面向 Java 開發人員的 JVM 參數指南

通過理解和使用 JVM 以及 JVM 參數，開發人員和最終用戶都可以診斷故障並且提高 Java 應用程序的性能。

當你在編寫源代碼時，你是在編寫人類可以閱讀的代碼。在將代碼編譯成機器語言之前，計算機無法執行它。機器語言是一個通用術語，指的是特定機器所需的任意數量的語言。通常，如果你在 Linux 上編譯代碼，它只能 Linux 上運行；如果你在 Windows 上編譯代碼，它就只在 Windows 上運行。但是，Java 是不同的，它並不以真實的機器為目標，而是面向 Java 虛擬機 Java Virtual Machine （JVM）。因此，它可以在任何機器上運行。

Java 源代碼被編譯成 位元組碼 bytecode ，然後由安裝在計算機上的 JVM 運行。JVM 是一個執行引擎，但我們通常不會直接與它交互。它在後台靜默運行，替我們處理 Java 位元組碼。大多數人不需要考慮，甚至也不需要知道 JVM。但是，了解它的工作原理是對我們來說是非常有用的，因為這會有助於我們調試和優化 Java 代碼。例如：

• 在生產環境中，你發現已經部署的應用程序可能需要提升性能。
• 如果你寫的應用程序出錯了，開發人員和最終用戶都可以選擇對問題進行調試。
• 如果你想了解關於 JDK（即 Java 開發工具包 Java Development Kit ，用於開發/運行 Java 應用程序）的詳細信息，你可以通過查詢 JVM 來獲取。

本文介紹了一些基礎的 JVM 參數，希望在這些場景中可以提供幫助。

（圖源：Jayashree Huttanagoudar，CC BY-SA 4.0）

JVM、JDK 和 JRE 有什麼不同？

Java 有許多 J 開頭的縮略詞，包括 JVM、JDK 和 JRE。

• Java 開發工具包 Java Development Kit （JDK）可供需要在代碼中使用開發庫的程序員使用。
• Java 運行時環境 Java Runtime Environment （JRE）可供想運行 Java 應用程序的人使用。
• Java 虛擬機 Java Virtual Machine （JVM）是運行 Java 位元組碼的組件。

JDK 同時包含 JRE 和 JVM，但有些 Java 發行版提供了包含 JRE（包括 JVM）的替代下載。

（圖源：Jayashree Huttanagoudar，CC BY-SA 4.0）

Java 是開源的，因此，許多不同的公司都會構建和發行他們自己的 JDK 發行版。你可以在系統上安裝多個 JDK，這會對你參與或者運行不同的 Java 項目時很有幫助，因為其中一些項目可能使用舊版本的 JDK。

你可以使用 alternatives 命令，來查看 Linux 系統上的 JDK 列表：

$ 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:

如果想要在可用的 JDK 之間進行切換，請再次執行該命令：

$ sudo alternatives --config java

或者可以使用 SDKMan，它可以下載、更新和管理系統中的所有 JDK。

什麼是 JVM 調優？

JVM 調優指的是，通過調整 JVM 參數，來提高 Java 應用程序性能的過程，它還有助於診斷應用程序的故障。

通常情況下，在調試之前需要考慮以下幾點：

• 成本：有時改進運行代碼的硬體可以提高應用程序的性能。這可能看起來像是在「作弊」，但請考慮你願意花多少時間調整 JVM 參數。有時應用程序需要更多的內存來執行所需的功能，而這點是任何軟體技術都無法改變的。
• 期望結果：長期來看，穩定性比性能更重要。如果你的調優對穩定性產生了影響，那麼謹慎地選擇你的調優參數可能會更好。
• 底層問題：有時，問題可能是主機操作系統的底層問題。那麼，在調整 JVM 之前，請確保 JVM 平台按預期工作。
• 內存泄漏：如果你在使用垃圾回收（GC）調優參數，那麼，應用程序代碼中很可能會存在需要修復的內存泄漏。

參數類型

JVM 參數可以分為以下三類：標準參數、非標準參數和高級選項。

標準參數

所有的 JVM 實現都支持標準參數，在終端執行 java 命令來查看標準參數列表：

$ 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>.

這些是所有 JVM 都會包含的標準參數，你可以像使用任何 命令行選項 一樣安全地使用它們。例如，要驗證配置的命令選項，創建 VM 並載入主類而不執行主類，請使用：

$ java --dry-run <classfile>

非標準參數

非標準選項以 -X 開頭。這些是通用的，並且特定於 JVM 的特定實現。要列出這些參數，請輸入：

$ 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
[...]

在這些參數可能會不經通知就發生變化。而且，並非所有 JVM 實現都支持這些參數。

微軟構建的 JVM 可能與 RedHat 構建的 JVM 有不同的參數，諸如此類。

要獲取詳細的 JVM 版本信息，請使用如下命令：

$ 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)

要獲取這些屬性設置，請使用：

$ java -XshowSettings:properties --version

高級選項

這些參數不是隨意使用的，而是用於調整 Hotspot VM 的特定區域。這些參數可能會發生變化，並且不能保證得到所有 JVM 實現的支持。

這些參數以 -XX 開頭。如需列出參數列表，使用如下命令：

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

例如，需要跟蹤類的載入，那麼使用下面的命令：

$ java -XX:+TraceClassLoading Hello

在 Hello.java 中：

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

另一個可能會面臨的問題是 OOM（ 內存超出 Out Of Memory ）錯誤，它發生的時候可能沒有太多的調試信息。為了解決這個問題，使用調試參數 -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError，它可以創建一個帶有調試信息的 .hprof 文件。

// 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)

有一些工具 可以查看這個 .hprof 文件以了解問題所在。

總結

通過了解和使用 JVM 以及 JVM 參數，開發人員和終端用戶都可以診斷故障並提高 Java 應用程序的性能。下次使用 Java 時，請花點時間看看有哪些參數可以用吧！

（題圖由 Seksak Kerdkanno 在 Pixabay 上發布 ）

via: https://opensource.com/article/22/4/jvm-parameters-java-developers

作者：Jayashree Huttanagoudar 選題：lkxed 譯者：Veryzzj 校對：wxy

本文由 LCTT 原創編譯，Linux中國 榮譽推出

本文轉載來自 Linux 中國: https://github.com/Linux-CN/archive