JVM内存分配相关参数整理

TIPS 本文基于JDK 11编写，理论支持JDK 8及更高版本。 部分参数的默认值可能有偏差（笔者是在macOS下测试的，但不代表所有操作系统下都是该值），读者可以

java -XX:+PrintFlagsInitial

查看本机的初始化参数。

堆(Heap)

TIPS

• 其中，Xms、Xmx的值不同时，JVM会初始分配Xms大小的堆内存，如果发现内存不够用时，会自动扩容，直到达到Xmx。例如-Xms128m -Xmx1g，那么，堆内存初始分配128M，如果发现可用空间低于阈值（-XX:MinHeapFreeRatio），则自动扩容，直到达到Xmx。建议生产环境将Xms和Xmx设成相同值。
• TLAB相关参数建议用默认值即可。 | 属性 | 作用 | 默认值 | | —- | —- | —- | | -Xmn | 设置年轻代的初始值及最大值，相当于将-XX:NewSize、-XX:MaxNewSize设置成相同的值。如果该区域设置太小，则会执行大量Minor GC，如果设置太大，则可能Full GC满了，年轻代还没满。Oracle建议将年轻代设置在堆大小的25%-50%之间。（有些文章说建议设置成堆的3/8，我不知道是哪儿找的），笔者参考的是 https://docs.oracle.com/en/java/javase/11/tools/java.html | - | | -Xms | 设置堆内存的初始大小，相当于-XX:InitialHeapSize | 0 | | -Xmx | 设置堆内存的最大大小，相当于-XX:MaxHeapSize | - | | -XX:NewRatio | 老年代和年轻代的比值 | 2 | | -XX:SurvivorRatio | Eden和1个Survivor区的比值 | 8 | | -XX:InitialSurvivorRatio | 初始Eden和1个Survivor区的比值 | 8 | | -XX:MinSurvivorRatio | Eden和1个Survivor区的最小比值 | 3 | | -XX:TargetSurvivorRatio | 设置年轻代垃圾回收后，期望的Survivor区内存使用比值。(Sets the desired percentage of survivor space (0 to 100) used after young garbage collection. 翻译可能不够贴切，原文也贴出来吧，意会一下) | 50 | | -XX:OldSize | 初始老年代大小 | - | | -XX:InitialTenuringThreshold | 晋升到老年代的对象的初始年龄阈值 | 7 | | -XX:MaxTenuringThreshold | 晋升到老年代的对象的最大年龄阈值。如果设置成0，则年轻代对象不经过Survivor区，直接进入年老代。 | 15 | | -XX:MinHeapFreeRatio | GC后，如果空闲内存小于该值时，JVM会增大分配的堆内存。 | 40 | | -XX:MaxHeapFreeRatio | GC后，如果空闲内存大于此值时，JVM会减少分配的堆内存。 | 70 | | -XX:+ShrinkHeapInSteps | 是否要逐步地根据–XX:MaxHeapFreeRatio的设置，减少分配的堆内存。默认情况下启用该选项，如禁用该参数，那么将会在下一个Full GC时将Java堆直接减少到目标大小，而无需在多个GC周期中“逐步”减少。因此，如果想要让使用的堆内存尽量小，可禁用此选项。 | 启用 | | -XX:SoftRefLRUPolicyMSPerMB | 每兆堆空闲空间中SoftReference的存活时间，单位毫秒 | 1000 | | -XX:+UseTLAB | 是否启用线程私有分配缓存区（thread-local allocation buffer） | 启用 | | -XX:MinTLABSize | 最小TLAB大小，单位字节 | 2048 | | -XX:+ResizeTLAB | 是否动态调整TLAB的大小 | 是 | | -XX:TLABRefillWasteFraction | 由于TLAB空间比较小，因此很容易装满。比如TLAB 100K，已使用80KB，当需要再分配一个30KB的对象时，就无法分配到这个TLAB了。这时虚拟机会有两种选择，第一，废弃当前TLAB，这样就会浪费20KB空间；第二，保留当前的TLAB并将这30KB的对象直接分配在堆上，这样将来有小于20KB的对象时，仍可使用这块空间。实际上虚拟机内部维护了一个叫作refill_waste的值，当请求对象大于refill_waste时，会在堆中分配；若小于该值，则会废弃当前TLAB，新建TLAB分配对象。TLABRefillWasteFraction来调整该阈值，它表示TLAB中允许产生这种浪费的比例，默认值为64，即允许使用1/64的TLAB空间作为refill_waste。默认情况下，TLAB和refill_waste都会在运行时不断调整，使系统的运行状态达到最优。如果想要禁用自动调整TLAB的大小，可以使用-XX:-ResizeTLAB禁用ResizeTLAB，并使用-XX:TLABSize手工指定一个TLAB的大小。 | 64 | | -XX:+TLABStats | 是否提供详细的TLAB的统计信息 | 是 | | -XX:TLABSize | 设置TLAB的初始大小。如果设置成0，JVM会自动设置TLAB初始大小。 | 0 | | -XX:TLABWasteTargetPercent | 允许TLAB占用Eden空间百分比 | 1 |

栈(Stack)

元空间(Metaspace)

TIPS

• 元空间从JDK 8开始引入。对于JDK 7及更低版本，可使用-XX:PermSize、-XX:MaxPermSize分别指定初始永久代大小、最大永久代大小。
• 元空间满了会导致Full GC。建议通过jstat等工具观察元空间的使用情况，并设置一个预留的值。 | 属性 | 作用 | 默认值 | | —- | —- | —- | | -XX:MetaspaceSize | 元空间的初始值，元空间占用达到该值就会触发垃圾收集，进行类型卸载，同时，收集器会自动调整该值。如果能够释放空间，就会自动降低该值；如果释放空间很少，那么在不超过-XX:MaxMetaspaceSize的情况下，可适当提高该值。 | 21810376字节 | | -XX:MaxMetaspaceSize | 元空间最大值 | 受限于本地内存大小 | | -XX:MinMetaspaceFreeRatio | 垃圾收集后，计算当前元空间的空闲百分比，如果小于该值，就增加元空间的大小 | 40% | | -XX:MaxMetaspaceFreeRatio | 垃圾收集后，计算当前元空间的空闲百分比，如果大于该值，就减少元空间的大小 | 70% | | -XX:MinMetaspaceExpansion | 元空间增长时的最小幅度 | 340784字节 | | -XX:MaxMetaspaceExpansion | 元空间增长时的最大幅度 | 5452592字节 |

直接内存(Direct Memory)

代码缓存(Code Cache)

调优的不可能三角

• 内存占用（Footprint）
• 吞吐量（Throughput）
• 延迟（Latency）

比如，对于特定软件，GC要回收的垃圾总量基本是确定的。那么要想回收垃圾，提高GC的频率，这样每次GC的时间就比较少；要么少做几次GC，每次多停顿一些时间。
又比如，而为了降低延迟，CMS/G1采用了并发收集，并发阶段GC线程和业务线程同时运行。但这样做，并发阶段GC线程和业务线程互相都有影响，吞吐量会有所降低。
因此，以上三者最多只能选其二。

调优示例

示例1：如下配置可获得较高的吞吐量：

java -server -XX:+UseParallelGC -XX:+UseLargePages -Xmn10g -Xms26g -Xmx26g

示例2：如下配置可获得较低的延迟：

java -XX:+UseG1GC -Xms26g Xmx26g -XX:MaxGCPauseMillis=500 -XX:+PrintGCTimeStamp

示例3：如下配置可让堆内存比较小，并可减少动态内存分配的占用：

-XX:MaxHeapFreeRatio=10 -XX:MinHeapFreeRatio=5
# 默认情况下这两个值是70和40。空闲内存>70%才会收缩堆；<40%才会扩展堆。意味着大量的内存都是动态分配的。

参考文档

• Java官方文档
• JDK 11 JVM参数
• JVM 不稳定参数
• JVM系列三:JVM参数设置、分析
• 栈上分配和TLAB
• JVM源码分析之线程局部缓存TLAB