前面在學習JVM的知識的時候，一般都需要利用相關參數(shù)進行分析，而分析一般都需要用到一些分析的工具，因為一般使用IDEA，而VisualVM對于IDEA也不錯，所以就選擇VisualVM來分析JVM性能，這篇文章就介紹一下如何利用VisualVM進行性能分析，以及在分析之前需要知道一些GC優(yōu)化的原則，GC優(yōu)化的目的，以及遇到問題時怎么去解決問題的方法。

1 為什么需要

開發(fā)大型 Java 應用程序的過程中難免遇到內(nèi)存泄露、性能瓶頸等問題，比如文件、網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)庫的連接未釋放，未優(yōu)化的算法等。隨著應用程序的持續(xù)運行，可能會造成整個系統(tǒng)運行效率下降，嚴重的則會造成系統(tǒng)崩潰。為了找出程序中隱藏的這些問題，在項目開發(fā)后期往往會使用性能分析工具來對應用程序的性能進行分析和優(yōu)化。

VisualVM 是一款免費的性能分析工具。它通過 jvmstat、JMX、SA（Serviceability Agent）以及 Attach API 等多種方式從程序運行時獲得實時數(shù)據(jù)，從而進行動態(tài)的性能分析。同時，它能自動選擇更快更輕量級的技術盡量減少性能分析對應用程序造成的影響，提高性能分析的精度。

2 如何安裝

這里有兩種方式：

•  沒有按照IDEA插件

如果沒有按照IDEA插件的話，我們需要找到JDK的按照目錄bin下找到如下執(zhí)行程序。

然后雙擊執(zhí)行，就會出現(xiàn)界面，如下；

但是，我們一般使用IDEA，所以會使用插件，就是下面這種方式。

•  按照IDEA插件

先在插件中找到VisualVM安裝；

安裝了之后，在運行的地方就會多出現(xiàn)兩個VisualVM的運行按鈕；

這樣運行程序之后，就可以自動打開VisualVM程序了。

3 基本介紹

這一部分先對這個工具做一個簡要的介紹，看看基本有哪些我們會用到的功能。

在沒有添加其他插件的時候，是只有下面幾個功能的。

3.1 概述

如上圖所示，概述基本上都是我們的系統(tǒng)屬性、運行程序時設置的JVM參數(shù)等信息的展示，所以，這一部分可以讓我們查看這些信息。

3.2 監(jiān)視

監(jiān)視這個界面的功能還是很有作用的，可以看到cup運行情況、堆的使用情況、類的情況以及線程的動態(tài)情況。

因此，我們可以利用這個界面查看cpu情況好不好，更重要的是，我們可以查看堆的使用情況，這對于我們分析JVM還是非常重要的。

3.3 線程

如上圖所以，可以看到所有的線程的情況，是運行、休眠、等待、駐留、監(jiān)視等情況。

注意， 以上這些都不是關鍵，關鍵是VisualVM中還有一個很重要的功能，可以添加插件獲取更多的功能。

3.4 插件添加

正是因為有了插件的擴展功能，所以這個工具才如此強大，VisualVM可以做到以下：

•  顯示虛擬機進程以及進程的配置、環(huán)境信息、jps、jinfo。
•  監(jiān)視應用程序的cpu、GC、堆、方法區(qū)以及線程的信息（jstat、jstack）。
•  dump以及分析堆轉(zhuǎn)存儲快照（jmap、jhat）。
•  還有很多其他的功能。

在工具->找到可用插件，安裝即可。

下一部分我們就利用已經(jīng)安裝的插件Visual GC進行分析。

4 利用Visual GC分析虛擬機內(nèi)存區(qū)域

這部分會用到一些Java虛擬機的一些基礎知識，所以，查看這部分之前，請先查看這篇文章：。

在這個界面分為以下幾個部分。

•  space（Metaspace（元數(shù)據(jù)）、Old老年代、新生代（Eden、S0、S1））
•  Graphs（Compile Time（編譯時間）、Class Loader Time（類加載時間）、GC Time（垃圾收集時間）、Eden Space、Survivor 0、Survivor 1、Old Gen、Metaspace）
•  Histogram（Parameters參數(shù)設置）

那么知道這些參數(shù)之后，怎么去分析虛擬機到底運行是好是壞呢，這個時候，我們需要了解一些Java虛擬機基礎的優(yōu)化知識。

首先，需要了解一些GC優(yōu)化的原則。

•  多數(shù)的Java應用不需要在服務器上進行GC優(yōu)化；
•  多數(shù)導致GC問題的Java應用，都不是因為我們參數(shù)設置錯誤，而是代碼問題；
•  在應用上線之前，先考慮將機器的JVM參數(shù)設置到最優(yōu)（最適合）；
•  減少創(chuàng)建對象的數(shù)量；
•  減少使用全局變量和大對象；
•  GC優(yōu)化是到最后不得已才采用的手段；
•  在實際使用中，分析GC情況優(yōu)化代碼比優(yōu)化GC參數(shù)要多得多；

另外，我們需要知道我們GC優(yōu)化的目的。

•  將轉(zhuǎn)移到老年代的對象數(shù)量降低到最??；
•  減少full GC的執(zhí)行時間；

一般，我們需要執(zhí)行的有以下幾點；

•  減少使用全局變量和大對象；
•  調(diào)整新生代的大小到最合適；
•  設置老年代的大小為最合適；
•  選擇合適的GC收集器；

至于怎么算合適，后面我會通過一個實例講解。

其實，如果想要知道更多JVM內(nèi)存分配和回收策略的原理，可以查看這篇文章：JVM內(nèi)存分配和回收策略的原理。

一般我們執(zhí)行了我們的程序之后，接下來就是需要查看GC的狀態(tài)了，接著分析結(jié)果，判斷是否需要進行優(yōu)化。

一般如果達到以下的指標，就不需要進行GC了。

•  Minor GC執(zhí)行時間不到50ms，Minor GC執(zhí)行不頻繁，約10秒一次；
•  Full GC執(zhí)行時間不到1s，F(xiàn)ull GC執(zhí)行頻率不算頻繁，不低于10分鐘1次；

實例 1

我們先看一個GC狀態(tài)需要優(yōu)化的例子，在這個實例中，我們給堆分配的最大最小的值都是64M（很小的堆大?。?。

• GC狀態(tài)差情況分析 

/**  
 * VM Args：-Xms64m -Xmx64m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError  
 * @author 歐陽思海  
 */  
public class HeapTest {  
    static class StaticObject {  
    }  
    public static void main(String[] args) {  
        List<StaticObject> list = new ArrayList<StaticObject>();  
        int i = 1;  
        //不斷的向堆中添加對象  
        while (true) {  
            list.add(new StaticObject());  
            i++;  
            System.out.println(i);  
            System.out.println(list.size());  
        }  
    }  
} 

由于分配的堆內(nèi)存太小，所以導致，堆溢出。

接著我們查看一下Visual GC的監(jiān)視情況。

•  監(jiān)視界面情況

我們可以從堆的使用情況看出，基本已經(jīng)使用完。

•  Visual GC監(jiān)視情況

從上圖可知，在短短的運行時間中，Eden進行了49次GC，雖然時間短，但是能說明一個問題，新生代堆內(nèi)存分配的空間太小，導致頻繁GC。

同時，Old老年代也進行了33次GC，雖然運行時間也在不需要優(yōu)化的范圍內(nèi)，而且從Survivor可以看出，基本沒有GC，說明這些都是大對象，直接進入到了Old老年代，導致GC頻繁。

所以，我們需要進行的優(yōu)化就是加大新生代和老年代堆內(nèi)存的大小，同時減少大對象的產(chǎn)生。

參數(shù)優(yōu)化分析

我們將VM參數(shù)改為：-Xms512m -Xmx512m -Xmn128m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError，運行大概5分鐘再次查看結(jié)果。

首先沒有出現(xiàn)堆內(nèi)存溢出。

•  監(jiān)視情況

加大了堆內(nèi)存，所以堆內(nèi)存沒有出現(xiàn)問題。

•  Visual GC監(jiān)視情況

加大了堆內(nèi)存之后，Eden新生代進行了66次GC，使用時間3.381s基本滿足要求（執(zhí)行時間不到50ms，Minor GC執(zhí)行不頻繁，約10秒一次），同時老年代old進行了2次GC，使用時間4.127s，這里還是有待優(yōu)化的，不太滿足優(yōu)化要求。

•  dump文件分析

點擊堆 dump這個按鈕就會生成 dump文件，我們可以分析類及對象的一些情況。

分析之后發(fā)現(xiàn)，StaticObject對象大多，沒有進行GC，問題主要在這里，所以，下一步需要解決這個問題。

通過以上分析可以說明一個問題，加大了堆內(nèi)存之后，新生代和老年代的GC情況大大的改善了，但是還有大對象的問題，所以還有待優(yōu)化。

• 修改大對象，進行GC

修改程序，如下： 

/**  
 * VM Args：-Xms512m -Xmx512m -Xmn128m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError  
 *  
 * @author 歐陽思海  
 */  
public class HeapTest {  
   /* static class StaticObject {  
    }*/  
    public static void main(String[] args) {  
        int i = 1;  
        while (true) {  
            i++;  
            System.out.println(i);  
        }  
    }  
} 

•  監(jiān)視情況

堆一直運行良好。

•  Visual GC監(jiān)視情況

這次相對于上次相比，老年代的情況已經(jīng)改善了，沒有GC，說明大對象不存在了。

通過上面的分析跟優(yōu)化，就滿足GC的需求了，不需要再優(yōu)化了。

5 總結(jié)

通過上面的分析及使用，VisualVM基本的使用以及如何利用VisualVM進行Java虛擬機優(yōu)化相信你已經(jīng)掌握了，如果還想了解更過關于Java虛擬機的知識及優(yōu)化文章，請看本系列的其他文章。

    1、原創(chuàng)不易，老鐵，文章需要你的 點贊 讓更多的人看到，希望能夠幫助到大家！

    2、文章有不當之處，歡迎指正，如果喜歡微信閱讀，你也可以關注我的微信公眾號：好好學java，公眾號已有 6W 粉絲。