编写高效的Java代码：常用的优化技巧【三】之JVM调优-CFANZ编程社区

编写高效的Java代码：常用的优化技巧【一】

编写高效的Java代码：常用的优化技巧【二】

编写高效的Java代码：常用的优化技巧【四】之并发编程技巧

一、JVM调优

Java虚拟机（JVM）是Java应用程序的核心，它将Java字节码编译成可执行的机器码。JVM的默认设置通常可以满足大多数应用程序的需求，但对于某些应用程序，需要进行JVM调优以提高性能。

在进行JVM调优之前，需要了解一些与JVM相关的基本概念。例如，堆是Java程序运行时使用的内存区域，用于存储对象实例和数组。垃圾回收是JVM自动清除不再使用的对象以释放内存的过程。线程是Java程序中独立的执行单元，可以并发执行多个任务。

常用的JVM调优选项包括：

-Xms<size>：设置堆的初始大小。
-Xmx<size>：设置堆的最大大小。
-XX:NewSize=<size>：设置年轻代的初始大小。
-XX:MaxNewSize=<size>：设置年轻代的最大大小。
-XX:SurvivorRatio=<ratio>：设置年轻代中Eden区和Survivor区的比例。
-XX:PermSize=<size>：设置持久代的初始大小。
-XX:MaxPermSize=<size>：设置持久代的最大大小。
-XX:+UseConcMarkSweepGC：使用CMS垃圾回收器。
-XX:+UseParallelGC：使用并行垃圾回收器。
-XX:+UseG1GC：使用G1垃圾回收器。

以下是一些示例代码，演示如何使用JVM调优选项：

// 设置堆的初始
// 大小为1GB，最大大小为2GB
java -Xms1g -Xmx2g MyApp
// 设置年轻代的初始大小为256MB，最大大小为512MB，
// Eden区和Survivor区的比例为8:1
java -XX:NewSize=256m -XX:MaxNewSize=512m -XX:SurvivorRatio=8 MyApp
// 设置持久代的初始大小为256MB，最大大小为512MB
java -XX:PermSize=256m -XX:MaxPermSize=512m MyApp
// 使用CMS垃圾回收器
java -XX:+UseConcMarkSweepGC MyApp
// 使用并行垃圾回收器
java -XX:+UseParallelGC MyApp
// 使用G1垃圾回收器
java -XX:+UseG1GC MyApp

二、调整堆大小和垃圾回收器

堆是Java程序运行时使用的内存区域，用于存储对象实例和数组。垃圾回收是JVM自动清除不再使用的对象以释放内存的过程。调整堆大小和垃圾回收器可以显著影响Java程序的性能。

2.1 调整堆大小

Java应用程序的堆大小是JVM在启动时分配的内存大小。如果堆太小，应用程序可能会发生OutOfMemoryError；如果堆太大，应用程序可能会因为频繁的垃圾回收而变得缓慢。因此，调整堆大小是优化Java程序性能的重要步骤。

通过使用JVM调优选项，可以调整堆的大小。例如，可以使用-Xms选项设置堆的初始大小，使用-Xmx选项设置堆的最大大小。以下是一些示例代码，演示如何调整堆大小：

// 设置堆的初始大小为512MB，最大大小为1GB
java -Xms512m -Xmx1g MyApp

// 设置堆的初始大小为1GB，最大大小为2GB
java -Xms1g -Xmx2g MyApp

// 设置堆的初始大小为2GB，最大大小为4GB
java -Xms2g -Xmx4g MyApp

2.2 调整垃圾回收器

Java应用程序使用垃圾回收器自动释放不再使用的内存。垃圾回收器可以采用不同的算法和策略来进行垃圾回收。选择合适的垃圾回收器可以显著提高Java程序的性能。

Java SE 8中提供了四种垃圾回收器：

串行垃圾回收器（Serial Garbage Collector）：使用单线程进行垃圾回收，适合于小型应用程序。

并行垃圾回收器（Parallel Garbage Collector）：使用多线程进行垃圾回收，适合用于大型、多核CPU的应用程序。

并发垃圾回收器（Concurrent Mark Sweep Garbage Collector，CMS GC）：使用多线程进行垃圾回收，同时允许应用程序继续运行。适用于需要短暂停顿时间的大型应用程序。

G1垃圾回收器（Garbage-First Garbage Collector）：使用多线程进行垃圾回收，将堆分成多个区域，可以根据应用程序的实际情况调整垃圾回收的频率和时间。适合于需要高可预测性和低延迟的大型应用程序。

选择垃圾回收器时，需要考虑应用程序的大小、性质和运行环境。以下是一些示例代码，演示如何使用不同的垃圾回收器：

// 使用串行垃圾回收器
java -XX:+UseSerialGC MyApp

// 使用并行垃圾回收器
java -XX:+UseParallelGC MyApp

// 使用并发垃圾回收器
java -XX:+UseConcMarkSweepGC MyApp

// 使用G1垃圾回收器
java -XX:+UseG1GC MyApp

三、使用逃逸分析来避免创建过多的对象

在Java程序中，创建对象是一个开销较大的操作。如果程序中创建过多的对象，将会导致垃圾回收器频繁执行，降低程序的性能。因此，避免创建过多的对象是优化Java程序性能的重要步骤。

逃逸分析是JVM在编译时分析Java程序中对象的作用域的过程。如果JVM可以确定对象的作用域仅限于当前方法或线程，那么JVM可以将对象分配在堆栈上而不是堆上。在堆栈上分配对象比在堆上分配对象更快，因为在堆上分配对象需要进行垃圾回收。

以下是一些示例代码，演示如何使用逃逸分析来避免创建过多的对象：

public void doSomething() {
  // 将StringBuilder对象分配在堆栈上
  StringBuilder sb = new StringBuilder();
  sb.append("Hello");
  sb.append("World");
  // ...
}

在上面的代码中，JVM可以确定StringBuilder对象的作用域仅限于当前方法，因此可以将StringBuilder对象分配在堆栈上而不是堆上。这可以避免创建过多的对象，提高程序的性能。

四、避免使用同步块和锁

Java中的同步块和锁可以确保多个线程访问共享资源时的安全性。但是，同步块和锁也会影响程序的性能。因此，避免使用同步块和锁是优化Java程序性能的重要步骤。

以下是一些示例代码，演示如何避免使用同步块和锁：

// 使用局部变量替代共享变量
public void doSomething() {
  // 将共享变量x替换为局部变量lx
  int lx = x;
  // ...
}
// 使用volatile关键字替代同步块和锁
private volatile int x;
public void doSomething() {
  x = 1;
  // ...
}