【JVM基础内容速查表】JVM基础知识默认参数 GC命令工具使用 JVM参数设置、说明、使用方法、注意事项等（持续更新）

一、JVM前置知识

1. -X、-XX含义

参数前缀含义：
我们所有的JVM参数实际上，都是通过java命令传递的，也就是说，任何jvm参数实际上都是Java命令的一部分。

Java命令实际上包含的种类有很多，我们可以通过Java -h查看全部可用的命令。

语法：

java [options] classname [args]

java [options] -jar filename [args]

javaw [options] classname [args]

javaw [options] -jar filename [args]

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JVM参数即是java命令中的【-options】，Options支持的部分类型如下：

【-】：标准选项（Standard Options）：保证所有Java虚拟机(JVM)的实现都支持标准选项。它们用于常见操作，例如检查JRE版本、设置类路径、启用详细输出等等，可以通过“java -h”查看可用标准选项。

【-X】：非标准选项（Non-Standard Options）是特定于Java HotSpot虚拟机的，因此不保证其它虚拟机实现支持该参数，并且在以后的JDK版本中不会通知其变更（某个版本不生效或含义变更时不做特别说明），可以通过“java -X”查看可用的非标准选项。

【-XX】：高级选项（Advanced Options），这些选项可以控制Java HotSpot虚拟机运行时的行为。这些是开发人员选项，用于为HotSpot虚拟机在特定领域的调优操作，这些领域通常具有特定的系统需求，可能需要对系统配置参数的特权访问。它们也不能保证得到所有JVM实现的支持，而且可能会发生变化。

2. JVM参数值的类型和设置方式

注：如果同时设置相同或同种功能的参数，那么在命令行中后设置的值才会生效。即“-Xmx=2m -XX:MaxHeapSize=4m”，生效的值是4m。

-X与-XX的参数类型和设置方式相同，这里以-XX为例

1. 布尔值

参数形式：-XX:+/-<option>
开启：-XX:+<option>
关闭：-XX:-<option>
例如：-XX:+UseSerialGC

2. 数值

参数形式：-XX:<option><number> | -XX:<option>=<number> （这两种形式并不互通，依照具体的参数选择使用那种形式，下文中以有无=号区分）
值单位：无（byte）、K（kb）、M（mb）、G（gb）
例如：-Xmx32M， -XX:MaxNewSize=32k（32 * 1024 = 32768(b)）

3. 字符：

参数形式： -XX:<option>=<string>
说明：设置字符值，一般用于设置文件、地址和命令

3. 查看GC时用到的命令和JVM参数

1. 查看当前机器上默认JVM参数：

java -XX:+PrintCommandLineFlags -version

2. 查看指定运行程序的JVM参数（如果设置了JVM参数，将会覆盖上面的默认值）

jinfo -flags <pid>
查询指定参数（options）设置：jinfo -flag <options> <pid>

3. 通过jmap查看用了哪种算法的收集器
jmap -heap <pid>
Windows：jmap -heap <pid> | findstr GC
Linux：jmap -heap <pid> | grep GC

4. 通过jcmd强制gc
jcmd <pid> GC.run
注：可以通过jcmd <pid> help来查看程序可以执行的命令

5. 查看GC日志，方便查看GC时使用了什么收集器和收集时的内存信息（JDK8，JDK9后使用-Xlog参数打印日志）

-XX:+PrintGC：打印GC时的基本信息
-XX:+PrintGCDetails：打印GC详细信息
-XX:+PrintHeapAtGC：打印GC前后的堆、方法区可用容量的变化
-XX:+PrintGCTimeStamps**：打印GC时间戳

已经启动的Java程序，可以通过下面的命令启用上述参数：
jinfo -flag +PrintGC <pid>

4. 查看JVM默认参数

JVM默认参数会因为系统、内存大小、jdk版本、vm等内容的不同，而产生不同的默认值，所以你看到的值可能如下面的值有部分差异。

本机配置信息：
内存：16GB
操作系统：WIN10 x64
JDK版本：1.8.0_171
VM：Java HotSpot™ 64-Bit Server VM

查看默认JVM参数设置

D:\Project>java -XX:+PrintCommandLineFlags -version
-XX:InitialHeapSize=257905728 -XX:MaxHeapSize=4126491648 -XX:+PrintCommandLineFlags 
-XX:+UseCompressedClassPointers -XX:+UseCompressedOops -XX:-UseLargePagesIndividualAllocation 
-XX:+UseParallelGC
java version "1.8.0_171"
Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_171-b11)
Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.171-b11, mixed mode)

查看默认内存配置

# 查看pid
jps -l
# 查看heap信息
jmap -heap 2028

得到如下的默认内存配置信息：

Heap Configuration:
   MinHeapFreeRatio         = 0							// 闲置堆空间的最小百分比，默认40
   MaxHeapFreeRatio         = 100						// 闲置堆空间的最大百分比，默认70
   MaxHeapSize              = 4127195136 (3936.0MB) 	// 最大堆空间，默认1/4内存
   NewSize                  = 85983232 (82.0MB)			// 当前新生代大小
   MaxNewSize               = 1375731712 (1312.0MB)		// 新生代最大值，根据堆大小和NewRatio来决定
   OldSize                  = 171966464 (164.0MB)		// 当前老年代大小
   NewRatio                 = 2 						// old/new的比例，默认2
   SurvivorRatio            = 8							// eden/survivor的比例，默认8
   MetaspaceSize            = 21807104 (20.796875MB) 	// 当前元空间大小
   CompressedClassSpaceSize = 1073741824 (1024.0MB)		// 类压缩空间，默认1G，-XX:CompressedClassSpaceSize指定，大小受限于MaxMetespaceSize
   MaxMetaspaceSize         = 17592186044415 MB 		// 允许的最大元空间，如果不设置元空间大小，默认无限大
   G1HeapRegionSize         = 0 (0.0MB)					// G1垃圾收集器中每个区域的大小（启动G1时才生效）

二、垃圾收集器选择

参考该文：HotSpot VM垃圾收集器——Serial Parallel CMS G1垃圾收集器的JVM参数、使用说明、GC分析

-XX:+UseSerialGC

启用组合：Serail Young (DefNew) + Serial Old Mark Sweep Compact

查看启用参数和GC内容：

D:\Project>jinfo -flag UseSerialGC 4288
-XX:+UseSerialGC

D:\Project>jmap -heap 4288 | findstr "GC"
Mark Sweep Compact GC

查看GC收集器详情：

D:\Project>jcmd 4288 GC.run
4288:
Command executed successfully


325.368: [Full GC (System.gc()) 325.368: 
	[Tenured: 32742K->32744K(349568K), 0.0769539 secs] 38309K->32744K(506816K), 
	[Metaspace: 57305K->57305K(1101824K)], 0.0770048 secs] 
[Times: user=0.08 sys=0.00, real=0.08 secs]

Full GC (System.gc())：表明本次Full GC的原因是执行了System.gc()命令。

Tenured：老年代收集，一般表明老年代使用的是Serial Old收集器。

Metaspace：元空间收集情况，元空间为非堆，它是位于堆外的一块内存。

Times：本次GC所用时间。

-XX:+UseParallelGC

启用组合：Parallel Young (PSYoungGen、Parallel Scavenge) + Serial Old Mark Sweep Compact | Parallel Old Mark Sweep Compact

该JVM参数启用了Parallel Scavenge收集器，同时其老年代收集器默认为Parallel Old，可以通过设置参数来组合其它老年代的收集器。

查看启用参数和GC内容：

D:\Project>jinfo -flag UseParallelGC 15404
-XX:+UseParallelGC

D:\Project>jmap -heap 15404 | findstr "GC"
Parallel GC with 10 thread(s)

查看GC收集器详情：

D:\Project>jcmd 15404GC.run
15404:
Command executed successfully


76.217: [GC (System.gc()) 
	[PSYoungGen: 2870K->288K(140288K)] 35650K->33075K(489984K), 0.0026375 secs] 
[Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] 

76.220: 
[Full GC (System.gc()) 
	[PSYoungGen: 288K->0K(140288K)] 
	[ParOldGen: 32787K->31310K(349696K)] 33075K->31310K(489984K), 
	[Metaspace: 57241K->57241K(1101824K)], 0.0767850 secs] 
[Times: user=0.22 sys=0.00, real=0.08 secs]

-XX:+UseParallelOldGC

启用组合：Serail Young (DefNew) | Parallel Young (PSYoungGen、Parallel Scavenge) | Parallel Young (ParNew)
+ Parallel Old Mark Sweep Compact

JDK 6时才提供Parallel Old收集器。

该JVM参数，仅启用了Parallel Old收集器，新生代收集器会根据JVM默认参数来设置，也可以通过其它JVM参数指定新生代收集器。

我的机器默认使用了UseParallelGC参数，所以新生代为PSYoungGen。

查看启用参数和GC内容：

D:\Project>jinfo -flag UseParallelOldGC 4964
-XX:+UseParallelOldGC

D:\Project>jmap -heap 4964 | findstr "GC"
Parallel GC with 10 thread(s)

查看GC收集器详情：

D:\Project>jcmd 4964 GC.run
4964:
Command executed successfully

675.850: [GC (System.gc()) 
	[PSYoungGen: 3065K->224K(141312K)] 29892K->27050K(491008K), 0.0026659 secs] 
[Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]

675.852: [Full GC (System.gc()) 
	[PSYoungGen: 224K->0K(141312K)] 
	[ParOldGen: 26826K->26795K(349696K)] 27050K->26795K(491008K), 
	[Metaspace: 56938K->56938K(1101824K)], 0.1212485 secs] 
[Times: user=0.27 sys=0.00, real=0.12 secs]

-XX:+UseParNewGC

启用组合：Parallel Young (ParNew)
+ Serial Old Mark Sweep Compact | Parallel Old Mark Sweep Compact | Concurrent Mark Sweep (Old)

除了Serial收集器外，目前只有它能与CMS收集器配合工作。

ParNew + CMS与ParNew + Serial Old组合，在JDK8被宣布废弃，JDK9取消了对该组合的支持。

-XX:+UseParNewGC参数也在JDK9后被直接取消了。

查看启用参数和GC内容：

D:\Project>jinfo -flag UseParNewGC 20052
-XX:+UseParNewGC

D:\Project>jmap -heap 20052 | findstr "GC"
Mark Sweep Compact GC

查看GC收集器详情（与serial别无二致，打印的GC日志都一样）：

D:\Project>jcmd 20052 GC.run
20052:
Command executed successfully


16.495: [GC (Allocation Failure) 16.495: 
	[ParNew: 156622K->9790K(157248K), 0.0050190 secs] 213221K->66389K(506816K), 0.0050597 secs] 
[Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] 


89.628: [Full GC (System.gc()) 89.628: 
	[Tenured: 50767K->32723K(349568K), 0.0939450 secs] 83372K->32723K(506816K), 
	[Metaspace: 57211K->57211K(1101824K)], 0.0940025 secs] 
[Times: user=0.09 sys=0.00, real=0.09 secs]

GC (Allocation Failure）：表明本次GC的原因是内存分配失败导致的GC，从而进行的新生代垃圾收集（mirrorGC或称youngGC），如果GC后，内存仍无法分配就会尝试对堆进行扩容，如果已到堆的最大容量，那么将进行整堆收集。整堆收集后仍无法为对象分配内存时，就会抛出OOM异常。

-XX:+UseConcMarkSweepGC

启用组合：Serial Young (DefNew) | Parallel Young (ParNew) + Concurrent Mark Sweep (Old)

CMS的默认新生代为ParNew。

ParNew + CMS的组合在JDK8被宣布废弃，JDK9取消了对该组合的支持

查看启用参数和GC内容：

D:\Project>jinfo -flag UseConcMarkSweepGC 7156
-XX:+UseConcMarkSweepGC

D:\Project>jmap -heap 7156 | findstr "GC"
Concurrent Mark-Sweep GC

查看GC收集器详情：

D:\Project>jcmd 7156 GC.run
7156:
Command executed successfully

18.303: [GC (Allocation Failure) 18.303: 
	[ParNew: 153906K->13619K(157248K), 0.0094748 secs] 159600K->23724K(506816K), 0.0095149 secs] 
[Times: user=0.02 sys=0.00, real=0.01 secs] 


111.118: [Full GC (System.gc()) 111.118: 
	[CMS: 35564K->31991K(349568K), 0.0956757 secs] 37072K->31991K(506816K), 
	[Metaspace: 57246K->57246K(1101824K)], 0.0957642 secs] 
[Times: user=0.09 sys=0.00, real=0.10 secs]

-XX:+UseG1GC

启用G1收集器

查看启用参数和GC内容：

D:\Project>jinfo -flag UseG1GC 14300
-XX:+UseG1GC

D:\Project>jmap -heap 14300 | findstr "GC"
Garbage-First (G1) GC with 10 thread(s)

查看GC收集器详情：

D:\Project>jcmd 14300 GC.run
14300:
Command executed successfully

91.976: [Full GC (System.gc())  65M->31M(512M), 0.1022988 secs]
   [Eden: 23.0M(284.0M)->0.0B(307.0M) Survivors: 23.0M->0.0B Heap: 65.8M(512.0M)->31.6M(512.0M)], 
   [Metaspace: 57227K->57206K(1101824K)]
 [Times: user=0.11 sys=0.00, real=0.11 secs]

Eden：新生代收集情况。

Survivors：幸存区收集情况。

Heap：整个堆空间收集情况。

三、垃圾收集器特有参数

1. ParNew

-XX:ParallelGCThreads=

设置垃圾收集时的线程数量，默认值根据平台而变。

2. Parallel Scavenge

-XX:MaxGCPauseMillis=

控制最大垃圾收集停顿时间，收集器将尽力保证内存回收花费的时间不超过用户设定值。

将MaxGCPauseMillis设置更小，并不一定能使系统的垃圾收集速度变得更快，垃圾收集停顿时间缩短是以牺牲吞吐量和新生代空间为代价换取的：系统把新生代调得小一些，收集300MB新生代肯定比收集500MB快，但这也直接导致垃圾收集发生得更频繁。停顿时间的确在下降，但吞吐量也降下来了。

-XX:GCTimeRatio=

设置吞吐量大小，范围（0 < n <100）。也就是垃圾收集时间占总时间的比率，相当于吞吐量的倒数。譬如把此参数设置为19，那允许的最大垃圾收集时间就占总时间的5%（即1/(1+19)），默认值为99，即允许最大1%（即1/(1+99)）的垃圾收集时间。

-XX:+/-UseAdaptiveSizePolicy

这是一个开关参数，当这个参数被激活之后，就不需要人工指定新生代的大小（-Xmn）、Eden与Survivor区的比例（-XX：SurvivorRatio）、晋升老年代对象大小（-XX：PretenureSizeThreshold）等细节参数了，虚拟机会根据当前系统的运行情况收集性能监控信息，动态调整这些参数以提供最合适的停顿时间或者最大的吞吐量。这种调节方式称为垃圾收集的自适应的调节策略（GC Ergonomics）

四、内存设置

-Xmx | -XX:MaxHeapSize=

设置堆的最大值。值需要为1024的倍数且大于2M。默认值的设置基于系统配置，在64位JVM上，默认的最大堆大小为物理内存的1/4，默认值最大可达1G。

-Xms | -XX:InitialHeapSize=

设置堆的最小值。值需要为1024的倍数且大于1M。默认值为分配给newSize和oldSize的和（默认值为物理内存的1/64），默认值最大可达1G。

-Xmn | -XX:NewSize= | -XX:MaxNewSize=

-Xmn同时设置新生代的初始值和最大值。
-XX:NewSize设置新生代初始值。
-XX:MaxNewSize设置新生代最大值。

值设置过小时，会导致频繁的mirrorGC发生。值设置过大，会导致每次执行GC时间变得很长。Oracle官方建议新生代大小设置为整个堆大小的1/2或1/4。

-Xss | -XX:ThreadStackSize=

设置该参数以设置栈容量，值越大，能容纳的栈深越深。

默认值取决于平台：

Linux/ARM (32-bit): 320 KB
Linux/i386 (32-bit): 320 KB
Linux/x64 (64-bit): 1024 KB
macOS (64-bit): 1024 KB
Oracle Solaris/i386 (32-bit): 320 KB
Oracle Solaris/x64 (64-bit): 1024 KB
Windows: 默认值取决于物理内存大小

-XX:MetaspaceSize= | -XX:MaxMetaspaceSize= ——-XX:PermSize= | -XX:MaxPermSize=

metaspace用于元空间，perm永久代。jdk8前，perm参数用于限制永久代的大小，jdk8之后，永久代被元空间提代，metaspace参数用于限制元空间大小。

-XX:PermSize | -XX:MaxPermSize：分别设置永久代的初始大小和最大大小。
-XX:MetaspaceSize | -XX:MaxMetaspaceSize：分别设置元空间的初始大小和最大大小。
永久代与元空间一样，当metadata使用超过当前空间大小时，均会产生一次gc，其默认值都取决于系统平台。

五、内存分配策略

-XX:FieldsAllocationStyle=

该参数已在JDK14被遗弃。可以参考Deprecate -XX:FieldsAllocationStyle product option

对象内存结构中的实例数据的存储顺序，会受到虚拟机分配策略参数（-XX:FieldsAllocationStyle参数）和字段在Java源码中定义顺序的影响。
相同宽度的字段总是被分配到一起存放，在满足这个前提条件的情况下，在父类中定义的变量会出现在子类之前。该参数有三个选项：
0：oops、longs/doubles、ints、shorts/chars、bytes/booleans
1：HotSpot虚拟机的默认分配顺序，longs/doubles、ints、shorts/chars、bytes/booleans、oops
2：将父类和子类的oops放在一起

-XX:+/-CompactFields

启用或关闭的效果并不明显，该参数已在JDK14被遗弃。可以参考Deprecate product flag -XX:CompactFields

默认启用，启用时，将允许子类之中较窄的变量插入父类变量的空隙之中，以节省出一点点空间。

-XX:+/-UseTLAB

在为对象分配内存时，线程会在可用内存区域为这个对象分配一块内存。这时会产生一个问题，那就是对象创建是一个很频繁的操作，在并发情况下，那么内存的分配就变得不是那么安全了，默认情况下，虚拟机会采用CAS的方式保证并发操作的安全性。UseTLAB实际上提供了另一种方案，即为每一个线程单独分配一块内存，每个线程使用该内存来分配对象，当该内存使用完后，才会使用CAS来为线程分配一块新的私有内存。

默认启用，启用时将为每个线程在Java堆的新生代中预先分配一小块内存，这一块内存称为本地线程分配缓冲（thread-local allocation blocks，TLABs）使用该内存可以保证并发分配内存时的安全性和并发性。

-XX:MinHeapFreeRatio= | -XX:MaxHeapFreeRatio=

这里可以参考：4 Factors Affecting Garbage Collection Performance

-XX:MinHeapFreeRatio：设置堆在GC后的最小空闲百分比，默认40。GC后，如果堆的空闲空间百分比低于40%，那么将扩展以保持40%的空闲空间，直到允许的最大堆大小。
-XX:MaxHeapFreeRatio：设置堆在GC后的最大空闲百分比，默认70。GC后，如果空闲空间超过70%，那么根据堆的最小大小，生成的代将收缩，以便只有70%的空间是空闲的。
这两者的作用就是将空闲空间限制在一定范围内，保证下限避免创建对象时频繁的进行堆空间扩容，保证上限避免大量空间被无效占用。
两者计算百分比的空间是根据-Xms和-Xmx参数来计算的，即：堆空闲空间 / 当前堆的总空间；其中当前堆的总空间（由于GC后会扩容或者收缩，导致这个空间总是变动的；当然-Xms和-Xmx值相同时，这个总空间则不变）其下限为-Xms的值，上限为-Xmx的值。

六、内存分析

这部分参数，除非特殊说明都是默认关闭的。它们都可以在运行时启动，使用前文提到的命令行工具：jinfo -flag

-XX:+/-HeapDumpOnOutOfMemoryError

虚拟机出现内存溢出异常时，自动Dump出当前的内存堆转储快照，用于事后分析。一般用于分析事故机，正常的生产环境中打开此项容易造成系统处理业务变慢。

-XX:+/-TraceClassLoading

查看类型加载信息，启用该配置，就可以在打印的日志中看到哪些类被JVM加载。

[Loaded java.lang.Object from C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_171\jre\lib\rt.jar]
[Loaded java.io.Serializable from C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_171\jre\lib\rt.jar]
[Loaded java.lang.Comparable from C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_171\jre\lib\rt.jar]
[Loaded java.lang.CharSequence from C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_171\jre\lib\rt.jar]
[Loaded java.lang.String from C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_171\jre\lib\rt.jar]

-XX:+/-TraceClassUnloading

查看类型卸载信息，在类型被JVM卸载时，打印被卸载的信息。

-Xloggc:filename & -XX:+/-PrintGC等GC日志打印相关参数

-Xloggc:filename：通过-Xloggc指定具体文件来收集所有的gc日志，这个参数与**-verbose:gc**的输出日志类似，同时使用时，-Xloggc将会覆盖-verbose:gc。

此外，如果需要更多GC日志，可以通过具体的GC日志参数来控制。

-Xloggc日志内容如下：

Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (25.171-b11) for windows-amd64 JRE (1.8.0_171-b11), built on Mar 28 2018 16:06:12 by "java_re" with MS VC++ 10.0 (VS2010)
Memory: 4k page, physical 16119108k(7787392k free), swap 34862400k(22884524k free)
CommandLine flags: -XX:-BytecodeVerificationLocal -XX:-BytecodeVerificationRemote -XX:InitialHeapSize=52428800 -XX:+ManagementServer -XX:MaxHeapSize=52428800 -XX:+PrintGC -XX:+PrintGCTimeStamps -XX:TieredStopAtLevel=1 -XX:+UseCompressedClassPointers -XX:+UseCompressedOops -XX:-UseLargePagesIndividualAllocation -XX:+UseParallelGC 
0.408: [GC (Allocation Failure)  12800K->1872K(49152K), 0.0016370 secs]
0.540: [GC (Allocation Failure)  14672K->3393K(49152K), 0.0024662 secs]
0.676: [GC (Allocation Failure)  16193K->5145K(49152K), 0.0028768 secs]

可以看到启用-Xloggc后，它默认打开了-XX:+PrintGC -XX:+PrintGCTimeStamps这两个选择。事实上-Xloggc只有记录gc日志到文件的能力，具体要记录什么都是通过这些GC日志参数而定的。

GC日志参数（以下参数都默认关闭）：

-XX:+PrintGC：打印GC摘要数据。
-XX:+PrintGCApplicationConcurrentTime：允许打印自上次暂停(例如，GC暂停)以来经过了多长时间。
-XX:+PrintGCApplicationStoppedTime：允许打印暂停(例如，GC暂停)持续了多长时间。
-XX:+PrintGCDateStamps：允许在每次GC时打印日期时间戳。
-XX:+PrintGCDetails：允许在每次GC时打印详细消息。
-XX:+PrintGCTaskTimeStamps：允许为每个GC工作线程任务打印时间戳。
-XX:+PrintGCTimeStamps：记录打印日志的时间，该时间为虚拟机启动到目前为止的总时长。

参考

深入理解Java虚拟机：JVM高级特性与最佳实践（第3版）周志明
java
java 8 doc
javase doc
Java HotSpot VM
memorymanagement
Java Virtual Machine Technology
Java HotSpot Equivalents of Exact VM Flags
Java Platform, Standard Edition Documentation
4 Factors Affecting Garbage Collection Performance
Java Platform, Standard Edition HotSpot Virtual Machine Garbage Collection Tuning Guide