JVM性能监控与调优概述

大厂面试题

监控工具相关：

你使用过Java虚拟机性能监控和故障处理工具吗？（美图） 
怎么打出线程栈信息。（字节跳动） 
JVM诊断调优工具用过哪些？ (京东) 
怎么获取 Java 程序使用的内存？堆使用的百分比？（国美） 
几种常用的内存调试工具你知道哪些？（搜狐） 
JVM诊断调优工具用过哪些？（蚂蚁金服）

调优相关：

常用的性能优化方式有哪些？（百度金融） 
内存调优怎么调？有几种方式？（顺丰） 
栈溢出导致的原因？如何解决？（搜狐） 
JVM调优策略 （杭州鲁尔物联科技有限公司、燕梭金融、汇博云通） 
如何优化减少Full GC？（阿里-闲鱼） 
JVM性能调优都做了什么？（支付宝）
有做过JVM内存优化吗？从SQL、JVM、架构、数据库四个方面讲讲优化思路？（小米）
JVM的编译优化？JVM性能调优都做了什么？JVM诊断调优工具用过哪些？（蚂蚁金服）
JVM怎样调优，堆内存、栈空间设置多少合适？JVM相关的分析工具使用过的有哪些？具体的性能调优步骤如何？（蚂蚁金服二、三面）
如何进行JVM调优？有哪些方法？如何理解内存泄漏问题？有哪些情况会导致内存泄漏？如何解决？（阿里）
内存泄漏是怎么造成的？JVM如何调优、参数怎么调？（字节跳动三面）
从SQL、JVM、架构、数据库四个方面讲讲优化思路？说到内存泄漏，问有没有碰到，内存泄漏怎么解决？（拼多多）
JVM诊断调优工具用过哪些？每秒几十万并发的秒杀系统为什么会频繁发生GC？（京东）
日均百万级交易系统如何优化JVM？（京东）
线上生产系统OOM如何监控及定位与解决？（京东）
高并发系统如何基于G1垃圾回收器优化性能？（京东）
当出现了内存溢出，你怎么排错。  (京东) 

基本问题

生产环境中的问题

• 生产环境发生了内存溢出该如何处理？
• 生产环境应该给服务器分配多少内存合适？
• 如何对垃圾回收器的性能进行调优？
• 生产环境CPU负载飙高该如何处理？
• 生产环境应该给应用分配多少线程合适？
• 不加log，如何确定请求是否执行了某一行代码？
• 不加log，如何实时查看某个方法的入参与返回值？

为什么要调优？

• 防止出现OOM，需要进行JVM规划和预调优
• 解决程序运行中各种OOM
• 减少Full GC出现的频率，解决运行慢、卡顿问题

不同阶段的考虑

• 上线前
• 项目运行阶段
• 线上出现OOM

监控调优概述

调优，首先需要从业务场景开始，没有业务场景的调优都是耍流氓！此外，无监控，不调优！

监控的依据

• 运行日志
• 异常堆栈
• GC日志
• 线程快照
• 堆转储快照

调优的大方向

• 合理地编写代码
• 充分并合理的使用硬件资源
• 合理地进行JVM调优

性能优化的步骤

第0步：熟悉业务场景

从业务场景开始，没有业务场景的调优都是耍流氓。

第1步：性能监控（发现问题）

一种以非强行或者入侵方式收集或查看应用运营性能数据的活动。

监控通常是指一种在生产、质量评估或者开发环境下实施的带有预防或主动性的活动。

当应用相关干系人提出性能问题却没有提供足够多的线索时，首先我们需要进行性能监控，随后是性能分析。通常对于性能监控有以下几点需要关注：

• GC频繁
• CPU Load过高
• OOM
• 内存泄漏
• 死锁
• 程序响应时间较长

第2步：性能分析（排查问题）

一种以入侵方式收集运行性能数据的活动。它会影响应用的吞吐量或响应性。

性能分析是针对性能问题的答复结果，关注的范围通常比性能监控更加集中。

性能分析很少在生产环境下进行，通常是在质量评估、系统测试或者开发环境下进行，是性能监控之后的步骤。通常有以下几种分析方式：

• 打印GC日志，通过GCviewer或者GCEasy (opens new window)来分析异常信息
• 灵活运用命令行工具：jstack、jmap、jinfo等
• dump出堆文件，使用内存分析工具分析文件
• 使用阿里Arthas、jconsole、JVisualVM来实时查看JVM状态
• jstack查看堆栈信息

第3步：性能调优（解决问题）

性能调优指一种为改善应用响应性或吞吐量而更改参数、源代码、属性配置的活动，性能调优是在性能监控、性能分析之后的活动。

性能调优通常有以下方案切入点：

• 适当增加内存，根据业务背景选择垃圾回收器
• 优化代码，控制内存使用
• 增加机器，分散节点压力
• 合理设置线程池线程数量
• 使用中间件提高程序效率，比如缓存、消息队列等
• 其他.......

性能评价/测试指标

对于应用性能的衡量指标主要有以下几点：

• 停顿时间（或响应时间）
• 吞吐量
• 并发数
• 内存占用

通常情况下，响应时间以及吞吐量是我们需要重点关注的对象。

停顿时间（或响应时间）

停顿时间：一般指提交请求和返回该请求的响应之间使用的时间，一般比较关注平均响应时间。常用操作的响应时间列表：

操作	响应时间
打开一个站点	几秒
数据库查询一条记录（有索引）	十几毫秒
机械磁盘一次寻址定位	4毫秒
从机械磁盘顺序读取1M数据	2毫秒
从SSD磁盘顺序读取1M数据	0.3毫秒
从远程分布式换成Redis 读取一个数据	0.5毫秒
从内存读取 1M数据	十几微妙
Java程序本地方法调用	几微妙
网络传输2Kb数据	1 微妙

在垃圾回收环节中：

• 暂停时间：执行垃圾收集时，程序的工作线程被暂停的时间。
• -XX:MaxGCPauseMillis: 设置垃圾收集器最大停顿时间（即STW的时间），单位是毫秒。（G1、Parallel）

吞吐量

吞吐量一般指对单位时间内完成的工作量（请求）的量度

• 在GC中：运行用户代码的事件占总运行时间的比例（总运行时间：程序的运行时间+内存回收的时间）

• 吞吐量为1-1/(1+n)，-XX::GCTimeRatio=n：垃圾收集时间占总时间的比例，用于衡量吞吐量的大小。（Parallel）

并发数

• 同一时刻，对服务器有实际交互的请求数。例如，1000个人同时在线，估计并发数在5%～15%之间，也就是同时并发量在50～150之间。

内存占用

• Java堆区所占的内存大小

吞吐量、并发数、响应时间三者相互间的关系

以高速公路通行状况为例

• 吞吐量：每天通过高速公路收费站的车辆的数据
• 并发数：高速公路上正在行驶的车辆的数目
• 响应时间：车速