Java 开发人员 JVM 参数指南

通过理解和使用 JVM 和 JVM 参数，开发人员和最终用户都可以诊断故障并提高 Java 应用程序的性能。

图片来源：

CC BY 3.0 US Mapbox Uncharted ERG

当你编写源代码时，你是在为人类编写可读的代码。计算机无法执行源代码，除非代码被编译成机器语言，这是一个通用术语，指特定机器所需的任何数量的语言。通常，如果你在 Linux 上编译代码，它就在 Linux 上运行，如果你在 Windows 上编译代码，它就在 Windows 上运行，等等。然而，Java 是不同的。它不针对实际的机器。它针对的是 Java 虚拟机 (JVM)，因此它可以运行在任何机器上。

更多关于 Java

免费在线课程：使用微服务开发云原生应用程序

注册您的免费 Red Hat 帐户

新鲜的 Java 文章

Java 源代码被编译成字节码，由安装在计算机上的 JVM 运行。JVM 是一个执行引擎，但通常你不会直接与之交互。它静默运行，处理 Java 字节码。大多数人不需要考虑甚至了解 JVM，但了解 JVM 的工作原理对于调试和优化 Java 代码可能很有用。例如

在生产环境中，你可能会发现已部署的应用程序需要性能提升。
如果在你编写的应用程序中出现问题，开发人员和最终用户都可以选择调试问题。
如果你想了解用于开发或运行 Java 应用程序的 Java 开发工具包 (JDK) 的详细信息，你可以通过查询 JVM 获取这些详细信息。

本文介绍了一些基本的 JVM 参数，以帮助应对这些情况……

图片来源：

(Jayashree Huttanagoudar CC BY-SA 4.0)

JVM、JDK 和 JRE 之间有什么区别？

Java 有很多 J 开头的首字母缩略词，包括 JVM、JDK 和 JRE。

Java 开发工具包 (JDK) 供需要在代码中使用开发库的程序员访问。
Java 运行时环境 (JRE) 供想要运行 Java 应用程序的人员使用。
Java 虚拟机 (JVM) 是运行 Java 字节码的组件。

JDK 包含 JRE 和 JVM，但一些 Java 发行版提供了包含 JRE（包括 JVM）的备用下载。

图片来源：

(Jayashree Huttanagoudar CC BY-SA 4.0)

Java 是开源的，因此不同的公司构建和分发 JDK。你可以在你的系统上安装多个 JDK，这在你处理或使用不同的 Java 项目时可能很有用，其中一些项目可能使用旧的 JDK。

要列出你的 Linux 系统上的 JDK，你可以使用 alternatives 命令

$ alternatives --config java
There are 2 programs that provide java.
Selection Command
-----------------------------------------------
*+ 1 java-11-openjdk.x86_64 (/usr/lib/jvm/java-11-openjdk-11.0.13.0.8-2.fc35.x86_64/bin/java)
2 java-1.8.0-openjdk.x86_64 (/usr/lib/jvm/java-1.8.0-openjdk-1.8.0.312.b07-2.fc35.x86_64/jre/bin/java)

Enter to keep the current selection[+], or type selection number:

要在可用的 JDK 之间切换，再次运行该命令

$ sudo alternatives --config java

另一种选择是使用 SDKMan，它可以帮助你下载、更新和管理系统上的 JDK。

什么是 JVM 调优？

调优 JVM 是指调整 JVM 参数以提高 Java 应用程序的性能的过程。它也有助于诊断应用程序故障。

一般来说，在调优之前考虑以下几点很重要

成本：有时，改进运行代码的硬件可以提高应用程序的性能。这可能看起来像是一种“作弊”，但请考虑你愿意花多少时间来调优 JVM 参数。有时，应用程序需要更多内存才能达到预期的性能，而再多的软件技巧也无法改变这一点。
预期结果：从长远来看，稳定性比性能更重要。如果你的调优影响了稳定性，那么最好明智地选择你的调优参数。
底层问题：有时，问题可能是主机操作系统存在底层问题。在调优 JVM 之前，请确保 JVM 的平台运行正常。
内存泄漏：如果你发现自己正在使用垃圾回收 (GC) 调优参数，则很可能存在需要在应用程序代码中修复的内存泄漏。

JVM 参数的类型

JVM 参数分为三个类别：标准选项、非标准选项和高级选项。

标准选项

所有 JVM 实现都支持标准选项。在终端中运行“java”命令以查看标准选项列表。

$ java
Usage: java [options] <mainclass> [args...]
       	(to execute a class)
   or  java [options] -jar <jarfile> [args...]
       	(to execute a jar file)

 where options include:

	-cp <class search path of directories and zip/jar files>
	-classpath <class search path of directories and zip/jar files>
	--class-path <class search path of directories and zip/jar files>
         	A : separated list of directories, JAR archives,
          	and ZIP archives to search for class files.
	--enable-preview
         	allow classes to depend on preview features of this release

To specify an argument for a long option, you can use --<name>=<value> or
--<name> <value>.

这些是任何 JVM 都包含的所有标准选项，你可以安全地使用它们，就像使用任何命令行选项一样。例如，要验证配置的命令选项，并创建一个 VM 并加载一个主类而不执行该主类，请使用

$ java --dry-run <classfile>

非标准选项

非标准选项以 -X 开头。这些选项用于通用目的，并且特定于 JVM 的特定实现。要列出这些选项

$ java -X
-Xbatch disable background compilation
-Xbootclasspath/a:<directories and zip/jar files separated by :>
append to end of bootstrap class path
-Xinternalversion
displays more detailed JVM version information than the
-version option
-Xloggc:<file> log GC status to a file with time stamps
[...]

这些额外的选项可能会在没有通知的情况下更改，并且并非所有 JVM 实现都支持这些选项。

Microsoft 构建的 JVM 可能与 Red Hat 构建的 JVM 有不同的选项，依此类推。

要获取详细的 JVM 版本信息，请使用以下选项

$ java -Xinternalversion --version
OpenJDK 64-Bit Server VM (11.0.13+8) for linux-amd64 JRE (11.0.13+8), built on Nov 8 2021 00:00:00 by "mockbuild" with gcc 11.2.1 20210728 (Red Hat 11.2.1-1)

要获取属性设置，请使用

$ java -XshowSettings:properties --version

高级选项

这些选项不适合随意使用，而是用于调优 Hotspot VM 的特定区域。这些选项可能会更改，并且不保证所有 JVM 实现都支持这些选项。

这些选项以 -XX 开头。要列出这些选项，请使用以下命令

$ java -XX:+UnlockDiagnosticVMOptions -XX:+PrintFlagsFinal -version

例如，要跟踪类加载，请使用以下命令

$ java -XX:+TraceClassLoading Hello

Hello.java 具有

$ cat Hello. java
public class Hello {
  public static void main(String[] args) {
    System.out.println("Inside Hello World!");
  }
}

你可能面临的另一个常见问题是 OOM（内存溢出）错误，这可能在没有太多调试信息的情况下发生。要解决此类问题，你可以使用调试选项 -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError，它会创建一个包含调试信息的 .hprof 文件。

$ cat TestClass. java
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class TestClass {
  public static void main(String[] args) {
    List<Object> list = new ArrayList<Object>();
    for (int i = 0; i < 1000; i++) {
      list.add(new char[1000000]);
    }
  }
}
$ Javac TestClass.java
$ java -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -Xms10m -Xmx1g TestClass
java.lang.OutOfMemoryError: java heap space
Dumping heap to java_pid444496.hprof ...
Heap dump file created [1018925828 bytes in 1.442 secs]
Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: java heap space
at TestClass.main(TestClass.Java:8)