【JVM】三十四、提升系统稳定性的关键步骤 - 如何精准调优JVM性能？

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本文将结合前文中介绍的工具，为大家梳理一个从实际开发、测试到上线的整体JVM优化流程

1、前文回顾

在之前的两篇文章中，我们向大家详细讲解了jstat、jmap、jhat等工具，这些工具能够帮助我们轻松地分析系统运行时的JVM状况。具体来说，它们可以提供关于内存使用压力、GC压力以及内存中对象分布情况的详尽信息。

本文将结合前文中介绍的工具，为大家梳理一个从实际开发、测试到上线的整体JVM优化流程。通过这个流程，我们可以更有效地对JVM进行调优，以提升系统的性能和稳定性。

2、开发好系统之后的预估性优化

在开发新系统的过程中，我们通常会在开发完成后进行测试和上线。然而，在此之前，我们还需要对系统进行预估性的优化。

什么是预估性的优化呢？简单来说，就是根据我们的代码，对系统的性能进行预测和优化。这包括估算系统每秒的请求量，每个请求会创建多少对象，占用多少内存，以及机器应选用的配置。我们还需要考虑到年轻代的内存分配，Young GC的触发频率，对象进入老年代的速率，以及老年代的内存分配和Full GC的触发频率。

这些信息都可以通过我们的代码进行大致的预估。完成预估后，我们就可以根据之前的案例，为我们的系统设置一些初始的JVM参数，包括堆内存大小，年轻代大小，Eden和Survivor的比例，老年代的大小，大对象的阈值，以及大龄对象进入老年代的阈值等。

优化的核心思路是尽量让每次Young GC后的存活对象小于Survivor区域的50%，尽量让对象留在年轻代，尽量减少Full GC的频率，以避免频繁的Full GC对JVM性能的影响。

3、系统压测中JVM调整的终极指南

在新系统开发完成后，通常会经历一系列的测试流程，以确保系统的功能和性能达到预期标准。这些测试包括本地的单元测试、系统集成测试、测试环境的功能测试以及预发布环境的压力测试，最后才会部署到生产环境运行。

预发布环境的压力测试是其中一个非常关键的环节。在这个环节中，我们使用压力测试工具来模拟真实的用户访问场景，例如模拟1000个用户同时访问系统，每秒产生500个请求。通过这种方式，我们可以评估系统在高压力下的性能、稳定性和并发能力。

在压力测试过程中，我们会持续对系统发起请求，持续时间可能长达数小时甚至几天。在这个过程中，我们可以利用jstat工具来分析JVM的整体运行状态，以了解系统在模拟真实环境下的表现。

通过jstat工具，我们可以分析出JVM的关键运行指标，例如新生代对象增长速率、Young GC触发频率、Young GC耗时、每次Young GC后存活对象数量、每次Young GC后进入老年代的对象数量、老年代对象增长速率、Full GC触发频率和Full GC耗时等。

根据压测环境中的JVM运行状况，我们可以发现一些问题，例如对象过快进入老年代。这可能是因为年轻代太小导致频繁的Young GC，而很多对象在Young GC后仍然存活，结果Survivor区域也太小，导致很多对象频繁进入老年代。当然，也可能是其他原因导致的。

这时，我们需要采用之前介绍的优化思路，合理调整新生代、老年代、Eden和Survivor各个区域的内存大小，以保证对象尽量留在年轻代，不要过快进入老年代中。

在进行JVM优化时，需要根据自己系统的实际情况进行观察和调整，而不是盲目地套用网上搜索到的优化模板。每个系统都有不同的特点和复杂度，因此没有固定的JVM优化模板适用于所有系统。

当我们针对压测环境下的系统进行了合适的JVM参数调优后，如果观察到Young GC和Full GC的频率都很低，那么我们就可以考虑将系统部署上线了。

4、掌握JVM监控技巧，让你的系统稳如磐石

在您的系统上线后，您需要对线上系统的JVM进行监控，这通常有两种方法。

第一种方法是使用命令行工具，如jstat、jmap和jhat，每天在高峰期和低峰期检查线上系统的JVM运行情况，查看是否存在频繁的Full GC问题。如果存在问题，就进行优化；如果没有问题，可以定期每天或每周进行检查。

第二种方法在中大型公司中更为常见，这些公司通常会部署专门的监控系统，如Zabbix、OpenFalcon和Ganglia等。您可以将JVM统计信息发送到这些监控系统中，然后在可视化界面中查看所需的指标，包括各个内存区域的对象占用变化曲线、Eden区的对象增速、Young GC的频率和耗时，以及老年代的对象增速和Full GC的频率和耗时。

此外，这些工具还允许您设置监控规则，例如，如果线上系统的JVM在10分钟内发生5次以上的Full GC，就会触发报警，通过邮件或短信通知您，这样您就不需要每天都亲自检查了。

然而，这些监控工具的使用并不在我们专栏的讨论范围内，因为这些内容因公司而异，不是每个公司都有。如果您对此感兴趣，可以自行搜索学习，例如查找“OpenFalcon监控JVM”的相关资料。

对于我们来说，主要会介绍JDK自身提供的命令行工具，包括jstat、jmap和jhat。熟练使用这些命令行工具，基本上可以应对线上系统的JVM监控和优化。我个人非常推崇工程师除了会使用图形化工具外，还必须熟练掌握命令行工具，这才是一个“工程师”应有的技能。

总结起来，对于线上运行的系统，您可以选择使用命令行工具手动监控并在发现问题时进行优化，或者依赖公司的监控系统进行自动监控，并通过可视化界面查看日常系统的运行状态。