1. JVM 参数选项概述

JVM (Java Virtual Machine) 提供了丰富的命令行参数选项，允许开发者和运维人员在启动和运行 Java 应用程序时，对虚拟机的行为进行配置和调优，包括内存分配、垃圾收集策略、性能监控等方面。了解并合理使用这些参数对于优化应用性能、排查问题至关重要。

官方文档参考 (Java 8): https://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/tools/windows/java.html

JVM 参数大致可分为三类：标准参数、-X 参数和 -XX 参数。

类型一：标准参数选项 (-)

• 特点:
  • 相对稳定，未来版本基本不会改变。
  • JVM 的各个版本都支持。
  • 以单个 - 开头。
• 查看方式: 通过 java -help 命令可以查看所有标准参数。

> java -help
用法: java [-options] class [args...]
           (执行类)
   或  java [-options] -jar jarfile [args...]
           (执行 jar 文件)
其中选项包括:
    -d32          使用 32 位数据模型 (如果可用)
    -d64          使用 64 位数据模型 (如果可用)
    -server       选择 "server" VM
                  默认 VM 是 server. # 关键信息：指明了 Server 模式是默认

    -cp <目录和 zip/jar 文件的类搜索路径>
    -classpath <目录和 zip/jar 文件的类搜索路径>
                  用 ; 分隔的目录, JAR 档案
                  和 ZIP 档案列表, 用于搜索类文件。 # 指定类路径
    -D<名称>=<值>
                  设置系统属性 # 非常常用，用于设置应用需要的配置
    -verbose:[class|gc|jni]
                  启用详细输出 # 监控类加载、GC、JNI 活动
    -version      输出产品版本并退出
    -version:<值>
                  警告: 此功能已过时, 将在
                  未来发行版中删除。
                  需要指定的版本才能运行
    -showversion  输出产品版本并继续
    -jre-restrict-search | -no-jre-restrict-search
                  警告: 此功能已过时, 将在
                  未来发行版中删除。
                  在版本搜索中包括/排除用户专用 JRE
    -? -help      输出此帮助消息
    -X            输出非标准选项的帮助 # 用于查看 -X 参数
    -ea[:<packagename>...|:<classname>]
    -enableassertions[:<packagename>...|:<classname>]
                  按指定的粒度启用断言 # 启用断言，开发测试常用
    -da[:<packagename>...|:<classname>]
    -disableassertions[:<packagename>...|:<classname>]
                  禁用具有指定粒度的断言 # 禁用断言
    -esa | -enablesystemassertions
                  启用系统断言
    -dsa | -disablesystemassertions
                  禁用系统断言
    -agentlib:<libname>[=<选项>]
                  加载本机代理库 <libname>, 例如 -agentlib:hprof
                  另请参阅 -agentlib:jdwp=help 和 -agentlib:hprof=help # 加载 C/C++ Agent
    -agentpath:<pathname>[=<选项>]
                  按完整路径名加载本机代理库
    -javaagent:<jarpath>[=<选项>]
                  加载 Java 编程语言代理, 请参阅 java.lang.instrument # 加载 Java Agent，APM 工具常用
    -splash:<imagepath>
                  使用指定的图像显示启动屏幕
有关详细信息, 请参阅 http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/documentation/index.html。

Server 模式与 Client 模式

HotSpot JVM 提供两种运行模式：Server 模式和 Client 模式。可以通过 -server 和 -client 参数显式指定。

• Client 模式:
  • 启动速度较快，占用内存较少。
  • 适用于桌面应用程序或对启动性能要求较高的场景。
  • 默认使用串行 (Serial) 垃圾收集器。
  • 在 32 位 Windows 系统上通常是默认模式。
• Server 模式:
  • 启动较慢，但运行时性能和吞吐量更高，因为会进行更多的即时编译 (JIT) 优化。
  • 适用于需要长时间运行、对性能要求较高的服务器端应用程序。
  • 默认使用并行 (Parallel) 垃圾收集器 (在 JDK 8 中是 Parallel Scavenge + Parallel Old，JDK 9+ 是 G1)。
  • 在 64 位系统上通常是唯一支持且默认的模式。需要较好的硬件配置（通常建议至少 2 核 CPU 和 2GB 内存）。

如何查看当前 JVM 的默认模式？

使用 java -version 命令查看。输出中会包含 Client VM 或 Server VM 字样。

> java -version
java version "1.8.0_201"
Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_201-b09)
Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.201-b09, mixed mode) # 表明是 64 位 Server 模式

类型二：-X 参数选项

• 特点:
  • 属于非标准化参数 (Non-Standard Options)，意味着它们的行为和存在性在不同 JVM 版本之间可能发生变化，但相对 -XX 参数来说更稳定一些。
  • 以 -X 开头。
• 查看方式: 通过 java -X 命令查看。

> java -X
    -Xmixed           混合模式执行 (默认) # JIT 编译模式，见下文
    -Xint             仅解释模式执行 # JIT 编译模式
    -Xbootclasspath:<用 ; 分隔的目录和 zip/jar 文件>
                      设置搜索路径以引导类和资源 # 设置 Bootstrap Classpath
    -Xbootclasspath/a:<用 ; 分隔的目录和 zip/jar 文件>
                      附加在引导类路径末尾
    -Xbootclasspath/p:<用 ; 分隔的目录和 zip/jar 文件>
                      置于引导类路径之前
    -Xdiag            显示附加诊断消息
    -Xnoclassgc       禁用类垃圾收集 # 禁止回收 Class 对象（可能导致 Metaspace/PermGen OOM）
    -Xincgc           启用增量垃圾收集 # 已不推荐使用
    -Xloggc:<file>    将 GC 状态记录在文件中 (带时间戳) # 指定 GC 日志文件路径，等效于 -XX:LogFile，但已被 -Xlog 替代
    -Xbatch           禁用后台编译 # JIT 相关
    -Xms<size>        设置初始 Java 堆大小 # 等效于 -XX:InitialHeapSize
    -Xmx<size>        设置最大 Java 堆大小 # 等效于 -XX:MaxHeapSize
    -Xss<size>        设置 Java 线程堆栈大小 # 等效于 -XX:ThreadStackSize
    -Xprof            输出 cpu 配置文件数据 # 分析相关
    -Xfuture          启用最严格的检查, 预期将来的默认值
    -Xrs              减少 Java/VM 对操作系统信号的使用 (请参阅文档) # 避免 JVM 处理某些 OS 信号
    -Xcheck:jni       对 JNI 函数执行其他检查 # 增强 JNI 调用检查
    -Xshare:off       不尝试使用共享类数据 # 关闭 CDS (Class Data Sharing)
    -Xshare:auto      在可能的情况下使用共享类数据 (默认) # 自动使用 CDS
    -Xshare:on        要求使用共享类数据, 否则将失败。 # 强制使用 CDS
    -XshowSettings    显示所有设置并继续 # 显示 JVM 设置信息
    -XshowSettings:all
                      显示所有设置并继续
    -XshowSettings:vm 显示所有与 vm 相关的设置并继续
    -XshowSettings:properties
                      显示所有属性设置并继续
    -XshowSettings:locale
                      显示所有与区域设置相关的设置并继续

-X 选项是非标准选项, 如有更改, 恕不另行通知。

JVM 的 JIT 编译模式相关选项：

HotSpot JVM 执行 Java 字节码有以下几种模式：

• -Xint (Interpreted Mode): 禁用 JIT 编译器。所有字节码都通过解释器执行。启动速度快，但运行速度最慢。适用于调试或代码执行次数极少的场景。
• -Xcomp (Compiled Mode): 首次执行就强制编译。JVM 在第一次执行字节码时就将其编译成本地机器码，然后执行。运行速度快，但启动速度慢，且可能编译了并不常用的代码。
• -Xmixed (Mixed Mode): 默认模式。结合了解释器和 JIT 编译器。开始时由解释器执行，同时 JIT 编译器在后台根据热点探测 (方法调用频率、循环次数等) 有选择地将频繁执行的代码 (“热点代码”) 编译成本地代码，以获得最佳的综合性能（启动速度和运行速度的平衡）。

可以通过 java -version 命令查看当前的模式 (mixed mode, interpreted mode 或 compiled mode)。

-Xms, -Xmx, -Xss 与 -XX 参数的关系：

这三个常用的 -X 参数实际上是对应 -XX 参数的简写形式，它们的功能完全等价：

• -Xms<size> <=> -XX:InitialHeapSize=<size> (设置初始堆大小)
• -Xmx<size> <=> -XX:MaxHeapSize=<size> (设置最大堆大小)
• -Xss<size> <=> -XX:ThreadStackSize=<size> (设置线程栈大小)

类型三：-XX 参数选项

• 特点:
  • 属于非标准化参数，主要用于 JVM 的性能调优和 Debug。
  • 是使用最多、功能最强大的一类参数。
  • 这类选项通常被认为是实验性 (Experimental) 或 诊断性 (Diagnostic) 的，其行为或名称在不同 JVM 版本间可能发生变化甚至被移除。
  • 以 -XX: 开头，后面跟着具体的选项名称。
• 作用: 对 JVM 进行更细粒度的控制，如调整内存区域比例、选择垃圾收集器、开启/关闭特定优化、输出详细日志等。

-XX 参数的两种主要格式：

1. 布尔类型 (Boolean Type)：用于启用或禁用某个特性。

   • 语法：
     • -XX:+<option>: 启用 <option> 特性。
     • -XX:-<option>: 禁用 <option> 特性。
   • 示例：
     • -XX:+UseParallelGC: 启用 Parallel Scavenge + Parallel Old 垃圾收集器组合。
     • -XX:+UseG1GC: 启用 G1 垃圾收集器。
     • -XX:+UseAdaptiveSizePolicy: 启用并行收集器的自适应调节策略 (默认开启)。
     • -XX:-UseBiasedLocking: 禁用偏向锁优化。
   • 注意: 某些选项默认是开启的，需要使用 - 来禁用。

2. 键值类型 (Key-Value Type)：用于设置某个选项的值（数值或字符串）。

   • 数值类型语法: -XX:<option>=<number>[unit]
     • <number> 是数值。
     • [unit] 是可选的单位后缀：k 或 K (KB), m 或 M (MB), g 或 G (GB)。如果无单位，通常表示字节 (大小) 或次数/毫秒 (根据参数含义决定)。
     • 示例：
       • -XX:NewSize=1024m: 设置新生代初始大小为 1024MB。
       • -XX:MaxGCPauseMillis=500: 设置期望的最大 GC 停顿时间为 500 毫秒。
       • -XX:GCTimeRatio=19: 设置 GC 时间占总时间比例的目标 (GC 时间 / (应用程序时间 + GC 时间) <= 1 / (1 + 19) = 5%)。
       • -XX:NewRatio=2: 设置老年代与新生代的内存大小比例为 2:1。
       • -XX:SurvivorRatio=8: 设置 Eden 区与单个 Survivor 区的大小比例为 8:1。
   • 字符串类型语法: -XX:<option>=<string>
     • 示例：
       • -XX:HeapDumpPath=/var/log/jvm/heapdump.hprof: 指定 OOM 时 Heap Dump 文件的存储路径。
       • -XX:OnError="gcore %p": 指定发生致命错误时执行的外部命令。

查看 -XX 参数：

由于 -XX 参数众多且可能变化，没有一个简单的命令能列出所有参数的说明。但有几个 -XX 参数可以帮助我们查看当前 JVM 使用的 -XX 参数及其值：

• -XX:+PrintFlagsInitial: 打印所有 -XX 参数的初始默认值。
• -XX:+PrintFlagsFinal: 打印所有 -XX 参数在经过命令行指定、配置文件读取、JVM 自适应调整后的最终生效值。如果值与默认值不同，会用 := 标记。这是非常有用的参数，可以查看某个参数的实际值。
• -XX:+PrintCommandLineFlags: 打印出在命令行中显式指定或由 JVM 根据环境自动设置的 -XX 参数。

解锁隐藏参数：

默认情况下，PrintFlagsFinal 等命令不会显示所有参数，特别是那些被标记为 Diagnostic (诊断性) 或 Experimental (实验性) 的参数。要查看这些参数，需要先解锁：

• -XX:+UnlockDiagnosticVMOptions: 解锁诊断性参数。
• -XX:+UnlockExperimentalVMOptions: 解锁实验性参数。

例如，要查看所有参数（包括诊断和实验性）的最终值，可以使用： java -XX:+UnlockDiagnosticVMOptions -XX:+UnlockExperimentalVMOptions -XX:+PrintFlagsFinal -version

2. 如何添加 JVM 参数选项

有多种方式可以向 Java 应用程序传递 JVM 参数：

1. 命令行运行 .jar 文件时添加: 在 java 命令和 -jar 参数之间添加 JVM 参数。

   # 设置初始堆100m，最大堆100m，打印详细GC日志及时间戳
   java -Xms100m -Xmx100m -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCDateStamps -XX:+PrintGCTimeStamps -jar your-app.jar
   

2. 在 IDE (Eclipse/IntelliJ IDEA) 中配置: 在运行/调试配置 (Run/Debug Configurations) 中，找到 "VM options" 或类似的输入框，填入所需的 JVM 参数，多个参数用空格分隔。

3. Web 服务器 (如 Tomcat) 中添加:

   • Tomcat on Linux/macOS: 编辑 bin/catalina.sh 文件，找到 JAVA_OPTS 或 CATALINA_OPTS 变量，在引号内添加参数。JAVA_OPTS 对所有 Java 命令生效 (start, stop, run)，CATALINA_OPTS 仅对 start 和 run 生效。

     # 编辑 catalina.sh
     # 建议使用 CATALINA_OPTS，避免影响 stop 等操作
     CATALINA_OPTS="$CATALINA_OPTS -Xms512m -Xmx1024m -XX:+UseG1GC"
     export CATALINA_OPTS
     

   • Tomcat on Windows: 编辑 bin/catalina.bat 文件，找到 set "JAVA_OPTS=..." 或 set "CATALINA_OPTS=..." 的行，添加参数。

     rem 编辑 catalina.bat
     set "CATALINA_OPTS=%CATALINA_OPTS% -Xms512m -Xmx1024m -XX:+UseG1GC"
     

4. 程序运行时动态添加/修改 (通过 jinfo): 对于可管理 (manageable) 的 -XX 参数，可以使用 jinfo 命令在运行时动态修改。

   # 动态启用 PrintGCDetails (假设它是 manageable 的)
   jinfo -flag +PrintGCDetails <pid>
   
   # 动态禁用 PrintGCDetails
   jinfo -flag -PrintGCDetails <pid>
   
   # 动态设置 GCTimeRatio (假设它是 manageable 的)
   jinfo -flag GCTimeRatio=24 <pid>
   

   注意: 这种方式能力有限，只有少数参数支持运行时修改，且修改可能不会持久生效（重启后恢复）。

3. 常用的 JVM 参数选项详解

以下列出一些常用的 JVM 参数，按功能分类：

打印 JVM 参数与设置值

这些参数用于了解 JVM 当前的配置情况。

• -XX:+PrintCommandLineFlags: 打印出最终生效的、由用户或 JVM 设置的 -XX 参数。非常有用，可以快速看到关键配置。
• -XX:+PrintFlagsInitial: 打印所有 -XX 参数的默认值。用于对比默认行为。
• -XX:+PrintFlagsFinal: 打印所有 -XX 参数的最终生效值。用于确认参数是否按预期设置，以及查看 JVM 自适应调整后的结果。推荐与 Unlock...Options 结合使用。
• -XX:+PrintVMOptions: 打印传递给 JVM 的参数（以 -XX: 开头的）。

内存区域大小设置

栈内存 (Stack)

• -Xss<size> 或 -XX:ThreadStackSize=<size>: 设置每个线程的栈大小。
  • 示例: -Xss256k (设置栈大小为 256 KB)。
  • 默认值取决于平台（Linux/macOS 通常 1MB，Windows 可能不同）。
  • 栈空间太小可能导致 StackOverflowError (尤其在递归深或方法调用链长时)。
  • 栈空间太大则会减少可创建的线程数（因为总虚拟内存有限）。

堆内存 (Heap)

• -Xms<size> 或 -XX:InitialHeapSize=<size>: 设置 JVM 初始堆大小。
  • 示例: -Xms2048m (初始堆 2GB)。
  • JVM 启动时即分配这么多内存。
• -Xmx<size> 或 -XX:MaxHeapSize=<size>: 设置 JVM 最大堆大小。
  • 示例: -Xmx4096m (最大堆 4GB)。
  • 这是 JVM 能使用的堆内存上限。
  • 最佳实践: 通常建议将 -Xms 和 -Xmx 设置为相同的值，以避免运行时堆内存动态伸缩带来的性能开销和 Full GC。
• -Xmn<size> 或 -XX:NewSize=<size> -XX:MaxNewSize=<size>: 直接设置年轻代的大小。
  • 示例: -Xmn1g (年轻代大小固定为 1GB)。
  • 设置年轻代大小会影响 Minor GC 的频率和持续时间。
• -XX:NewRatio=<ratio>: 设置老年代与年轻代的内存大小比例。
  • 示例: -XX:NewRatio=2 (表示老年代:年轻代 = 2:1)。默认值为 2。
  • 如果同时设置了 -Xmn，则 -NewRatio 会失效。
• -XX:SurvivorRatio=<ratio>: 设置新生代中 Eden 区与单个 Survivor 区的大小比例。
  • 示例: -XX:SurvivorRatio=8 (表示 Eden:S0:S1 = 8:1:1)。默认值为 8。
  • 注意：这个比例是 Eden / Survivor。Survivor 有两个，所以总的年轻代比例是 Eden + S0 + S1。
• -XX:+UseAdaptiveSizePolicy: 启用自适应大小策略 (Parallel GC 默认开启)。
  • JVM 会根据运行情况动态调整年轻代大小、Survivor 比例、晋升年龄等参数，以尝试达到用户设定的吞吐量和停顿时间目标 (GCTimeRatio, MaxGCPauseMillis)。
  • 开启后，手动设置的 -XX:NewRatio, -XX:SurvivorRatio 等可能失效。
• -XX:PretenureSizeThreshold=<bytes>: 大对象直接晋升老年代阈值。
  • 单位是字节。如果一个对象的大小超过这个阈值，将直接在老年代分配。
  • 默认值通常是 0 (表示不启用)。
  • 只对 Serial 和 ParNew 收集器有效。Parallel Scavenge 和 G1 有自己的策略。
  • 用于避免大对象在 Eden 区和 Survivor 区之间频繁复制。
• -XX:MaxTenuringThreshold=<age>: 对象晋升老年代的最大年龄。
  • 对象在 Survivor 区每熬过一次 Minor GC，年龄就加 1。当年龄达到此阈值时，会被晋升到老年代。
  • 默认值为 15 (最大值)。CMS 收集器下默认是 6。
  • 如果设置为 0，对象创建后首次 Minor GC 就会直接晋升老年代 (如果 Survivor 空间足够)。
  • 调小此值会让对象更快进入老年代，减少 Young GC 时间，但可能增加 Old GC 压力。
• -XX:+PrintTenuringDistribution: 在每次 Minor GC 后打印 Survivor 区中对象的年龄分布。用于观察对象晋升情况，辅助调整 MaxTenuringThreshold。
• -XX:TargetSurvivorRatio=<percent>: Survivor 区域期望占用比例 (默认 50)。
  • 在 Minor GC 后，JVM 会计算将存活对象放入 To Survivor 区后，该区的占用率。如果占用率超过此百分比，JVM 可能会动态调整 MaxTenuringThreshold，让年龄小于阈值的对象也提前晋升，以避免 To Survivor 区溢出。

方法区/元空间 (Method Area / Metaspace) (JDK 8+) 或 永久代 (Permanent Generation) (JDK 7及之前)

• -XX:MetaspaceSize=<size> (JDK 8+): 设置元空间初始大小。达到此值会触发 Full GC (类型是 Metadata GC Threshold)。
  • 示例: -XX:MetaspaceSize=256m
• -XX:MaxMetaspaceSize=<size> (JDK 8+): 设置元空间最大大小。默认无上限（受限于物理内存）。如果设置了，达到此值会 OOM。
  • 示例: -XX:MaxMetaspaceSize=512m
• -XX:PermSize=<size> (JDK 7及之前): 设置永久代初始大小。
• -XX:MaxPermSize=<size> (JDK 7及之前): 设置永久代最大大小。
• -XX:+UseCompressedOops: 启用压缩对象指针 (Compressed Ordinary Object Pointers)。
  • 在 64 位 JVM 上，通过优化指针表示，用 32 位指针模拟 64 位指针的功能（在堆小于约 32GB 时），可以节省大量内存。默认开启 (需要 CPU 支持)。
• -XX:+UseCompressedClassPointers: 启用压缩类指针 (Compressed Class Pointers)。
  • 压缩存储在对象头中的指向类元数据的指针。默认开启。
• -XX:CompressedClassSpaceSize=<size>: 设置用于存储压缩类指针的类元空间 (Klass Metaspace) 的大小。
  • 默认大小约为 1GB。如果加载大量类导致这部分空间不足，即使整体 Metaspace 未满也可能触发 Full GC 或 OOM。可以适当调大此值。

直接内存 (Direct Memory)

• -XX:MaxDirectMemorySize=<size>: 设置堆外直接内存的最大可用大小。
  • NIO 的 DirectByteBuffer 使用此内存。
  • 默认值等于 Java 堆的最大值 (-Xmx)。
  • 如果应用大量使用 NIO 直接内存，需要根据实际情况调整此值，否则可能导致直接内存 OOM (表现形式可能与堆 OOM 不同)。

OutOfMemoryError 相关选项

这些参数用于在发生 OOM 时辅助诊断。

• -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError: 在抛出 OutOfMemoryError 时，自动生成 Heap Dump 文件。强烈推荐在生产环境开启。
• -XX:+HeapDumpBeforeFullGC: 在执行 Full GC 之前生成 Heap Dump 文件。用于分析 Full GC 前的内存状况，但会增加 Full GC 的停顿时间。与上一个参数通常互斥。
• -XX:HeapDumpPath=<path/to/filename.hprof>: 指定 Heap Dump 文件的生成路径和文件名。可以使用 %p 代表进程 ID。
  • 示例: -XX:HeapDumpPath=/data/dumps/java_%p.hprof
  • 默认生成在 JVM 的启动目录下，文件名为 java_pid<pid>.hprof。
• -XX:OnOutOfMemoryError=<command>: 指定当 JVM 抛出 OutOfMemoryError 后要执行的外部命令或脚本。
  • 示例: -XX:OnOutOfMemoryError="kill -9 %p" (危险操作，直接杀死进程) 或 -XX:OnOutOfMemoryError="/path/to/script.sh %p" (执行自定义脚本，如发送告警、记录信息等)。

垃圾收集器 (GC) 相关选项

选择和配置垃圾收集器是 JVM 调优的核心内容之一。

垃圾收集器搭配关系 (重要概念)： 不同的垃圾收集器负责不同的内存区域（年轻代/老年代），并且它们之间存在固定的搭配关系。

图：垃圾收集器组合关系 (注意图中 Deprecated/Removed 的标记)

• 红色虚线: JDK 8 中已 Deprecated (不推荐使用)，JDK 9 中已移除。例如 ParNew + Serial Old，CMS + Serial Old (作为 Full GC 备用方案)。
• 绿色虚线: JDK 14 中已 Deprecated。
• 绿色虚框: JDK 9 中已 Deprecated，JDK 14 中已移除 (CMS)。

查看默认使用的垃圾收集器：

• 方法一：使用 -XX:+PrintCommandLineFlags 参数启动 JVM，输出中会包含使用的 GC 相关参数。
• 方法二：对于运行中的进程，使用 jinfo -flag <GC相关参数> <pid> 查看对应参数是否启用。例如 jinfo -flag UseParallelGC <pid>。

常用 GC 相关参数：

1. Serial GC (串行收集器)

• 年轻代: Serial Collector
• 老年代: Serial Old Collector
• 特点: 单线程执行 GC，简单高效 (在单核或内存小的场景下)，但 STW (Stop-The-World) 时间可能较长。Client 模式默认。
• 启用参数: -XX:+UseSerialGC (同时启用 Serial + Serial Old)。

2. ParNew GC (并行新生代收集器)

• 年轻代: ParNew Collector (Serial 的多线程版本)
• 特点: 多线程进行 Minor GC，可以配合 CMS 使用。
• 启用参数:
  • -XX:+UseParNewGC: 明确指定年轻代使用 ParNew。如果使用 CMS (-XX:+UseConcMarkSweepGC)，ParNew 会被自动启用。
  • -XX:ParallelGCThreads=<N>: 设置 ParNew (以及 Parallel Scavenge) 的 GC 线程数。默认与 CPU 核数相关。通常设置为 CPU 核数。

3. Parallel GC (并行收集器 - 吞吐量优先)

• 年轻代: Parallel Scavenge Collector
• 老年代: Parallel Old Collector
• 特点: 关注吞吐量 (CPU 用于运行用户代码的时间 / 总时间)。多线程执行 GC，STW 时间相对较长，但单位时间内完成的 GC 工作多。JDK 8 Server 模式默认。
• 启用参数:
  • -XX:+UseParallelGC: 启用 Parallel Scavenge (年轻代)。会自动启用 Parallel Old (老年代)。
  • -XX:+UseParallelOldGC: 启用 Parallel Old (老年代)。会自动启用 Parallel Scavenge (年轻代)。这两个参数通常是互相激活的。
• 相关调优参数:
  • -XX:ParallelGCThreads=<N>: 设置 GC 线程数 (同 ParNew)。
  • -XX:MaxGCPauseMillis=<milliseconds>: 设置期望的最大 STW 停顿时间。JVM 会尝试调整堆大小、分代比例等来满足这个目标，但这只是一个目标，不保证一定能达到。设置过低可能导致 GC 频繁，反而降低吞吐量。
  • -XX:GCTimeRatio=<N>: 设置吞吐量目标。GC 时间占总时间的比例目标是 1 / (1 + N)。默认值 99，即目标 GC 时间占比不超过 1%。MaxGCPauseMillis 和 GCTimeRatio 往往是相互矛盾的，需要权衡。
  • -XX:+UseAdaptiveSizePolicy: 启用自适应调节策略 (默认开启)。让 JVM 根据 MaxGCPauseMillis 和 GCTimeRatio 目标自动调整内存布局。开启后，手动设置的分代比例、晋升阈值等可能失效。

4. CMS GC (Concurrent Mark Sweep - 低延迟)

• 年轻代: 通常搭配 ParNew
• 老年代: CMS Collector
• 特点: 关注低停顿时间。大部分标记 (Mark) 和清除 (Sweep) 阶段可以与用户线程并发执行，显著减少 STW 时间。但存在内存碎片问题，且并发阶段会占用 CPU 资源。
• 状态: JDK 9 已 Deprecated，JDK 14 已移除。不推荐在新项目中使用。
• 启用参数:
  • -XX:+UseConcMarkSweepGC: 启用 CMS。会自动启用 -XX:+UseParNewGC。
• 相关调优参数:
  • -XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=<percent>: 设置老年代使用率达到多少百分比时触发 CMS GC。默认值在 JDK 6 后是 92%。调低可以更早触发 GC，避免 OOM 或退化为 Serial Old Full GC，但会增加 GC 频率。
  • -XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly: 禁用动态调整触发阈值，始终使用 -XX:CMSInitiatingOccupancyFraction 设定的值。
  • -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection: 在 Full GC (通常是 CMS 失败或碎片过多时退化执行的 Serial Old Full GC) 后进行内存碎片整理。默认开启。碎片整理会导致较长的 STW。
  • -XX:CMSFullGCsBeforeCompaction=<N>: 设置执行 N 次不进行碎片整理的 Full GC 后，再执行一次带碎片整理的 Full GC。默认 0，表示每次都整理。
  • -XX:ParallelCMSThreads=<N> 或 -XX:ConcGCThreads=<N>: 设置 CMS 并发阶段使用的线程数。
  • -XX:+CMSScavengeBeforeRemark: 在 CMS 重新标记 (Remark) 阶段前强制进行一次 Minor GC，可以减少 Remark 阶段需要扫描的对象，缩短 STW 时间。

5. G1 GC (Garbage-First - 平衡吞吐量与低延迟)

• 特点: JDK 9 及以后的默认 GC。将堆划分为多个大小相等的 Region，年轻代和老年代不再是物理上连续的。可以预测停顿时间模型。在大部分场景下能提供比 CMS 更好的性能和更可控的停顿时间。适用于大内存 (通常 >= 4GB) 应用。
• 启用参数:
  • -XX:+UseG1GC: 启用 G1 GC。
• 相关调优参数:
  • -XX:G1HeapRegionSize=<size>: 设置每个 Region 的大小。必须是 2 的幂次方，范围 1MB 到 32MB。如果不设置，JVM 会根据堆大小自动计算（目标是约 2048 个 Region）。调整 Region 大小会影响大对象的分配和 GC 效率。
  • -XX:MaxGCPauseMillis=<milliseconds>: 设置期望的最大 GC 停顿时间 (目标值)。这是 G1 调优的核心参数。G1 会尽力调整年轻代大小、GC 频率等来满足这个目标。默认值 200ms。设置太低可能导致吞吐量下降。
  • -XX:ParallelGCThreads=<N>: 设置 STW 阶段 (如 Minor GC, Remark) 的并行 GC 线程数。
  • -XX:ConcGCThreads=<N>: 设置并发标记阶段的线程数。通常是 ParallelGCThreads 的 1/4 左右。
  • -XX:InitiatingHeapOccupancyPercent=<percent> (IHOP): 设置整个堆内存使用率达到多少百分比时，触发并发标记周期。默认 45%。如果并发标记赶不上对象分配速度，可能导致 Full GC。可以根据老年代增长速度调整此值。
  • -XX:G1NewSizePercent=<percent>: 年轻代占整个堆的最小百分比。默认 5%。
  • -XX:G1MaxNewSizePercent=<percent>: 年轻代占整个堆的最大百分比。默认 60%。G1 会在这两个百分比之间动态调整年轻代大小以满足停顿时间目标。
  • -XX:G1ReservePercent=<percent>: 保留空闲区域百分比。为防止并发回收过程中 Survivor 区或老年代空间不足（晋升失败），G1 会保留一部分堆内存不分配。默认 10%。如果出现 To-space Exhausted，可以适当调大此值。

如何选择垃圾收集器？

• 简单原则:
  • 低内存/单核/客户端: Serial GC (-XX:+UseSerialGC)。
  • 高吞吐量/后台计算/可接受较长 STW: Parallel GC (-XX:+UseParallelGC)。
  • 低延迟/快速响应/交互式应用: G1 GC (-XX:+UseG1GC)。CMS 已不推荐。
• 现代应用首选: G1 GC 是目前的主流选择，尤其对于服务端和大内存应用，通常能取得良好的平衡。
• JVM 自适应: 可以先不设置复杂的 GC 参数，只设置堆大小 (-Xms, -Xmx) 和 JDK 版本（如使用 JDK 11+ 默认启用 G1），让 JVM 自适应运行，观察性能。
• 特定场景调优: 如果默认配置性能不佳，再根据监控数据（GC 日志、JFR 等）和具体性能瓶颈（高延迟？低吞吐量？），针对性地调整 GC 参数（主要是 G1 的 MaxGCPauseMillis 和 IHOP）。
• 没有银弹: 没有绝对最好的收集器，选择和调优需要结合具体应用场景、硬件配置和性能需求。

GC 日志相关选项

输出详细的 GC 日志是分析 GC 性能、排查内存问题的关键。

• -verbose:gc 或 -XX:+PrintGC: 打印简要 GC 信息 (每次 GC 的类型、耗时、内存变化)。信息量较少。
• -XX:+PrintGCDetails: 打印详细 GC 日志。包含每次 GC 前后各分代/区域的容量、使用量变化，GC 原因，耗时等。强烈推荐开启。
• -XX:+PrintGCTimeStamps: 在详细 GC 日志 (PrintGCDetails) 的每行开头添加相对于 JVM 启动的时间戳 (秒)。
• -XX:+PrintGCDateStamps: 在详细 GC 日志 (PrintGCDetails) 的每行开头添加绝对日期时间戳。推荐与 PrintGCTimeStamps 一起使用，方便关联日志。
• -Xloggc:<filepath> 或 (JDK 9+ 更推荐的 -Xlog:gc*:<filepath>:...): 将 GC 日志输出到指定文件。避免 GC 日志与应用日志混合。
  • 示例: -Xloggc:/var/log/myapp/gc.log
• -XX:+PrintHeapAtGC: 在每次 GC 之前和之后打印详细的堆内存信息（各区使用情况）。日志量会很大，通常用于调试。 图：PrintHeapAtGC 输出示例
• -XX:+TraceClassLoading: 监控并打印类的加载信息。
• -XX:+PrintGCApplicationStoppedTime: 打印每次 GC 导致的应用程序停顿 (STW) 时间。
• -XX:+PrintGCApplicationConcurrentTime: 打印应用程序在两次 GC 停顿之间的并发执行时间。
• -XX:+PrintReferenceGC: 打印关于不同类型引用 (软引用、弱引用、虚引用、终结器引用) 处理的 GC 信息。
• -XX:+PrintTenuringDistribution: 打印每次 Minor GC 后 Survivor 区对象的年龄分布。
• -XX:+UseGCLogFileRotation: 启用 GC 日志文件滚动。防止单个日志文件过大。
• -XX:NumberOfGCLogFiles=<N>: 设置滚动日志文件的数量。当达到数量限制后，会覆盖最早的文件。
• -XX:GCLogFileSize=<size>: 设置每个滚动 GC 日志文件的最大大小。

其他常用参数

• -XX:+DisableExplicitGC: 禁用对 System.gc() 调用的响应。即应用代码调用 System.gc() 时，JVM 会忽略它，不会触发 Full GC。推荐在生产环境开启，避免代码误用导致不必要的 Full GC。
• -XX:ReservedCodeCacheSize=<size>: 设置 JIT 代码缓存 (Code Cache) 的最大大小。存储编译后的本地代码。
• -XX:InitialCodeCacheSize=<size>: 设置代码缓存的初始大小。
• -XX:+UseCodeCacheFlushing: 当代码缓存接近满时，允许 JVM 丢弃一些旧的或不常用的编译代码。避免因代码缓存耗尽而切换到纯解释模式。
• -XX:+DoEscapeAnalysis: 启用逃逸分析 (默认开启)。JVM 分析对象的作用域，如果对象不会“逃逸”出方法或线程，可能进行栈上分配或标量替换优化，减少堆分配和 GC 压力。
• -XX:+UseBiasedLocking: 启用偏向锁 (默认开启，但在高竞争环境下可能带来负面影响，JDK 15 已默认禁用)。一种锁优化，减少无竞争情况下的锁开销。
• -XX:+UseLargePages: 启用操作系统的大页内存支持。可以减少 TLB Miss，提高内存访问性能，但需要操作系统配置支持。
• -XX:+PrintTLAB: 打印 TLAB (Thread Local Allocation Buffer) 的使用情况。TLAB 是为了加速对象分配，在 Eden 区为每个线程预分配的一小块私有内存。
• -XX:TLABSize=<size>: 设置 TLAB 的大小。

4. JVM 所有参数总结表

(这里保留并整理原文档的总结表，使其更清晰)

打印设置的 XX 选项及值

指令	作用
-XX:+PrintCommandLineFlags	打印生效的命令行-XX参数
-XX:+PrintFlagsInitial	打印所有-XX参数的默认值
-XX:+PrintFlagsFinal	打印所有-XX参数的最终生效值
-XX:+PrintVMOptions	打印传递给JVM的-XX参数

内存大小设置

区域	指令	作用
栈	-Xss<size> 或 -XX:ThreadStackSize=<size>	设置线程栈大小
堆	-Xms<size> 或 -XX:InitialHeapSize=<size>	设置初始堆大小
	-Xmx<size> 或 -XX:MaxHeapSize=<size>	设置最大堆大小
	-Xmn<size> 或 -XX:NewSize/MaxNewSize	设置年轻代大小
	-XX:NewRatio=<ratio>	设置老年代/年轻代比例
	-XX:SurvivorRatio=<ratio>	设置 Eden/Survivor 比例
	-XX:+UseAdaptiveSizePolicy	启用堆内存自适应调节 (Parallel GC)
	-XX:PretenureSizeThreshold=<bytes>	大对象直接晋升老年代阈值 (Serial/ParNew)
	-XX:MaxTenuringThreshold=<age>	对象晋升老年代的最大年龄
	-XX:TargetSurvivorRatio=<percent>	Survivor区期望占用比例
方法区	-XX:MetaspaceSize=<size>	(JDK 8+) 元空间初始大小
	-XX:MaxMetaspaceSize=<size>	(JDK 8+) 元空间最大大小
	-XX:PermSize=<size>	(JDK <=7) 永久代初始大小
	-XX:MaxPermSize=<size>	(JDK <=7) 永久代最大大小
	-XX:+UseCompressedOops	启用压缩对象指针
	-XX:+UseCompressedClassPointers	启用压缩类指针
	-XX:CompressedClassSpaceSize=<size>	设置压缩类空间大小
直接内存	-XX:MaxDirectMemorySize=<size>	设置NIO直接内存最大值

OutOfMemory 相关选项

指令	作用
-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError	OOM 时生成 Heap Dump
-XX:+HeapDumpBeforeFullGC	Full GC 前生成 Heap Dump (与上一个互斥)
-XX:HeapDumpPath=<path>	指定 Heap Dump 文件路径
-XX:OnOutOfMemoryError=<command>	OOM 时执行外部命令

垃圾收集器相关选项 (部分)

收集器	启用参数	主要调优参数
Serial	-XX:+UseSerialGC	(通常无需调优)
ParNew	-XX:+UseParNewGC	-XX:ParallelGCThreads
Parallel	-XX:+UseParallelGC	-XX:ParallelGCThreads, -XX:MaxGCPauseMillis, -XX:GCTimeRatio, -XX:+UseAdaptiveSizePolicy
CMS	-XX:+UseConcMarkSweepGC	-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction, -XX:CMSFullGCsBeforeCompaction (JDK <=13)
G1	-XX:+UseG1GC	-XX:MaxGCPauseMillis, -XX:InitiatingHeapOccupancyPercent, -XX:G1HeapRegionSize

GC 日志相关选项 (部分)

指令	作用
-XX:+PrintGCDetails	打印详细 GC 日志
-XX:+PrintGCDateStamps	添加日期时间戳到 GC 日志
-XX:+PrintGCTimeStamps	添加 JVM 启动时间戳到 GC 日志
-Xloggc:<filepath>	将 GC 日志输出到文件
-XX:+UseGCLogFileRotation	启用 GC 日志滚动
-XX:NumberOfGCLogFiles=<N>	滚动日志文件数量
-XX:GCLogFileSize=<size>	每个滚动日志文件的大小
-XX:+PrintTenuringDistribution	打印 Survivor 区对象年龄分布

其他常用选项 (部分)

指令	作用
-XX:+DisableExplicitGC	禁用 System.gc() 调用
-XX:+DoEscapeAnalysis	启用逃逸分析 (默认开启)
-XX:+UseBiasedLocking	启用偏向锁 (JDK 15+ 默认禁用)
-D<name>=<value>	设置系统属性
-javaagent:<jarpath>	加载 Java Agent

5. 通过 Java 代码获取 JVM 参数

除了通过命令行参数配置和 jinfo 查看，我们还可以在 Java 代码中通过 java.lang.management API 来获取 JVM 的运行时信息，这对于应用内部监控非常有用。

• ManagementFactory 类: 提供了获取各种 MXBean (管理接口 Bean) 的静态方法，用于访问 JVM 的不同管理方面（内存、线程、GC、类加载等）。
• Runtime 类: 提供了与运行时环境交互的方法，包括获取内存信息、CPU 核心数等。

示例代码 (MemoryMonitor.java):

import java.lang.management.ManagementFactory;
import java.lang.management.MemoryMXBean;
import java.lang.management.MemoryUsage;

/**
 * 使用 Java Management API 获取 JVM 内存信息的示例。
 */
public class MemoryMonitor {
    public static void main(String[] args) {
        // 1. 使用 ManagementFactory 获取 MemoryMXBean
        MemoryMXBean memorymbean = ManagementFactory.getMemoryMXBean();

        // 2. 获取堆内存使用情况 (HeapMemoryUsage)
        MemoryUsage heapUsage = memorymbean.getHeapMemoryUsage();
        System.out.println("========= 通过 ManagementFactory 获取堆内存信息 =========");
        // getInit(): 返回 JVM 启动时初始分配的堆内存（对应 -Xms），单位：字节
        System.out.println("INIT HEAP: " + heapUsage.getInit() / 1024 / 1024 + "m");
        // getMax(): 返回最大可用堆内存（对应 -Xmx），单位：字节。如果未设置，可能返回 -1 或一个非常大的值。
        System.out.println("MAX HEAP: " + heapUsage.getMax() / 1024 / 1024 + "m");
        // getUsed(): 返回当前已使用的堆内存，单位：字节。
        System.out.println("USED HEAP: " + heapUsage.getUsed() / 1024 / 1024 + "m");
        // getCommitted(): 返回当前已提交（分配给JVM）的堆内存，单位：字节。committed >= used。
        System.out.println("COMMITTED HEAP: " + heapUsage.getCommitted() / 1024 / 1024 + "m");

        // 打印更详细的内存使用对象信息
        System.out.println("\nFull Heap Memory Usage Info:");
        System.out.println(heapUsage); // 输出 MemoryUsage 对象的详细信息

        // 3. 获取非堆内存使用情况 (NonHeapMemoryUsage)，主要包含 Metaspace/PermGen 和 Code Cache
        MemoryUsage nonHeapUsage = memorymbean.getNonHeapMemoryUsage();
        System.out.println("\nFull Non-Heap Memory Usage Info:");
        System.out.println(nonHeapUsage);

        // 4. 使用 Runtime 类获取内存信息 (提供不同的视角)
        System.out.println("\n========= 通过 Runtime 获取内存信息 =========");
        Runtime runtime = Runtime.getRuntime();
        // totalMemory(): 返回 JVM 当前已从操作系统申请到的总内存（约等于堆的 Committed + 部分非堆），单位：字节。会随堆伸缩变化。
        System.out.println("当前已申请总内存 (totalMemory): " + runtime.totalMemory() / 1024 / 1024 + "m");
        // freeMemory(): 返回 JVM 当前已申请到的总内存中的**空闲**部分，单位：字节。 freeMemory = totalMemory - (当前 Heap Used + 可能的其他内部占用)。
        System.out.println("当前空闲内存 (freeMemory): " + runtime.freeMemory() / 1024 / 1024 + "m");
        // maxMemory(): 返回 JVM 可尝试使用的最大内存量（约等于 -Xmx），单位：字节。
        System.out.println("JVM 可用的最大内存 (maxMemory): " + runtime.maxMemory() / 1024 / 1024 + "m");

        // 5. 获取 CPU 核心数
        System.out.println("\n========= CPU 信息 =========");
        System.out.println("可用处理器数量 (availableProcessors): " + runtime.availableProcessors());
    }
}

通过这些 API，可以在应用程序内部实现对 JVM 资源的监控，并根据需要进行报警或动态调整（例如，调整缓存大小、限流等）。