一、為什麼需要 JVM 調優？

默認 JVM 參數適用於小型應用，但在以下場景中往往表現不佳：

  • 高併發 Web 服務（如電商、支付系統）
  • 大數據處理（如 Spark、Flink 任務）
  • 實時性要求高的交易系統
  • 內存佔用大或 GC 停頓頻繁的應用

常見問題表現：

  • 頻繁 Full GC，響應時間飆升
  • OutOfMemoryError 或 StackOverflowError
  • 系統吞吐量低，CPU 利用率異常
  • 應用啓動慢，預熱時間長

二、JVM 內存結構回顧（HotSpot）

調優前必須清楚內存佈局：

JVM 內存 = 堆（Heap） + 非堆（Non-Heap）

堆（線程共享）：
├── 新生代（Young Gen）
│   ├── Eden
│   └── Survivor (S0, S1)
└── 老年代（Old Gen）

非堆：
├── 方法區（Metaspace，JDK 8+）
├── 棧（每個線程私有）
├── 程序計數器
└── 本地方法棧

💡 重點調優區域：堆內存 和 垃圾回收器（GC）

三、核心調優目標

目標

説明

降低 GC 頻率

減少 Stop-The-World（STW）停頓

縮短 GC 停頓時間

提升響應速度（尤其對延遲敏感系統）

提高吞吐量

單位時間內處理更多請求

避免內存溢出

合理分配內存，防止 OOM

四、關鍵 JVM 參數詳解

1. 堆內存設置

-Xms4g      # 初始堆大小（建議 = -Xmx，避免動態擴容）
-Xmx4g      # 最大堆大小

✅ 生產建議：-Xms == -Xmx，防止運行時擴容導致性能抖動。

2. 新生代大小

-Xmn2g          # 設置新生代大小（推薦為堆的 1/3 ~ 1/2）
-XX:NewRatio=2  # 老年代:新生代 = 2:1（默認值，一般不需改）
-XX:SurvivorRatio=8  # Eden:S0:S1 = 8:1:1（默認）

📌 對象大多“朝生夕死”，適當增大新生代可減少 Minor GC 次數。

3. 垃圾回收器選擇（JDK 8 vs JDK 17+）

JDK 8 常用組合：

場景

推薦 GC

參數

吞吐優先（批處理）

Parallel GC（默認）

-XX:+UseParallelGC

延遲敏感（Web 服務）

CMS（已廢棄）

-XX:+UseConcMarkSweepGC

平衡型

G1（JDK 8u40+ 支持）

-XX:+UseG1GC

JDK 11+ 推薦：

GC

特點

適用場景

G1

可預測停頓、大堆友好

通用首選（4GB~幾十GB）

ZGC

停頓 < 10ms，支持 TB 級堆

超低延遲（JDK 11+ 實驗，JDK 15+ 生產可用）

Shenandoah

類似 ZGC，Red Hat 主導

低延遲替代方案

✅ 現代生產環境推薦（JDK 11+）：

# G1 示例（平衡型）
-XX:+UseG1GC
-XX:MaxGCPauseMillis=200   # 目標最大停頓時間（ms）
-XX:G1HeapRegionSize=16m   # 堆分區大小（可選）

# ZGC 示例（超低延遲）
-XX:+UseZGC
-Xmx16g

4. 元空間（Metaspace）調優（JDK 8+）

-XX:MetaspaceSize=256m       # 初始元空間大小
-XX:MaxMetaspaceSize=512m    # 最大元空間（防無限增長）

⚠️ 不設上限可能導致系統內存耗盡（尤其動態生成類的場景，如 Spring、Groovy）。

5. GC 日誌開啓（排查必備！）

# JDK 8
-XX:+PrintGC
-XX:+PrintGCDetails
-XX:+PrintGCTimeStamps
-Xloggc:/path/to/gc.log

# JDK 9+
-Xlog:gc*:file=/path/to/gc.log:time,uptime,level,tags