Java生产环境下性能监控与调优

1、JVM参数

分为三大类，标准参数、X参数、XX参数

标准参数

  • -help
  • -server
  • -client
  • -version
  • -showversion
  • -cp
  • -classpath

X参数

  • -Xint：解释执行
  • -Xcomp：第一次使用就编译成本地代码
  • -Xmixed：混合模式，JVM自己来决定是否编译成本地代码

XX参数：用于调优和debug

Boolean类型

格式：-XX:[+ -]<name>表示启动或禁用name属性：+代表启动 -代表禁用
比如：-XX: +UseConcMarkSweepGC
-XX: + UseG1GC

非Boolean类型，也就是key value类型

格式：-XX：<name>=<value>表示name的属性的值是value
比如：-XX：MaxGCPauseMills=500
-XX：GCTimeRatio=19

-Xmx -Xms

它们也属于XX参数
-Xms等价于-XX：InitialHeapSize 初始化堆大小
-Xmx等价于-XX：MaxHeapSize 最大堆内存

jinfo

jinfo -flag MaxHeapSize 17393 查看端口为17393的最大堆内存
-XX:MaxHeapSize=2147483648

jinfo -flag ThreadStackSize 17393 查看线程的内存堆栈大小
-XX:ThreadStackSize=1024

2、查看JVM运行时参数

-XX: +PrintFlagsInitial 初始值
-XX: +PrintFlagsFinal 结束值

java -XX:+PrintFlagsFinal -version通过这个命令来查看

3、如何导出内存映射文件

第一种：内存溢出自动导出

-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
-XX:HeapDumpPath=./

第二种：使用jmap命令手动导出

1、先用jps命令找到对应的程序pid


image.png

2、使用jmap命令手动导出（当前目录，自定义hprof，后面是程序pid）
jmap -dump:format=b,file=123.hprof 24077
3、将生成的hporf文件导入mat

4、jstack实战死循环与死锁

$ jps -l

15222 com.intellij.idea.Main
17238 sun.tools.jps.Jps
15547 com.imooc.monitor_tuning.MonitorTuningApplication
15532 org.jetbrains.jps.cmdline.Launcher
15453 org.jetbrains.idea.maven.server.RemoteMavenServer36

$ jstack 15547 > MonitorTuningApplication.txt

"Thread-21":
    at com.jacky.imserver.controller.UserController.lambda$deadlock$1(UserController.java:41)
    - waiting to lock <0x00000007fbb68fe0> (a java.lang.Object)
    - locked <0x00000007fbb68ff0> (a java.lang.Object)
    at com.jacky.imserver.controller.UserController$$Lambda$427/1168450100.run(Unknown Source)
    at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)
"Thread-20":
    at com.jacky.imserver.controller.UserController.lambda$deadlock$0(UserController.java:29)
    - waiting to lock <0x00000007fbb68ff0> (a java.lang.Object)
    - locked <0x00000007fbb68fe0> (a java.lang.Object)
    at com.jacky.imserver.controller.UserController$$Lambda$426/169622243.run(Unknown Source)
    at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)

Found 1 deadlock.

5、基于JVisualVM 的可视化监控

1、监控本地java进程
2、监控远程java进程

6、使用 BTrace 进行拦截调试

  • BTrace是一种动态跟踪分析一个运行中的Java应用程序的工具。
  • BTrace动态地向目标应用程序的字节码注入追踪代码(字节码追踪)，也就是BTrace脚本。
  • 使用的技术有 JavaCompilerApi, JVMTI, Agent, Instrumentation+ASM
  • BTrace的最大好处，是可以通过自己编写的脚本，获取应用的一切调用信息。而不需要不断地修改代码。

1、拦截方法

在@OnMethod注解中，需要指定class、method以及location等，class表明需要监控的类，method表明需要监控的方法。

2、拦截时机

@Location定义Btrace对方法的拦截位置，通过@Location注解指定，默认为Kind.ENTRY，Kind.RETURN，Kind.CALL，Kind.LINE和Kind.ERROR, Kind.THROW, Kind.CATCH

@BTrace
public class PrintRegex {

    @OnMethod(
            clazz="com.imooc.monitor_tuning.chapter4.Ch4Controller",
            method="/.*/"   )
    public static void anyRead(@ProbeClassName String pcn, @ProbeMethodName String pmn) {
        BTraceUtils.println(pcn+","+pmn);
        BTraceUtils.println();
    }
}

7、Tomcat 性能监控与调优

1、线程优化

  • maxConnections： 最大链接数现在nio 1w，之前apr8192
  • acceptCount ：最大排队数，超过最大连接数后的队列 默认100
  • maxThreads ： 工作线程，最大并发
  • minSpareThreads ：最小空闲线程，不能设置太小

2、配置优化

  • autoDeploy： 周期性检查是否有新应用部署，默认true，生产千万不能true
  • enableLookups（http.html）：默认false，千万不能true
  • reloadable（context.html）：默认false，千万不要true
  • protocol="org.apache.coyote.http11.Http11AprProtocol"
  • 8.5以后nio、apr用于大并发 比较合适
  • Session 优化：如果是 JSP, 可以禁用原生 Session=false、session放在redis

8、Nginx 性能监控与调优

1、配置线程数和并发数

增加工作线程数和并发连接数
[root@localhost /]# vi /etc/nginx/nginx.conf
worker_processes  4; # 一般CPU 是几核就设置为几 也可以设置成auto
events {
    worker_connections  10240; # 每个进程打开的最大连接数，包含了 Nginx 与客户端和 Nginx 与 upstream 之间的连接
    multi_accept on; # 可以一次建立多个连接
    use epoll;   #epoll这种网络模型
}

2、查看nginx 语法是否正确

[root@localhost /]# nginx -t
nginx: the configuration file /etc/nginx/nginx.conf syntax is ok

3、启用长连接

upstream server_pool{
    server localhost:8080 weight=1 max_fails=2 fail_timeout=30s;
    keepalive 300; # 300个长连接 提高效率
}

4、配置反向代理服务

location / {
    proxy_http_version 1.1;
    proxy_set_header Upgrade $http_upgrade;
    proxy_set_header Connection "upgrade";
    proxy_pass http://server_pool;  #所有请求都代理给server_pool
}

5、配置压缩

gzip on;
gzip_http_version 1.1;
gzip_disable "MSIE [1-6].(?!.*SV1)";
gzip_proxied any;
gzip_types text/plain text/css application/javascript application/x-javascript application/json application/xml application/vnd.ms-fontobject application/x-font-ttf application/svg+xml application/x-icon;
gzip_vary on;
gzip_static on;

6、操作系统优化

配置文件/etc/sysctl.conf

sysctl -w net.ipv4.tcp_syncookies=1 # 防止一个套接字在有过多试图连接到时引起过载
sysctl -w net.core.somaxconn=1024 # 默认128，操作系统连接队列
sysctl -w net.ipv4.tcp_fin_timeout=10 # timewait 的超时时间
sysctl -w net.ipv4.tcp_tw_reuse=1 # os 直接使用 timewait的连接
sysctl -w net.ipv4.tcp_tw_recycle=0 # 回收禁用

7、其它优化

sendfile    on; # 减少文件在应用和内核之间拷贝
tcp_nopush  on; # 当数据包达到一定大小再发送
tcp_nodelay off; # 有数据随时发送

9、JVM层GC调优

1、如何选择垃圾收集器

1、优先调整堆的大小让服务器自己来选择
2、如果内存小于100m，使用串行收集器
3、如果是单核，并且没有停顿时间的要求，串行或者jvm自己选
4、如果允许停顿时间超过1s，选择并行或者jvm自己选
5、如果响应时间最重要，并且不能超过1s，使用并发收集器

2、GCViewer

3、Tomcat 的 GC 调优实战 ParallelGC调优

1、设置 Metaspace 大小 -XX:MetaspaceSize=64M -XX:MaxMetaspaceSize=64M
2、添加吞吐量和停顿时间参数 -XX:GCTimeRatio=99 -XX:MaxGCPauseMillis=100
3、修改动态扩容增量 -XX:YoungGenerationSizeIncrement=30

4、G1 GC 最佳实践

1、-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent: Use to change the marking threshold.
2、-XX:G1MixedGCLiveThresholdPercent and -XX:G1HeapWastePercent: Use to change the mixed garbage collection decisions.
3、-XX:G1MixedGCCountTarget and -XX:G1OldCSetRegionThresholdPercent: Use to adjust the CSet for old regions.

5、JAVA代码层调优

1、尽量重用对象，不要循环创建对象，比如:for 循环字符串拼接(不在 for中使用+拼接，先new 一个StringBuilder再在 for 里 append)
2、容器类初始化的地时候指定长度（扩容比较耗时）
3、ArrayList（底层数组）随机遍历快，LinkedList（底层双向链表）添加删除快只需移动一个指针，hashmap底层数组+链表
4、集合遍历尽量减少重复计算
5、使用 Entry 遍历 Map
6、大数组复制使用System.arraycopy
7、尽量使用基本类型而不是包装类型 Integer底层使用缓存，因为没有1000没有缓存，所以要new
8、不要手动调用 System.gc()
9、及时消除过期对象的引用，防止内存泄漏
10、尽量使用局部变量，减小变量的作用域
11、尽量使用非同步的容器ArraryList vs. Vector（建议使用ArraryList）手动加锁
12、尽量减小同步作用范围, synchronized 方法 vs. 代码块（建议synchronized 方法）
13、用ThreadLocal 缓存线程不安全的对象，SimpleDateFormat
14、尽量使用延迟加载
15、尽量减少使用反射，必须用加缓存
16、尽量使用连接池、线程池、对象池、缓存
17、及时释放资源， I/O 流、Socket、数据库连接
18、慎用异常，不要用抛异常来表示正常的业务逻辑
19、String 操作尽量少用正则表达式
20、日志输出注意使用不同的级别
21、日志中参数拼接使用占位符 log.info("orderId:" + orderId); 不推荐 log.info("orderId:{}", orderId); 推荐（没有字符串拼接）

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