JVM 性能调优
凌晨 3 点，你被一阵急促的告警惊醒。
监控系统显示：服务器 CPU 100%，响应时间暴涨 10 倍。用户无法下单，订单量归零。
你登录服务器，执行 jstack 查看线程堆栈——满屏的 GC 线程在疯狂运行。GC 日志显示：每 30 秒触发一次 Full GC，每次 GC 后内存迅速耗尽。
你慌了：这是内存泄漏？还是 GC 参数配错了？
你查了半天，发现问题根源是一个 static Map 持有了一百万个用户会话，导致内存持续增长，最终触发 OOM。
Java 应用的性能问题，有一半和 JVM 脱不了关系。
本模块从 JVM 参数体系讲起，涵盖 GC 调优实战、内存优化与 OOM 排查，助你成为 JVM 调优专家。
模块速览
JVM 基础与参数
| 文档 | 简介 |
|---|---|
| JVM 参数类型与选择 | 标准参数、非标准参数、高级参数 |
| 堆内存参数配置 | 堆大小、分代比例 |
| 元空间参数配置 | 元空间大小与溢出排查 |
| GC 参数配置 | 垃圾收集器选择与参数 |
| 调试与诊断参数 | -XX 参数实战 |
GC 调优实战
| 文档 | 简介 |
|---|---|
| GC 日志分析 | GC 日志配置与解读 |
| GC 日志可视化 | GCeasy、GCViewer 工具使用 |
| Minor GC 分析 | 年轻代GC原理与优化 |
| Full GC 分析与排查 | Full GC 原因与解决 |
| G1 收集器参数 | G1调优核心参数 |
| G1 调优实战 | G1最佳实践 |
| CMS 收集器调优 | CMS调优与问题排查 |
| GC 推荐配置 | 不同场景的推荐配置 |
内存问题与 OOM 排查
| 文档 | 简介 |
|---|---|
| 堆内存溢出（OOM）排查 | MAT、Java VisualVM 使用 |
| 直接内存溢出排查 | DirectByteBuffer 泄漏 |
| 元空间溢出排查 | 动态类加载问题 |
| 内存泄漏分析 | 常见泄漏场景与定位 |
| CPU 飙高排查 | 定位 CPU 热点代码 |
工具与实战
| 文档 | 简介 |
|---|---|
| Arthas 诊断工具 | 热修复、火焰图、方法追踪 |
| JVM 调优工具 | jmap、jstat、jinfo 使用 |
| JVM 调优总结 | 调优方法论与案例 |
JVM 调优的核心问题
问题一：GC 频繁导致停顿
GC 停顿是 Java 应用最大的性能杀手之一。
表现：
- 用户请求响应时间忽高忽低
- GC 日志显示频繁的 Full GC
- 停顿时间长达几秒
解决方案：
- 增大堆内存，减少 GC 频率
- 选择更合适的垃圾收集器（G1、ZGC）
- 优化对象分配（对象池化、减少大对象）
问题二：内存泄漏导致 OOM
内存泄漏是生产环境的常见问题。
常见泄漏场景：
| 泄漏场景 | 典型案例 | 排查方法 |
|---|---|---|
| 集合类泄漏 | static Map 持续增长 | MAT dump 分析 |
| 资源未关闭 | 数据库连接未释放 | 代码审查 |
| 监听器未注销 | 事件监听器堆积 | 堆快照对比 |
| ThreadLocal 泄漏 | 线程池中 ThreadLocal 未清理 | jstack 线程分析 |
问题三：GC 参数配置不当
JVM 参数有几百个，配置不当可能导致性能下降。
常见误区：
- 堆内存设置过大：GC 停顿时间变长
- 堆内存设置过小：频繁 GC，吞吐量下降
- 年轻代设置过大：老年代空间不足，频繁 Full GC
- 年轻代设置过小：对象过早晋升，触发 Full GC
垃圾收集器的演进
经典收集器
| 收集器 | 算法 | 停顿时间 | 适用场景 |
|---|---|---|---|
| Serial | 单线程标记-复制 | 长（Stop The World） | 单核、低内存 |
| Parallel | 多线程标记-复制 | 长 | 多核、批处理 |
| CMS | 并发标记-清除 | 短 | 互联网应用 |
| G1 | 分区+标记-整理 | 可控 | 替代 CMS |
现代收集器（JDK 11+）
| 收集器 | 算法 | 停顿时间 | 特点 |
|---|---|---|---|
| ZGC | 着色指针+读屏障 | <1ms | 低延迟、大堆 |
| Shenandoah | 转发指针 | <1ms | OpenJDK 专用 |
| Epsilon | 无操作 | 无 | 短命程序 |
JDK 17+ 推荐：追求低延迟用 ZGC，追求高吞吐用 G1。
学习路径建议
入门：理解 JVM 内存模型
建议先学习堆内存参数和GC 基础。
理解 JVM 内存如何划分，对象如何在堆中分配和回收。这些是调优的基础。
进阶：掌握 GC 调优
深入学习GC 日志分析和G1 调优。
G1 是 JDK 9+ 的默认收集器，也是目前最通用的选择。掌握 G1 的参数配置和问题排查，是 JVM 调优的必备技能。
高级：解决 OOM 问题
学习内存泄漏分析和Arthas 诊断工具。
OOM 是生产环境最紧急的问题。能够在高压下快速定位问题，是高级工程师的核心能力。
延伸思考
JVM 调优有个「三七法则」：
70% 的 JVM 问题，可以通过合理的内存配置解决。
20% 的问题，需要调整 GC 参数。
10% 的问题，需要修改代码。
所以，调优的顺序是：
- 先用默认配置，观察 GC 行为
- 调整内存大小，让 GC 频率合理
- 选择合适的垃圾收集器
- 调整 GC 参数，优化停顿时间
- 如果还不行，从代码层面优化对象分配
记住：JVM 调优是最后的手段，不是第一选择。先优化代码，再考虑调优 JVM。
下一模块，我们将探讨高可用架构——让系统在故障中依然稳定运行。