背景
先說一下基本情況窑滞，本次是對線上商品服務(wù)的JVM優(yōu)化。商品服務(wù)的訪問量非常高电爹，單機QPS在3000左右蔫仙，線上總共部署了15個商品服務(wù)節(jié)點。JVM堆內(nèi)存大小是8G藐不，其中給新生代分配了2G匀哄，老年代垃圾回收器采用CMS，新生代垃圾回收器是ParNew雏蛮。
優(yōu)化前的情況
首先我們使用 jstat 查看了 GC 的情況。又通過查看GC log阱州，分析了GC 的詳細狀況挑秉。
使用 jstat -gcutil ${pid} 1000 每隔一秒打印一次 GC 統(tǒng)計信息。
可以看到苔货，單次 Young GC 平均耗時是 60ms 左右犀概，還是不錯的，但是Young GC（YGC ）非常頻繁夜惭，基本上每秒一次姻灶，有時還會一秒兩次，在一秒兩次的時候诈茧，Young GC對系統(tǒng)響應(yīng)的壓力就會比較明顯产喉。
jstat相關(guān)指標說明：
YGCT：Young GC 總時間，單位為秒
YGC：Young GC 次數(shù)
FGCT：Full GC 總時間敢会，單位為秒
FGC：Full GC 次數(shù)
GCT：GC 總時間曾沈，是 YGCT 和 FGCT 之和
接著查看 GC log，打印 GC log 需要在 JVM 啟動參數(shù)里添加如下參數(shù)：
-XX:+PrintGCDateStamps：打印 GC 發(fā)生的時間戳鸥昏。
-XX:+PrintTenuringDistribution：打印 GC 發(fā)生時的代齡信息塞俱。
-XX:+PrintGCApplicationStoppedTime：打印 GC 停頓時長
-XX:+PrintGCApplicationConcurrentTime：打印 GC 間隔的服務(wù)運行時長
-XX:+PrintGCDetails：打印 GC 詳情，包括 GC 前/內(nèi)存等吏垮。
-Xloggc:…/gclogs/gc.log.date：指定 GC log 的路徑
GC log如下：
從Log中障涯，我們可以看到 gc 前有很多次 18ms 左右的停頓罐旗。
進一步分析和優(yōu)化
直接查看 GC log 不太直觀肘迎，可以借助一些可視化JVM分析工具來幫助我們分析殴胧，推薦一款不錯的在線分析工具GCeasy抛杨，我們把 GC log 上傳到https://gceasy.io 后动漾， GCeasy 會根據(jù)GC log生成各個維度的圖表街望，讓我們更直觀的分析JVM問題捧杉。
通過查看 GCeasy 生成的圖表猪钮，我們可以發(fā)現(xiàn)JVM的吞吐量是 93%党饮，即 JVM 運行業(yè)務(wù)代碼的時長占 JVM 總運行時長的93%涂滴，這個吞吐量確實比較低友酱，運行 100 分鐘就有 7 分鐘在執(zhí)行 GC 操作。幸好這些 GC 中絕大多數(shù)都是 Young GC柔纵，單次GC時長較短時間可控并且頻率均勻缔杉，所以商品服務(wù)還能正常運行。
解決這個問題搁料，可以從三方面入手：減少對象的創(chuàng)建或详，增大新生代以及調(diào)整幸存區(qū)。
減少對象創(chuàng)建郭计，本質(zhì)上不算是JVM調(diào)優(yōu)霸琴，而是代碼優(yōu)化，而且需要花大量的時間去擼代碼昭伸，再逐步優(yōu)化代碼梧乘，周期會相當長。所以就暫時作罷了庐杨！
調(diào)整新生代比例
增大新生代比例选调。只需要修改JVM參數(shù)即可，說起來簡單灵份，但需要多次調(diào)整并壓測仁堪，最終找到一個平衡點，在保證FullGC的頻次和耗時都在合理的范圍之內(nèi)填渠，把Young GC的頻次降到最低弦聂。
有人可能會問：增大新生代比例，會不會導致Young GC的耗時明顯增大揭蜒？雖然降低了GC頻次横浑，但是單次GC的耗時卻明顯增加了，豈不是得不償失屉更？
首先徙融，我們需要先明確，目前主流的新生代收集器大多采用標記-復(fù)制算法瑰谜，ParNew也一樣欺冀。研究表明树绩，絕大多數(shù)應(yīng)用場景，新生代中98%的對象生命周期很短隐轩，在毫秒級別饺饭，基本上被使用一次后就會變成垃圾對象，會在下一次GC時被清理掉职车。在很多JVM中將堆內(nèi)存分為一塊較大的Eden空間和兩塊較小的Survivor空間(下圖的S0和S1)瘫俊，新生對象存放在Eden區(qū)。當發(fā)生Young GC時悴灵，將Eden和當前Survivor中存活的對象一次性復(fù)制到另外一塊Survivor中扛芽，最后整體清理Eden和當前的Survivor空間。每次Young GC時兩塊Survivor區(qū)互相更換积瞒。HotSpot虛擬機默認Eden和兩塊Survivor的大小比例是8:1:1川尖，也就是說每次新生代中可用內(nèi)存為整個新生代容量的90%（80%+10%），只有10%的內(nèi)存會被“浪費”茫孔。
現(xiàn)在我們清楚了ParNew回收器采用了標記-復(fù)制算法《Ｔ現(xiàn)在來分析一下ParNew回收器GC耗時和新生代大小的關(guān)系。我們知道標記-復(fù)制算法分為兩個階段缰贝，標記階段和復(fù)制階段馍悟。為了簡化問題我們暫且認為標記階段只掃描新生代的存活對象，其實該階段還需要掃描部分老年代對象剩晴。假設(shè)我們要把新生代擴容1.5倍赋朦。
擴容前：新生代容量為2G，假設(shè)某對象A的存活時間為600ms李破，Young GC間隔500ms，那么本次GC時間 = 掃描新生代時間 + 復(fù)制對象時間（Eden和當前Survivor復(fù)制到另一個Survivor）壹将。
擴容后：新生代容量為3G 嗤攻，對象A的生命周期為600ms，但是由于新生代擴容了1.5倍诽俯，所以Young GC間隔理論上增加到了750ms妇菱。此時發(fā)生Young GC，對象A已經(jīng)用完了生命周期暴区，成為了垃圾對象闯团，就不需要把對象A復(fù)制到另一個Survivor區(qū)了。那么本次GC時間 = 1.5 × 掃描新生代時間仙粱，沒有增加復(fù)制時間房交。
所以，當擴大新生代容量時伐割，實際上每次GC需要復(fù)制的存活對象并不會按照擴容比例遞增候味。容量擴大到1.5倍刃唤，增加的存活對象會遠小于1.5倍。雖然標記階段消耗的時間提高到了1.5倍白群，但是復(fù)制階段耗時并沒有明顯提高尚胞。更重要的是，對于虛擬機來說帜慢，復(fù)制對象的成本要遠高于掃描標記的成本笼裳，所以，單次Young GC時間更多取決于存活對象的數(shù)量粱玲，而非Eden區(qū)的大小躬柬。如果堆內(nèi)存中存在大量短生命周期的對象（大部分場景是這樣的），那么擴容新生代后密幔，Young GC時間不會顯著增加楔脯。
分代調(diào)整
此外，觀察了各代齡的對象數(shù)量情況后胯甩，對代齡設(shè)置也做了調(diào)整昧廷。
前文提到，當發(fā)生Young GC時偎箫，會將Eden和當前的Survivor中存活的對象一次性復(fù)制到另外一塊Survivor中木柬，最后整體清理Eden和當前的Survivor空間。每次Young GC時兩塊Survivor區(qū)會互相更換淹办。存活對象在兩塊Survivor區(qū)之間每交換一次眉枕，對象年齡就會增長一歲。直到達到MaxTenuringThreshold設(shè)置的年齡（默認是15歲）時怜森，相應(yīng)的對象就會被轉(zhuǎn)移到老年代速挑。所以為了減少復(fù)制成本，MaxTenuringThreshold要盡量合理副硅，不能設(shè)置太大姥宝，否則有些長壽對象在每次GC時都會在兩個Survivor區(qū)之間來回復(fù)制，無疑是增加了復(fù)制階段的耗時恐疲。
看上圖腊满，在15個分代中，7歲以上的對象80%都會被轉(zhuǎn)移到老年代（769.02除以980.48 ≈ 80% ）培己。于是我們把 MaxTenuringThreshold 的值調(diào)整為 7碳蛋，將年齡超過7歲的對象直接轉(zhuǎn)移到老年代。這樣就減少了長壽對象在兩個 survivor 區(qū)之間來回復(fù)制帶來的性能開銷省咨。
偏向鎖停頓
我們看到GC log里有很多18ms左右的停頓肃弟，雖然每次停頓時間不算長，但頻繁的停頓對性能消耗還是比較明顯茸炒。
這個問題曾經(jīng)遇到過幾次愕乎，基本都是偏向鎖導致阵苇。JDK1.8 之后 JVM 對鎖進行了優(yōu)化，增加了偏向鎖感论。所謂的偏向绅项，就是偏心，偏向鎖會偏向于當前已經(jīng)占有鎖的線程 比肄。適合鎖競爭不激烈的場景（某個同步塊并發(fā)不高快耿，很少會出現(xiàn)多線程同時競爭鎖的場景）。大概過程如下芳绩，獲得鎖的線程再次獲得鎖時掀亥，會判斷偏向鎖是否指向自己，如果指向自己妥色，該線程將不用再次獲得鎖搪花，就可以直接進入同步塊，以此來優(yōu)化性能嘹害。當其他線程請求相同的鎖時撮竿，偏向模式結(jié)束。偏向鎖的實現(xiàn)就是將對象頭的標記設(shè)置為偏向笔呀，并將線程ID寫入對象頭幢踏。
在競爭激烈的場景，偏向鎖會增加系統(tǒng)負擔许师， 因為每次都要加一次是否偏向的判斷房蝉。關(guān)鍵是遇到鎖競爭時，取消鎖的過程需要等待全局安全點（safe point）微渠，會導致所有線程暫停搭幻，即會發(fā)生Stop-The-World。所以在鎖競爭激烈的場景下逞盆，最好提前關(guān)閉掉偏向鎖粗卜。
在JVM中默認會開啟偏向鎖，所以我們只需要關(guān)閉偏向鎖即可：
-XX:-UseBiasedLocking
最后
經(jīng)過一輪調(diào)整和壓測纳击，最終新生代調(diào)整到了2.9G，整個堆內(nèi)存保持8G不變攻臀，MaxTenuringThreshold調(diào)成了7焕数。新生代增大了將近1.5倍，Young GC 的頻率減少了大概1/3刨啸。GC 的吞量提高了3.8%堡赔，達到了96.8%，设联。Young GC 平均耗時稍有上升善已，從60ms上升到了71ms灼捂，基本符合預(yù)期。另外Full GC 的頻率和耗時也在可接受的范圍换团。
調(diào)優(yōu)是個復(fù)雜悉稠、細致的活兒，要因地制宜艘包。不同的機器的猛、不同的應(yīng)用、不同的業(yè)務(wù)場景和不同的訪問量級想虎，調(diào)優(yōu)的方式都不同卦尊，沒有一個固定的模式。做JVM調(diào)優(yōu)之前舌厨，建議先了解JVM運行原理岂却，內(nèi)存模型，GC過程裙椭，相關(guān)GC回收器回收機制躏哩，回收算法。先把基礎(chǔ)知識打扎實骇陈，再加上耐心和決心才能夠真正做好JVM優(yōu)化震庭，成為JVM高手。
