（查看jvm运行时各种状态信息，一般用来查看运行时GC的信息）
基本语法：
其中vmid是进程id号，也就是jps之后看到的前面的号码，如下：
各个参数说明：
1、option（主要参数）
1）、-class举例：jstat -class -t -h3 13152 1000 10，其中h3中的3代表每隔3个分隔一次，13152代表类的进程id，1000代表每隔1000毫秒打印一次，10代表一共打印10次，如下所示：
其中Timestamp代表程序至今的运行时间，单位为秒；Loaded代表加载的类的数目；Bytes代表加载的类的总字节数；Unloaded代表卸载的类的数目；Bytes代表卸载的类的总字节数；Time代表类装载所消耗的时间；
2）、-gc举例：jstat -gc 13152，其中13152代表类的进程id，执行结果如下所示：
其中S0C代表幸存者0区的总容量，S1C代表幸存者1区的总容量，S0U代表幸存者0区使用的容量，S1U代表幸存者1区使用的容量，EC代表伊甸园区的总容量，EU代表伊甸园区使用的总容量，OC代表老年代的总容量，OU代表老年代已经使用的容量，MC代表方法区的总容量，MU代表方法区的总容量，CCSC代表压缩类的总容量，CCSU代表压缩类使用的容量，YGC代表年轻代垃圾回收的次数，YGCT年轻代进行垃圾回收需要的时间，FGC代表代表Full GC的次数，FGCT代表Full GC的时间，GCT代表垃圾回收的总时间
3）、-gccapacity举例：jstat -gccapacity 13152，其中13152代表类的进程id，执行结果如下：
其中S0C代表幸存者0区的容量，S1C代表幸存者1区的容量，EC代表伊甸园区的容量，CCSC代表压缩类的容量，YGC代表年轻代垃圾回收的时间，FGC代表Full GC垃圾回收的时间
4）、-gcutil举例：jstat -gcutil 13152，其中13152代表类的进程id，执行结果如下所示：
以上是各区域占比以及垃圾回收的情况，S0代表幸存者0区，S1代表幸存者1区，E代表伊甸园区，O代表老年代，M代表方法区，CCS代表压缩类，以上这些值都是占比情况，YGC代表年轻代垃圾回收的次数，YGCT年轻代进行垃圾回收需要的时间，FGC代表代表Full GC的次数，FGCT代表Full GC的时间，GCT代表垃圾回收的总时间
5）、-gccause举例：jstat -gccause 13152，其中13152代表类的进程id，执行结果如下：
以上是各区域占比以及垃圾回收的情况，还有触发垃圾回收的原因解释，S0代表幸存者0区，S1代表幸存者1区，E代表伊甸园区，O代表老年代，M代表方法区，CCS代表压缩类，以上这些值都是占比情况，YGC代表年轻代垃圾回收的次数，YGCT年轻代进行垃圾回收需要的时间，FGC代表代表Full GC的次数，FGCT代表Full GC的时间，GCT代表垃圾回收的总时间，LGCC和GCC代表垃圾回收的原因
2、interval参数用于指定输出统计数据的周期，单位为毫秒。即：查询间隔
3、count参数
用于指定查询的总次数
4、-t参数
可以在输出信息前加上一个Timestamp列，显示程序的运行时间。单位：秒
我们执行jstat -gc -t 13152 1000 10，这代表1秒打印出1行，一共10行，-t代表打印出Timestamp总运行时间，结果如下所示：
上方红色框框中代表Timestamp，而蓝色框框中代表垃圾回收时间，单位都是秒，如果让红色框框中的某两个值相减，假设这个值是num1，然后让对应行的蓝色框框中的另外两个值相减，假设这个值是num2，之后让num2/num1，得出的差值就是上述所说的GC时间占运行时间的比例
虽然这种方式比较繁琐，但是在项目部署之后就需要使用命令行去看了，就没有可视化界面了，所以这种方式也要会
5、-h参数可以在周期性数据输出时，输出多少行数据后输出一个表头信息
补充：
第1步可以执行命令：jstat -gc -t 13152 1000 10
四、jinfo（实时查看和修改jvm配置参数）
基本语法：
1、利用jinfo查看参数
可以先使用jps查看进程id
1）、jinfo -sysprops 进程id （可以查看由System.getProperties()取得的参数）
2）、jinfo -flags 进程id （查看曾经赋值过的参数）
有一些参数是我们自己赋值的，一些是系统自动优化设置的参数信息。
3）、jinfo -flag 参数名 进程id （查看某个参数的值）
2、利用jinfo修改参数
1）、针对boolean类型
jinfo -flag [+|-]参数名称 进程id
如果使用+号，那就可以让该参数起作用，否则使用-号就让该参数不起作用，具体例子如下：
2）、针对非boolean类型
jinfo -flag 参数名称=参数值 进程id
扩展：
java -XX:+PrintFlagsInitial （查看所有JVM参数启动的初始值）java -XX:+PrintFlagsFinal （查看所有JVM参数的最终值）
值前面添加冒号:的是修改之后的值，没有添加的都是没有发生改变的初始值
java -参数名称:+PrintCommandLineFlags （查看那些已经被用户或者JVM设置过的详细的XX参数的名称和值）
五、jmap（导出内存映像文件/内存使用情况）
基本语法：
使用语法可以通过在DOS窗口中使用jmap/jmap -h/jmap -help查看，<executable <core>代表可执行的代码，比如使用> 文件名称来指定生成的dump文件的生成位置，[server_id@]<……>是为远程连接准备的
1、参数：
2、使用jmap导出内存映像文件
1）、手动导出
jmap -dump:format=b,file=<filename.hprof> <pid>
或者
jmap -dump:live,format=b,file=<filename.hprof> <pid>
两者的差别在于多了个live。live表示只生成在堆中存活对象的快照。没加live的是所有对象。
说明：
<filename.hprof>中的filename是文件名称，而.hprof是后缀名，<***>代表该值可以省略<>，当然后面的<pid>是进程id，需要通过jps查询出来，format=b表示生成的是标准的dump文件，用来进行格式限定。
具体例子如下：
生成堆中所有对象的快照：
其中file=后面的是生成的dump文件地址，最后的11696是进程id，可以通过jps查看
一般使用的是第二种方式，也就是生成堆中存活对象的快照，毕竟这种方式生成的dump文件更小，我们传输处理都更方便2）、自动导出
具体如下：
dump出快照文件后则可以利用工具进行分析
3、使用jmap打印堆内存信息
上面使用jmap导出整个内存的快照，如果我们只需要导出堆内存的信息。
1）、jmap -heap 进程id
2）、jmap -histo 进程id
4、使用jmap打印ClassLoader信息
jmap -permstat 进程id （查看系统的ClassLoader信息）
5、使用jmap打印堆积在finalizer队列中的对象
jmap -finalizerinfo （查看堆积在finalizer队列中的对象）
其中这两个指令（jmap -permstat 进程id、jmap -finalizerinfo）仅linux/solaris平台有效，所以无法在windows操作平台上演示，并且使用比较小众，不在多说。
六、jhat（JDK自带的堆分析工具）
jhat命令在jdk9及其之后就被移除了，官方建议使用jvisualvm代替jhat，所以该指令只需简单了解一下即可。
基本语法：
七、jstack（打印JVM中线程快照）
基本语法
option参数：
这样可以获取到线程快照、锁等信息用于分析问题。
八、jcmd（多功能命令行）
jcmd -l （列出所有的JVM进程，类似jps命令）
jcmd 进程号 help （针对指定的进程，列出支持的所有具体命令）
jcmd 进程号 具体命令 （显示指定进程的指令命令的数据）
九、jstatd（远程主机信息收集）
上面的几个命令，可以着重去看jps、jstat、jinfo、jmap、jstack。虽然后面会有一些GUI工具可以代替这些，不过项目上线后如果在没有专门做监控模块的话，就需要这些命令去分析线上问题。
（这里做个参考，jmap获取的是进程的内存信息，而jstack获取的是线程快照，有区别？如果一个进程中有多个线程，那打印的是哪个线程？还是所有都打印？如何分析dump文件（jmap）、线程快照（jstack）、gc信息（jstat）。
六、JVM监控及诊断工具（GUI方式）
一、概述
二、JConsole
在jdk安装目录的console.exe，双击即可执行文件。或者打开cmd窗口，输入jconsole命令即可。
此时则 可以进行本地或者远程的进程监控。此时我们选择某个本地进程。
此时可以查看这个jvm进程的内存、线程、类、vm概要等信息，
可以类似jmap、jstat命令的一些信息：
下面的线程可以用来检测死锁等（jstack命令）
使用JConsole连接一个正在本地系统运行的JVM，并且执行程序的和运行JConsole的需要是同一个用户。JConsole使用文件系统的授权通过RMI连接起链接到平台的MBean的服务器上。这种从本地连接的监控能力只有Sun的JDK具有。
远程连接（Remote）：使用下面的URL通过RMI连接器连接到一个JMX代理，service:jmx:rmi:///jndi/rmi://hostName:portNum/jmxrmi。JConsole为建立连接，需要在环境变量中设置mx.remote.credentials来指定用户名和密码，从而进行授权。
Advanced：使用一个特殊的URL连接JMX代理。一般情况使用自己定制的连接器而不是RMI提供的连接器来连接JMX代理，或者是一个使用JDK1.4的实现了JMX和JMX Rmote的应用
三、Visual VM
jdk安装目录的visualvm.exe双击，或者cmd窗口执行jvisualvm即可，如下图：
可以查看一些内存信息、dump出内存快照：
dump出来的内存快照：（dump出来的快照可以右键保存）
可以查看线程信息、dump出线程快照：
dump出来的线程快照：
（可以观察是否有死锁、阻塞等现象）
可以抽样检测cpu、内存等状态
也可以导入dump文件：
远程连接：
Visual VM的主要作用：
Visual VM的插件安装：
四、Eclipse MAT
集成在Eclipse的性能分析插件，由于现在基本使用idea所以不做介绍
五、JProfiler
idae中的一个收费插件，这个也不做介绍
六、Java Misssion Control
作用：用来实时监控JVM运行时的状态
Java Flight Recorder
1、概述
2、事件类型
3、启动方式：
1）、方式一
2）、方式二
3）、方式三
具体使用这个插件：
利用JFR进行取样分析：
测试代码：
取样结果：
1、一般信息
2、内存
3、代码
4、线程
5、I/O
6、系统
7、事件
七、其他工具
八、Arthas
阿里开源的性能功能。前面说过的jvisualvm、jprofiler等要进行远程连接需要在服务端项目开启时配置很多参数，而且如果线上环境是隔离的，那么本地工具是连接不到线上环境的。还有Jprofiler这款工具是收费的。
Arthas是阿里开源的性能监控神器。阿尔萨斯在远程连接时不需要进行复杂的参数配置，可以在线排除问题，无需重启应用，可以动态跟踪java代码，实时监控JVM状态。
使用的是命令行交互的模式。
官方使用文档：快速入门 — Arthas 3.5.4 文档
这个后面会写一个详细的操作文章。这里就不多说。
七、JVM运行时参数
对于jvm参数可以看官网说明：https://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/tools/unix/java.html
一、相关的JVM参数
1、类型一：标志参数
这类参数比较稳定，一般不会改变，以-开头，可以使用java -help查看所有标准参数。
对于以上第2点，我们可以打开DOS窗口，输入java -version就可以看到64位机器上用的server模式，如下所示：
2、类型二：-X参数
非标准参数，算比较稳定，但后面也可能改变，以-X开头。
java -X可以查看所有-X参数：
JIT的编译模式也是-X参数，该编译模式有三种：-Xint、-Xcomp、-Xmixed，默认是第三种混合模式（混合模式：这是默认模式，刚开始的时候使用解释器慢慢解释执行，后来让JIT即时编译器根据程序运行的情况，有选择地将某些热点代码提前编译并缓存在本地，在执行的时候效率就非常高了）
例如我们查看jdk版本时就是有说明：
注意：-Xmx -Xms -Xss的作用等价于某些XX参数（单位：k/K、m/M、g/G，设置：-Xmx、-Xms最好设置成一样的值，避免扩容带来的损耗）。
-Xms<size> 设置初始Java堆大小，等价于-XX:InitialHeapSize
查看该参数值的时候，应该使用InitialHeapSize，例如jinfo flag InitialHeapSize 进程id
等价证明：
-Xmx<size> 设置最大Java堆大小，等价于-XX:MaxHeapSize
-Xss<size> 设置Java线程堆栈大小，等价于-XX:ThreadStackSize
3、类型三：-XX参数（常用参数）
非标准化参数、常用、以-XX开头。主要用于开发和调试JVM。
这类参数又可以分为两种格式：
1）、Boolean类型：-XX +<option> 表示启动某个option属性；
-XX -<option> 表示禁用某个option属性；（说明：因为有的指令默认是开启的，所以可以使用-关闭）
例如：
2）、非Boolean类型（key-value）：
2-1）、数值型格式： -XX <option> = <number>
2-2)、非数值型格式：-XX <name> = <string>.
补充：-XX:+PrintFlagsFinal的作用
二、添加jvm参数选项
1、通过idea进行设置参数：
2、通过运行jar包命令设置参数：
例如：java -Xms50m -Xmx50m -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCTimeStamps -jar demo.jar
3、程序运行时，可以设置一部分参数：
三、常用的jvm参数选项
1、打印查看参数
其中第三个：
2、堆、栈、方法区内存大小设置参数（常用）
2-1）、堆的参数
对于其中一些参数的建议：
其实一般推荐调整的是-Xms、-Xmx、-Xmn这几个参数（其中一般将-Xms和-Xmx的大小设置为一样，防止-Xms扩容时的性能消耗）
2-2）、栈的参数（这个也常用）
-Xss128k 等价于-XX:ThreadStackSize，设置每个线程的栈大小为128k
2-3）、方法区的参数
方法区需要看jdk版本，有的是永久代，有的是元空间。
jdk1.8的方法区使用的是堆外内存（元空间直接使用本地内存，所以默认是无限制）
2-4）、直接内存
-XX:MaxDirectMemorySize 指定DirectMemory容量，若未指定，则默认与Java堆最大值一样。
元空间使用的是直接内存？什么是直接内存？（直接内存和元空间没关系，元空间是使用本地内存）
请问 -XX:MaxDirectMemorySize= 限制的是 元空间大小 还是 NIO 占用大小？ - 知乎
3、OOM相关的参数
4、垃圾收集器相关的参数
1）、查看默认的垃圾回收器
2）、Serial回收器
3）、Parnew回收器
4）、Parallel回收器
5）、CMS回收器
6）、G1回收器
如果使用G1垃圾收集器，不建议设置-Xmn和-XX:NewRatio，毕竟可能影响G1的自动调节。
Mixed GC调优参数：
7）、怎么选择垃圾回收器？
5、GC日志相关的参数（性能分析中常用）
1）、常用参数
对于这些参数：
这些参数在分析调优过程常用。
2）、其他参数
6、其他常用的参数
四、通过java代码获取jvm参数
代码：（Runtime对象：运行时对象）
八、分析GC日志
一、GC日志参数
上面已经说过GC相关的常用参数：
二、GC日志格式
1、GC分类
2、不同GC分类的GC细节
例如老年代使用CMS：
例如新生代使用serial GC：
3、GC日志分类
GC日志主要分为MinorGC（Young GC）日志、FullGC
4、GC日志结构
观察打印出来的GC日志时，一般有几个信息可以观察
1）、垃圾收集器
2）、GC前后内存等的变化
3）、 GC消耗时间
5、Minor GC日志解析
我们这里对于一个简单的Minor GC日志进行分析，我们得到下面的GC信息
1）、2020-11-20T17:19:43.265-0800
日志打印时间，日期格式2013-05-04T21:53:59.234+0800。
添加-XX:+PrintGCDateStamps参数可以打印
2）、0.822:
gc发生时，java虚拟机启动以来经过的秒数。
添加-XX:+PrintGCTimeStamps该参数可打印。
3）、[GC(Allocation Failure)
发生了一次垃圾回收，这是一次Minior GC。它不区分新生代还是老年代GC，括号里的内容是gc发生的原因，这里的Allocation Failure的原因是新生代中没有足够区域能够存放需要分配的数据而失败，所以触发gc。
4）、[PSYoungGen:76800K->8433K(89600K)]
其中PSYoungGen：表示GC发生的区域，区域名称与使用的GC收集器是密切相关的。例如
76800K->8433K(89600K)：GC前该内存区域已使用容量->GC后盖区域容量(该区域总容量)，如果是新生代，总容量则会显示整个新生代内存的9/10，即eden+from/to区；如果是老年代，总容量则是全身内存大小，无变化。
5）、76800K->8449K(294400K)
堆总内存、已使用内存变化信息的打印，虽然本次是Minor GC，只会进行新生代的垃圾收集，但是也肯定会打印堆中总容量相关信息。
在显示完区域容量GC的情况之后，会接着显示整个堆内存区域的GC情况：GC前堆内存已使用容量->GC后堆内存容量（堆内存总容量），并且堆内存总容量 = 9/10 新生代 + 老年代，然后堆内存总容量肯定小于初始化的内存大小。
6）、,0.0088371
整个GC所花费的时间，单位是秒
7）、[Times：user=0.02 sys=0.01,real=0.01 secs]
6、Full GC日志解析
以下面的Full GC日志例子进行分析
1）、2020-11-20T17:19:43.794-0800
和上面类似，日志打印时间
2）、1.351
和上面类似
3）、Full GC(Metadata GCThreshold)
括号中是gc发生的原因，原因：Metaspace区不够用了。除此之外，还有另外两种情况会引起Full GC，如下：
1、Full GC(FErgonomics) 原因：JVM自适应调整导致的GC
2、Full GC（System） 原因：调用了System.gc()方法4）、[PSYoungGen: 100082K->0K(89600K)]
PSYoungGen：表示GC发生的区域，区域名称与使用的GC收集器是密切相关的。
10082K->0K(89600K)：GC前该内存区域已使用容量->GC该区域容量(该区域总容量)，如果是新生代，总容量则会显示整个新生代内存的9/10，即eden+from/to区；如果是老年代，总容量则是全身内存大小，无变化。（这部分是Young GC）
5）、ParOldGen：32K->9638K(204800K)
老年代区域没有发生GC，因此本次GC是metaspace引起的。（老年代内存使用在GC后从少到多，是年轻代的对象过来了，而且也可以说明没有发生老年代的gc）
6）、10114K->9638K(294400K)
在显示完区域容量GC的情况之后（内存使用在GC前后变化），会接着显示整个堆内存区域的GC情况：GC前堆内存已使用容量->GC后堆内存容量（堆内存总容量），并且堆内存总容量 = 9/10 新生代 + 老年代，然后堆内存总容量肯定小于初始化的内存大小
7）、[Meatspace:20158K->20156K(1067008K)]
metaspace GC 回收2K空间。其他的信息和上面的类似。
三、GC日志分析工具
1、GCEasy
2、GCViewer
3、其他工具
1）、GChisto
官网上没有下载的地方，需要自己从SVN上拉下来编译，不过这个工具似乎没怎么维护了，存在不少bug。
2）、HPjmeter
工具很强大，但是只能打开由以下参数生成的GC log，-verbose:gc -Xloggc:gc.log。添加其他参数生成的gc.log无法打开。HPjmeter集成了以前的HPjtune功能，可以分析在HP机器上产生的垃圾回收日志文件。
