JVM调优总结-EW帮帮网

本篇博客记录我的JVM调优方案和总结

以下为我的JMeter线程组配置
以下为我项目未优化时的压测结果
以下为JVM可视化状态图
以下为我项目的jstat分析结果
以下为堆转储状态

在这里插入图片描述

JVM配置如下所示

-Xms1g -Xmx1g -XX:+UseSerialGC -XX:MetaspaceSize=256M -XX:MaxMetaspaceSize=256M  -XX:G1HeapRegionSize=4m -XX:MaxDirectMemorySize=1g -XX:+DisableExplicitGC

问题分析

JMeter压测结果

平均响应时间为3s,99%分位数为5秒,这说明接口响应延迟非常高
正常情况下,异常率为0.但是压测显示异常率为14.5%
吞吐量为1000左右,并不是很高

jstat分析

指标	初始值	最终值	变化
年轻代GC次数(YGC)	13	16	+3次
年轻代GC时间(YGCT)	0.765s	0.857s	+0.092s
Full GC次数(FGC)	0	1	+1次
Full GC时间(FGCT)	1.257s	1.368s	+0.111s
总GC时间(GCT)	2.022s	2.226s	+0.204s
Eden区使用率	61.3%	1.7%	-59.6%
老年代使用率	23.8%	16.3%	-7.5%

Eden区使用波动较大，表明执行频繁的Young GC
老年代使用相对稳定，表明对象晋升率适中
元空间使用稳定，表明类加载活动趋于平稳

堆转储文件分析

在这里插入图片描述

占比较大的为类加载器,并没有明显的内存泄漏状况

调优方案

针对于频繁的Young GC
- 增加 Eden区的内存大小
- 选择更合适的GC垃圾回收器
针对吞吐量+响应时间+异常率
- 吞吐量和响应时间可能受到 Full GC 部分影响,但是更多的应该在锁和并发设计方面
- 异常率可能是 频繁GC导致的连接超时

调优步骤

JVM调优

-server          # 服务器模式
-Xms8g -Xmx8g    # 堆内存初始和最大值

-XX:+UseG1GC     # 启用G1

# GC日志记录
-XX:+PrintGC
-XX:+PrintGCDetails
-XX:+PrintGCDateStamps
-XX:+PrintGCTimeStamps
-XX:+PrintGCApplicationStoppedTime # 打印应用停顿时间
-XX:+PrintTenuringDistribution     # 打印年龄分布
-Xloggc:/path/to/your/logs/gc-%t.log  # GC日志输出路径，%t表示时间戳
-XX:+UseGCLogFileRotation          # 开启GC日志滚动
-XX:NumberOfGCLogFiles=2           # 保留2个文件
-XX:GCLogFileSize=100M             # 每个文件100M

-XX:MaxGCPauseMillis=200           # 目标最大停顿时间（毫秒）
-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent=35 # 触发Mixed GC的堆占用阈值（默认45%）
-XX:ConcGCThreads=8                # 并发GC线程数，约为总CPU核数的1/4
-XX:ParallelGCThreads=16            # 并行GC线程数，通常等于CPU核数

-XX:MetaspaceSize=256M             # 元空间初始大小，避免运行时动态扩容带来的GC
-XX:MaxMetaspaceSize=256M          # 元空间最大大小，限制其无限增长
-XX:G1HeapRegionSize=4m            # 设置Region大小

-XX:+DisableExplicitGC             # 禁止显式System.gc()，防止误调用引发Full GC
-XX:MaxDirectMemorySize=2g         # 设置直接内存（堆外内存）大小，防止OOM。
-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError    # OOM时生成Dump文件
-XX:HeapDumpPath=/path/to/your/logs/heapdump.hprof  # Dump文件路径

-server
- 启用JVM的“服务器”模式。该模式会进行更多的运行时优化（如更激进的JIT编译），旨在获得最高的运行速度，但启动稍慢。
-Xms8g -Xmx8g
- 初始堆内存和最大堆内存设置为相同的值。
- 如果不相等，JVM会在使用时动态向操作系统申请内存，这个过程本身就有开销，并且在内存压力大时可能引发不必要的GC。固定大小后，JVM可以一次性向操作系统申请好全部内存，并在内部进行最优的堆布局，消除了运行时扩容带来的性能波动。
-XX:+UseG1GC
- G1是面向服务端、大内存、多处理器机器的收集器，其核心优势是可预测的停顿时间模型。
- 优势
  - 低延迟：它通过将堆划分为多个Region，每次只收集部分Region（增量收集），可以尽可能地避免一次回收整个堆，从而将STW停顿时间控制在一个可控范围内（通过MaxGCPauseMillis参数设定）。
  - 高吞吐：在尽力满足延迟目标的同时，也能提供很高的吞吐量。
  - 自动碎片整理：在回收过程中会通过复制算法自动进行压缩，避免内存碎片。这比CMS的“标记-清除”后再进行Full GC整理要高效得多。
**GC日志相关参数 **
- 出现问题必须依赖详细的GC日志。它可以告诉你每一次GC的确切时间、持续时间、回收了多少内存、停顿了多久。
-XX:MaxGCPauseMillis=200
- G1会努力尝试达成这个目标（比如200毫秒）。设置太小（如50ms）会迫使G1更频繁地做少量回收，反而会牺牲整体吞吐量。200ms是一个对高并发应用相对安全的起始值。
-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent=45
- 这个参数决定了何时启动并发标记周期（Mixed GC）。默认45%意味着当整个堆的使用率达到45%时，G1就开始后台标记垃圾了。
- 我这里调低到35% 是一种预防性策略，让G1更早地开始后台垃圾标记工作，为即将到来的内存分配高峰预留出足够的安全空间和回收时间，避免因为回收启动太晚而被迫触发STW时间更长的Full GC。
-XX:ConcGCThreads=4 & -XX:ParallelGCThreads=8
- 为什么？ 这是对CPU资源的精细化控制。假设是一台8核机器。
- ParallelGCThreads=8：STW期间，并行GC线程用满所有CPU核心，以求最快速度完成回收，缩短停顿。
- ConcGCThreads=4：并发标记阶段（与应用线程同时运行），只使用一半的CPU核心（4个），这是为了减少GC线程对业务线程的CPU资源争抢，保证业务吞吐量。这是一种典型的用吞吐量换延迟的权衡。
*-XX:MetaspaceSize=256M -XX:MaxMetaspaceSize=256M
- 元空间存放类元数据等信息。如果不设置，元空间会根据使用情况动态扩容，每次扩容都可能触发FGC。设置为固定且足够大的值（256M通常足够），可以避免在运行时因元空间不足而触发不可预期的Full GC，提高稳定性。
-XX:G1HeapRegionSize=4m
- G1将堆划分为等长的Region。Region大小影响回收的粒度。
- 2MB是默认值。设置为4MB意味着更少的总Region数，可以减少GC时需要管理的元数据开销，对大堆应用更友好。
-XX:+DisableExplicitGC & -XX:MaxDirectMemorySize=2g
- DisableExplicitGC：禁止代码中调用System.gc()。很多第三方库（比如Netty, 我的项目于使用的Pulsar正基于Netty）会误触发，导致一次长时间的Full GC。
- MaxDirectMemorySize=2g：显式设置堆外内存大小上限。这样当堆外内存耗尽时，会抛出OOM异常，而不是默默地吃光所有内存。这既是保护措施，也让问题更容易被发现。
-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
- OOM是线上最严重的问题之一。事后复盘必须知道“是什么对象占用了内存”。这个参数可以在发生OOM的瞬间自动生成堆转储文件（heapdump）。保证存在导致故障的可排查文件。

架构调优

以下是处理业务的旧代码

  @Override
    public Boolean doThumb(DoThumbRequest doThumbRequest, HttpServletRequest request) {
        ThrowUtils.throwIf(doThumbRequest == null || request == null, ErrorCode.PARAMS_ERROR);

        user loginUser = userService.getLoginUser(request);
        synchronized (StrUtil.toString(loginUser.getId()).intern()) {
            return transactionTemplate.execute(status -> {
                Long blogId = doThumbRequest.getBlogId();
                Boolean exists = this.hasThumb(blogId, loginUser.getId());
                if (exists) {
                    throw new RuntimeException("已点赞");
              	}
                
              
               String hashKey = ThumbConstant.USER_THUMB_KEY_PREFIX + loginUser.getId();
               String fieldKey = blogId.toString();
               Long realThumbId = thumb.getId();
               stringRedisTemplate.opsForHash().put(hashKey, fieldKey, realThumbId.toString());
               cacheManager.putIfPresent(hashKey, fieldKey, realThumbId);
                   
                pulsarTemplate.sendAsync("thumb-topic", thumbEvent).exceptionally(ex -> {
	           redisTemplate.opsForHash().delete(userThumbKey, blogId.toString(), true);
	           log.error("点赞事件发送失败: userId={}, blogId={}", loginUserId, blogId, ex);
	           return null;
	    	   });
                return success;
            });
        }
    }

可以看出

没有充分利用Pulsar的优势
锁粒度大

调优后代码

  if (doThumbRequest == null || doThumbRequest.getBlogId() == null) {
            throw new RuntimeException("参数错误");
        }
        user loginUser = userService.getLoginUser(request);
        Long loginUserId = loginUser.getId();
        Long blogId = doThumbRequest.getBlogId();
        String userThumbKey = RedisKeyUtil.getUserThumbKey(loginUserId);
        long result = redisTemplate.execute(
                RedisLuaScriptConstant.THUMB_SCRIPT_MQ,
                List.of(userThumbKey),
                blogId
        );
        if (LuaStatusEnum.FAIL.getValue() == result) {
            throw new RuntimeException("用户已点赞");
        }

        ThumbEvent thumbEvent = ThumbEvent.builder()
                .blogId(blogId)
                .userId(loginUserId)
                .type(ThumbEvent.ThumbType.INCREASE)
                .localDateTime(LocalDateTime.now())
                .build();
        pulsarTemplate.sendAsync("thumb-topic", thumbEvent).exceptionally(ex -> {
            redisTemplate.opsForHash().delete(userThumbKey, blogId.toString(), true);
            log.error("点赞事件发送失败: userId={}, blogId={}", loginUserId, blogId, ex);
            return null;
        });

        return true;