java进程工具及tomcat性能调优

• JVM内存管理
  首先要明白一个概念——类加载器
  class loader 类加载器，加载应用程序的类文件，及程序的类文件依赖到的其它的类文件到运行时区域中（一部分内存空间），然后交由执行引擎处理。
  Java要执行并行任务，是靠java线程来实现的
  那么线程运行在哪里呢？
  运行时区域，它就是一段内存空间，如下图，有以下几种：
  JVM内存管理.png
• 方法区：线程共享； 用于存储被JVM加载的class信息、常量、静态变量、方法等；
• 堆：是线程共享的，是jvm所管理的内存中占用空间最大的一部分；也是GC（Java GC（Garbage Collection，垃圾收集，垃圾回收）机制，是Java与C++/C的主要区别之一）管理的主要区域；主要存储对象实例、数组等；
• Java栈：线程私有，存储线程自己的局部变量，放指令指针的，；
• PC寄存器：程序计数寄存器，线程私有的内存空间，程序的指令指针，每一个线程都有自己的上下文，下一次该运行哪一个指令，就放到这个寄存器中；
• 本地方法栈：线程私有
  注意
方法区和堆内存是线程共享内存
Java栈、pc寄存器、本地方法栈是线程自己的内存
  参考：
  Java 内存区域和GC机制：http://www.cnblogs.com/hnrainll/archive/2013/11/06/3410042.html
  Java垃圾回收（GC）机制详解：https://www.cnblogs.com/xiaoxi/p/6486852.html

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• 堆内存区段
  Java编程语言是纯面向对象的，所以程序运行就是不断的创建对象，因为对象创建销毁不断的在发生着，对java本身来讲，堆内存成了运行时区域最大的一个内存区段，那么这个运行时区域的堆内存区段是如何划分的呢?
  我们从下图来看：
  

  运行在内存上的JVM进程结构.png
  主要有新生代、老年代、持久代（老版本（jdk1.6以前）有持久代，之后可能就没了）

• 新生代：在此创建新的java对象，大多数创建完之后一次使用就结束了，活不过一次应用，每一个对象都有一个引用计数器，如果计数器为0，就表现这个对象没人用，就是该回收的垃圾，但也不一定，说不定现在没人用，一会就有人用了，所以说并不是引用计数器为0，就标识为垃圾的。而是需要等待那么一段时间，来确定是否标识为垃圾。

• Eden区：创建新的java对象的放在此，过一会垃圾收集器来扫描，看下有没有计算器不为0的，如果有不为0的，就将这些对象挪到from区域里，但eden剩下的那些对象计数器为0的都当做垃圾回收了，空间收回来。当再次扫描时也扫描from段，如果里面还有活的，就挪
  到to区域里，接着将from和eden区域计算器为0的都清理掉，回收空间。对于to段而言，可能一会再给挪到old区段去了。

• 存活区：分为to和from

• 老年代：存放两朝元老对象

• 总结：在eden区域创建对象，然后扫描，有活的就挪到from里，计算器为0的清理掉，下次再扫描时，因为from区域内已经有对象了，所以同时扫描from和eden，from里如果有活的就挪到to区域里，然后在to区域里集结的对象，一会一块挪到old区域里。这样to区域段就空了。这时再一轮扫描时，eden区域如果有活的就挪到to里，to如果有活的就挪到from里，from再集中挪到old。这样to和from的角色一直在循环转换。
  Old区域清理垃圾方法是如果计算器为0的就清理，不为0的继续在old呆着
  持久代是不会被回收的

• 问题
  一般情况，一个java进程在运行时，它的堆内存不应该超过32G，如果超过，会产生一些垃圾收集等方面的问题，可能还会导致内存碎片，导致服务器性能下降等。假如我们给整个堆内存是20G。那么里面的新生代等区域该怎么分配呢？

• 堆内存和里面划分的内存区段名称
  Jvm可调参数
  -Xmx：最大堆内存，它只包括新生代和老年代，因为持久代是不会变化的，而且不会回收一般在指定的配置文件定义，例如对于tomcat来讲，如果安装的是绿色包，它就会解压目录的启动脚本catalina.sh里面定义
  -Xms：初始堆内存，s表示启动时之意。也就是初始化的堆内存大小，如果不够用，就会扩展，一直扩展到最大堆内存大小定义的值。建议将初始堆内存和最大堆内存设置为一样大小，这样就省得中间去申请空间，提升了性能。
  -XX：NewSize：新生代空间初始大小，新版本可能叫-Xmn了
  -XX：MaxSize：新生代空间的最大值，MaxSize-NewSize=新生代可用的空间大小（reserved）
  -Xms -NewSize=老年代的初始空间大小
  -Xmx- MaxSize=老年代的最大空间大小
  老年代的最大值-老年代的初始值=老年代的可用空间大小（reserved）
  -XX：MaxPermSize：持久代的最大值
  -XX：PermSize：持久代的初始值
  我们不仅仅可以调整上述参数，还可以调整下述参数
  -Xss：每个线程的栈大小，也就是java栈，多数设置为1M
  -XX：NewRatio：新生代与老年代的比值，我们一般不需要特意指定新生代和老年代具体多数空间，而可以靠他们的空间比值来设置
  例：
  -XX：NewRatio=5 这个5表示1:5之意，而且都是新生代小，老年代大，所以各占六分之一和六分之五
  -XX：SurvivorRatio：Eden区与Survivor（存活区，等于from+to）的大小比值，如果设置为8，同上，就是from占十分之一，to占十分之一，eden占十分之八
  特例:
  -XX：+UseParallelGC表示使用老年代的垃圾回收算法
  -XX：+UseParNewGC表示使用并行的垃圾回收算法，例如新生代的
  -XX：+PrintGC 表示运行过程中输出GC（垃圾收集器）的信息
  -XX：+PrintGCDetail：显示GC的详细信息

• JVM常用的分析工具：
  jps：用来查看运行的所有jvm进程，也就是java进程；
  例如：本机运行了一个tomcat进程，根据pid进程号就知道
  

  image.png
  jinfo：查看进程的运行环境参数，主要是jvm命令行参数；
  jstat：对jvm应用程序的资源和性能进行实时监控，类似于vmstat；
  jstack：查看所有线程栈（java栈）的运行状态；
  jmap：查看jvm占用物理内存的状态；
  jconsole：图形工具。
  jvisualvm：图形工具

jps：Java 虚拟机进程状态管理工具

 -q：静默模式；
 -v：显示传递给jvm的命令行参数；
 -m：输出传入main方法的参数；
 -l：输出main类或jar完全限定名称；
 -V：显示通过flag文件传递给jvm的参数；
 [<hostid>]：主机id，默认为localhost；

jinfo：输出给定的java进程的所有配置信息；注意查看的进程需要目前存在

jinfo [option] <pid>
-flags：to print VM flags
-sysprops：to print Java system properties
-flag <name>：to print the value of the named VM flag

jstack：查看指定的java进程的线程栈的相关信息；

 jstack -F [-m] [-l] <pid>
 -l：long listings，会显示额外的锁信息，因此，发生死锁时常用此选项；
 -m：混合模式，既输出java堆栈信息，也输出C/C++堆栈信息；
 -F：当使用“jstack -l PID"无响应，可以使用-F强制输出信息；

jstat：输出指定的java进程的统计信息

jstat -help|-options
jstat -<option> [-t] [-h<lines>] <vmid> [<interval> [<count>]]
# jstat -options
-class：class loader
-compiler：JIT
-gc：gc
-gccapacity：统计堆中各代的容量
-gccause：
-gcmetacapacity
-gcnew：新生代
-gcnewcapacity
-gcold：老年代
-gcoldcapacity
-gcutil
-printcompilation
[<interval> [<count>]]
interval：时间间隔，单位是毫秒；
count：显示的次数；
-gc：
YGC：新生代的垃圾回收次数；
YGCT：新生代垃圾回收消耗的时长；
FGC：Full GC的次数；
FGCT：Full GC消耗的时长；
GCT：GC消耗的总时长；

jmap：Memory Map, 用于查看堆内存的使用状态；

jhat：Java Heap Analysis Tool
jmap [option] <pid>
 查看堆空间的详细信息：
jmap -heap <pid>
查看堆内存中的对象的数目：
jmap -histo[:live] <pid>
live：只统计活动对象；
保存堆内存数据至文件中，而后使用jvisualvm或jhat进行查看：
jmap -dump:<dump-options> <pid>
dump-options:
live dump only live objects; if not specified, all objects in the heap are dumped.
format=b binary format
file=<file> dump heap to <file>

Tomcat的常用优化配置：

(1) 内存空间：

/etc/sysconfig/tomcat
JAVA_OPTS="-server -Xms -Xmx -XX:NewSize= -XX:MaxNewSize= -XX:PermSize= -XX:MaxPermSize="
-server：服务器模型
-Xms：堆内存初始化大小；
-Xmx：堆内存空间上限；
-XX:NewSize=：新生代空间初始化大小；                
-XX:MaxNewSize=：新生代空间最大值；
-XX:PermSize=：持久代空间初始化大小；
-XX:MaxPermSize=：持久代空间最大值；

(2) 线程池设置：

<Connector port="8080" protocol="HTTP/1.1" connectionTimeout="20000" redirectPort="8443" />```
常用属性：
maxThreads：最大线程数； 
minSpareThreads：最小空闲线程数；  类似于httpd的worker模型
maxSpareThreads：最大空闲线程数；
acceptCount：等待队列的最大长度；
URIEncoding：URI地址编码格式，建议使用UTF-8；
enableLookups：是否启用dns解析，建议禁用；
compression：是否启用传输压缩机制，建议“on";
compressionMinSize：启用压缩传输的数据流最小值，单位是字节；至少多少才压缩
compressableMimeType：定义启用压缩功能的MIME类型；
text/html, text/xml, text/css, text/javascript

(3) 禁用8005端口；

<Server port="-1" shutdown="SHUTDOWN">

将端口设置为“-1”即可
示例：

image.png

(4) 隐藏版本信息：
<Connector port="8080" protocol="HTTP/1.1" connectionTimeout="20000" redirectPort="8443" Server="SOME STRING" />
示例：

image.png

``