一、概述

当我们在容器中运行 Java 应用程序时，可能希望对其进行调整参数以充分利用资源。

在本教程中，我们将了解如何在运行 Java 进程的容器中设置 JVM 参数。本文将重点关注常见的 -Xmx 和-Xms 标志。

另外，我们还将研究使用某些 Java 版本运行的程序容器化的常见问题，以及如何在常见的容器化 Java 应用程序时设置自定义标志。

二、Java 容器中的默认堆设置

过去，JVM 不知道分配给容器的内存和 CPU。

Java 10 引入了一个新设置：+UseContainerSupport（默认启用）来修复 这个问题[3]，并在 8u191[4] 中将修复反向移植到 Java 8 。

现在 JVM 可以根据分配给容器的内存计算其内存。

1. 自动内存计算

当不设置-Xmx和-Xmx参数时，JVM 会根据系统规格来调整堆大小。

看看堆大小：

输出结果如下：

我们看到 JVM 将其堆大小设置为可用 RAM 的大约 25%。在这个例子中，在一个 16GB 的系统上分配了 4GB。

出于测试目的，创建一个文件，名为PrintXmxXms.java，内容是以 MB 为单位打印堆大小，代码内容如下：

假设已经安装了 JDK，可以编译程序并运行：

在 16Gb RAM 的主机上，输出结果为：

下面，在容器中尝试一下。

2.JDK 8u191 之前的版本

在包含 PrintXmxXms.java 文件的文件夹中添加以下 Dockerfile：

这里使用的容器使用旧版本的 Java 8，它早于更新版本中可用的容器支持。构建镜像：

Dockerfile 中的 CMD 行是运行容器时默认执行的进程。由于没有提供-Xmx或-XmsJVM 标志，内存设置将是默认设置。

运行容器：

现在使用--memory=1g命令行标志将容器内存限制为 1GB：

输出完全相同。这证明旧的 JVM 没有遵守容器内存限制。

3.JDK 8u130 之后的版本

使用相同的测试程序，更改 Dockerfile 的第一行来使用 JVM 8 的新版本：

然后再次做测试：

如上输出，使用整个 docker 主机内存来计算 JVM 堆大小。但是，如果为容器分配 1GB 的 RAM：

这一次，JVM 根据容器可用的 1GB RAM 计算堆大小。

现在我们了解了 JVM 如何计算其默认值以及为什么需要一个最新的 JVM 来获得正确的默认值。

三、常用的基础镜像中内存设置

OpenJDK

与其直接在容器命令上硬编码 JVM 标志，不如使用环境变量。例如在Dockerfile 中使用 JAVA_OPTS 变量，可以在启动容器时对其进行修改：

构建镜像：

通过指定JAVA_OPTS环境变量在运行时选择内存设置：

注意：-Xmx 参数和 JVM 报告的 Max memory 之间存在细微差别。这是因为 Xmx 设置了内存分配池的最大大小，其中包括堆、垃圾收集器的幸存者空间和其他池。

2. Tomcat 9

Tomcat 9 容器有自己的启动脚本，因此要设置 JVM 参数，需要使用这些脚本。

bin/catalina.sh 脚本要求在环境变量 CATALINA_OPTS 中设置内存参数。

首先需要 创建一个 war 包 部署到 Tomcat。

然后，我们使用下面的Dockerfile 对其进行容器化，并在其中声明CATALINA_OPTS环境变量：

然后构建容器镜像并运行它：

注意：运行时，将新值传递给 CATALINA_OPTS。如果不提供这个值，会使用 Dockerfile 的第 3 行给出的默认值。

可以检查应用的运行时参数并验证选项-Xmx和-Xms是否存在：

四、使用构建插件

Maven 和 Gradle 提供的插件允许我们在没有Dockerfile的情况下创建容器镜像。生成的镜像通常可以在运行时通过环境变量进行参数化。

下面看几个例子。

使用 Spring Boot

从 Spring Boot 2.3 开始，Spring Boot Maven 和 Gradle 插件可以在没有 Dockerfile 的情况下高效构建容器。

使用 Maven 时，将它们添加到 spring-boot-maven-plugin 中的 <configuration>块中：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?><projectxmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd"><groupId>com.baeldung.docker</groupId><artifactId>heapsizing-demo</artifactId><version>0.0.1-SNAPSHOT</version><!-- dependencies... --><build><plugins><plugin><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId><configuration><image><name>heapsizing-demo</name></image><!--

    for more options, check:

    https://docs.spring.io/spring-boot/docs/2.4.2/maven-plugin/reference/htmlsingle/#build-image

  --></configuration></plugin></plugins></build></project>

$./mvnw clean spring-boot:build-image

要构建项目，运行下面的命令：

这将产生一个名为 <artifact-id>:<version> 的镜像。在这个例子中产生的镜像名为：demo-app:0.0.1-SNAPSHOT。Spring Boot 底层使用 Cloud Native Buildpacks 作为容器化技术。

该插件对 JVM 的内存设置进行硬编码。但是，我们仍然可以通过设置环境变量JAVA_OPTS 或 JAVA_TOOL_OPTIONS 来覆盖：

输出将与此类似：

使用谷歌 JIB

就像 Spring Boot maven 插件一样，Google JIB 无需 Dockerfile 即可高效创建 Docker 镜像。Maven 和 Gradle 插件以类似的方式配置。Google JIB 还使用环境变量 JAVA_TOOL_OPTIONS 作为 JVM 参数的覆盖机制。

我们可以在任何能够生成可执行 jar 文件的 Java 框架中使用 Google JIB Maven 插件。例如，可以在 Spring Boot 应用程序中使用它来代替spring-boot-maven插件来生成容器镜像：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?><projectxmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 https://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd"><!-- dependencies, ... --><build><plugins><!-- [ other plugins ] --><plugin><groupId>com.google.cloud.tools</groupId><artifactId>jib-maven-plugin</artifactId><version>2.7.1</version><configuration><to><image>heapsizing-demo-jib</image></to></configuration></plugin></plugins></build></project>

镜像是使用 mvn jib:dockerBuild 命令构建的：

尝试运行：

$ sudo docker run--rm-ti-p8080:8080\

-eJAVA_TOOL_OPTIONS="-Xms50M -Xmx50M"heapsizing-demojib

PickedupJAVA_TOOL_OPTIONS:-Xms50M-Xmx50M

[...]2021-01-2517:46:44.070INFO1---[main]c.baeldung.docker.XmxXmsDemoApplication:StartedXmxXmsDemoApplicationin1.666seconds(JVMrunningfor2.104)

2021-01-2517:46:44.075INFO1---[main]c.baeldung.docker.XmxXmsDemoApplication:InitialMemory(xms):50mb

2021-01-2517:46:44.075INFO1---[main]c.baeldung.docker.XmxXmsDemoApplication:MaxMemory(xmx):50mb

五、结论

在本文中，我们介绍了需要使用最新的 JVM 来获取在容器中默认内存设置。

然后，研究了在自定义容器映像中设置 -Xms 和 -Xmx 的最佳实践， 以及如何使用现有 Java 应用程序容器在其中设置 JVM 选项。

最后，我们看到了如何利用构建工具来管理 Java 应用程序的容器化。