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Java应用监测(2):Java 命令的秘密

Java技术 winrains 来源:mason技术记录 6个月前 (03-28) 29次浏览

一句话概括:简单的java启动命令,原来藏着这么多秘密,本文为你揭晓。

1 引言

刚开始学java的同学,一定都不会忘记安装完jdk后,都会使用java -version命令来检测一下是否安装成功,那还有没有其它参数可以使用呢?平时开发和运行java应用时,经常看到一些-D的参数(如使用maven时,package时会使用-Dmaven.test.skip),这些参数是用来做什么的?还有经常说到调优,都会涉及到-Xms-Xmx的设置,它是什么意思呢?这些,基本都是在使用java命令启动应用时所使用的参数,它的参数有很多,特别涉及到应用调优和问题诊断时会经常使用,学习java的同学都应该了解一下。本文将对java命令的启动参数进行详细描述,着重讲解常用的设置及用于调试监测的设置。

2 java应用启动

启动java应用使用的是java(class文件)或java -jar(jar或war包)命令,java命令其实就是生成一个JVM的实例,java应用则运行于此JVM实例中,JVM负责类加载,运行时区域堆栈分配等工作,当应用退出,JVM实例也会关闭。启动多个java应用,也会启动多个JVM实例,它们不会相互影响(但它们都共享同一系统的资源),这也是为什么使用一个JDK,可以跑多个java应用的背后逻辑。使用java命令启动应用所使用的参数,基本是用于JVM的,JVM实例通过调用某个初始类的main()方法来运行一个Java程序,此方法将作为该程序初始线程的起点,任何其他的线程都是由这个初始线程启动的。在JVM内部有两种线程:守护线程(如垃圾回收线程)和非守护线程(main方法线程及用户使用Thread创建的线程),当该程序中所有的非守护线程都终止时,JVM实例将自动退出。

3 java应用启动参数说明

java命令究竟有哪些参数可以用,这些参数分别有什么作用,简单的不带参数使用javajava -helpjava -?,即可看到此命令的使用方法及参数描述,如下所示:

java执行类文件,java -jar执行jarwar文件。上面只是把参数简要的列了出来,更详细的参数说明,可参考官网的java命令说明https://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/tools/unix/java.html)。使用java命令启动应用所使用的参数,基本是用于JVM的,某种程度上也叫做JVM参数。总的来说,java启动参数共分为三大类,分别是:

  • 标准参数(-):相对稳定的参数,每个版本的JVM都可用。
  • 非标准X参数(-X):默认jvm实现这些参数的功能,但是并不保证所有jvm实现都满足,且不保证向后兼容。
  • XX参数(-XX):此类参数各个jvm实现会有所不同,将来可能会随时取消。

下面将会对这些参数进行说明。

3.1 标准参数(-)

从前面使用java -?可以看到,以-开头的参数,都属于标准参数,我们常用的-help-version-classpath-Dproperty=value等均属于标准参数。参数详细说明如下:

-d32及-d64  分别表示应用运行在32位或64位的环境中,使用Java HotSpot Server VM的默认使用的是server模式,而server模式默认使用的是-d64,因此在没有使用此参数时,默认就是-d64。

-server       选择 "server" VM,默认 VM 是 server,表示是在服务器类计算机上运行。

-cp或-classpath <目录和 zip/jar 文件的类搜索路径>linux用":",windows用";"来分隔目录, JAR 档案和 ZIP 档案列表, 用于搜索类文件。
      使用-classpath后jvm将不再使用CLASSPATH中的类搜索路径,如果-classpath和CLASSPATH都没有设置,则jvm使用当前路径(.)作为类搜索路径。

-D<名称>=<值> 设置系统属性,运行在此jvm之上的应用程序可用System.getProperty(“property”)得到value的值。
      如果value中有空格,则需要用双引号将该值括起来,如-Dfoo=”foo bar”。该参数通常用于设置系统级全局变量值,如配置文件路径,以便该属性在程序中任何地方都可访问。

-verbose:[class|gc|jni] 启用详细输出,一般在调试和诊断时,都会把gc的详细信息输出
-version      输出产品版本并退出
-version:<值> 需要指定的版本才能运行
-showversion  输出产品版本并继续,即输出版本后,继续按java执行,这是跟-version的区别
-jre-restrict-search | -no-jre-restrict-search 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
-ea或-enableassertions [:<packagename>...|:<classname>] 按指定的粒度启用断言,默认jvm关闭断言机制
-da或-disableassertions [:<packagename>...|:<classname>] 禁用具有指定粒度的断言
-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
-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
-splash:<imagepath> 使用指定的图像显示启动屏幕,一般用于图形编程。

由上面描述可,可知道我们常用的-version-classpath-Dproperty=value是用于做什么的了。特别提一下-classpath(以前遇到由于这个导致运行问题),jvm在加载类时,搜索的路径就是此路径,而它在linux及windows使用的分隔符是不一样的,linux用:,windows用;来分隔。

3.2 非标准X参数(-X)

使用命令java -X,即可把非标准参数输出,平时使用中,我们用得较多的就是-Xloggc-Xms<size>,-Xmx<size>,-Xss<size>,-Xmn<size>了,详细说明如下所示:

-Xmixed  默认是mixed,使用它们来设置JVM的本地代码编译模式
-Xint    表示解释执行,所有的字节码将被直接执行,而不会编译成本地码
-Xcomp   表示第一次使用就编译成本地代码。
-Xbatch  禁止后台代码编译,强制在前台编译,编译完成之后才能进行代码执行,默认情况下,jvm在后台进行编译,若没有编译完成,则前台运行代码时以解释模式运行
-Xbootclasspath:    设置搜索路径以引导类和资源,让jvm从指定路径(可以是分号分隔的目录、jar、或者zip)中加载bootclass,用来替换jdk的rt.jar
-Xbootclasspath/a:  附加在引导类路径末尾
-Xbootclasspath/p:  置于引导类路径之前,让jvm优先于bootstrap默认路径加载指定路径的所有文件
-Xcheck:jni    对JNI函数进行附加check;此时jvm将校验传递给JNI函数参数的合法性,在本地代码中遇到非法数据时,jmv将报一个致命错误而终止;使用该参数后将造成性能下降,请慎用。
-Xfuture   让jvm对类文件执行严格的格式检查(默认jvm不进行严格格式检查),以符合类文件格式规范,推荐开发人员使用该参数
-Xincgc    开启增量gc(默认为关闭);这有助于减少长时间GC时应用程序出现的停顿;但由于可能和应用程序并发执行,所以会降低CPU对应用的处理能力
-Xloggc:file   与-verbose:gc功能类似,只是将每次GC事件的相关情况记录到一个文件中,文件的位置最好在本地,以避免网络的潜在问题。若与verbose命令同时出现在命令行中,则以-Xloggc为准。
-Xms   指定jvm堆的初始大小,默认为物理内存的1/64,最小为1M;可以指定单位,比如k、m,若不指定,则默认为字节。
-Xmx   指定jvm堆的最大值,默认为物理内存的1/4或者1G,最小为2M;单位与-Xms一致。
-Xss   设置单个线程栈的大小,一般默认为512k。
-Xmn   设置堆(heap)的年轻代的初始值及最大值,单位与-Xms一致,年轻代是存储新对象的地址,也是GC发生得最频繁的地方,若设置过小,则会容易触发年轻代垃圾回收(minor gc),若设置过大,只触发full gc,则占用时间会很长,oracle建议是把年轻代设置在堆大小的四份之一到一半的。这命令同时设置了初始值和最大值,可以使用-XX:NewSize和-XX:MaxNewSiz来分别设置。
-XshowSettings    显示所有设置并继续

上述参数中,-Xms<size>,-Xmx<size>,-Xss<size>,-Xmn<size>都是我们性能优化中很重要的参数,-Xloggc是在没有专业跟踪工具情况下排错的好手。

3.3 XX参数(-XX)

此类参数非常丰富,包括高级运行时参数,高级JIT编译参数,高级维护参数和高级GC参数,在官网可以看到它全部的参数(https://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/tools/unix/java.html),各个版本jvm实现有可能会有所不同。其中按设置格式,主要分为两类,一种是boolean类型,主要用于功能开关,一种是key-value类型,主要性能、调试参数等设置,下面列举一些主要使用的参数。

3.3.1 boolean类型

此类参数,格式:-XX:[+-]<name>,作为功能开关,表示启用或者禁用属性。以下列举一些:

-XX:+PrintFlagsFinal  输出参数的最终值
-XX:+PrintFlagsInitial 输出参数的默认值
-XX:-DisableExplicitGC  禁止调用System.gc();但jvm的gc仍然有效
-XX:+MaxFDLimit 最大化文件描述符的数量限制
-XX:+ScavengeBeforeFullGC   新生代GC优先于Full GC执行
-XX:+UseGCOverheadLimit 在抛出OOM之前限制jvm耗费在GC上的时间比例
-XX:-UseConcMarkSweepGC 对老生代采用并发标记交换算法进行GC
-XX:-UseParallelGC  启用并行GC
-XX:-UseParallelOldGC   对Full GC启用并行,当-XX:-UseParallelGC启用时该项自动启用
-XX:-UseSerialGC    启用串行GC
-XX:+UseThreadPriorities    启用本地线程优先级
-XX:-UseG1GC    启用G1的GC

3.3.2 key-value类型

此类参数,格式:-XX:<name>=<value>表示属性name的值为value。在性能调优和调试监测时,会经常用到。

  • 性能调优

性能调优时,主要是对JVM的内存分配情况的调优,包括堆大小,年轻代大小,年轻年老代比例等等。

-XX:LargePageSizeInBytes=4m 设置用于Java堆的大页面尺寸
-XX:MaxHeapFreeRatio=70 GC后java堆中空闲量占的最大比例
-XX:MaxNewSize=size 新生成对象能占用内存的最大值
-XX:MaxPermSize=64m 老生代对象能占用内存的最大值
-XX:MinHeapFreeRatio=40 GC后java堆中空闲量占的最小比例
-XX:NewRatio=2  新生代内存容量与老生代内存容量的比例
-XX:NewSize=2.125m  新生代对象生成时占用内存的默认值
-XX:ReservedCodeCacheSize=32m   保留代码占用的内存容量
-XX:ThreadStackSize=512 设置线程栈大小,若为0则使用系统默认值
-XX:+UseLargePages  使用大页面内存
  • 调试监测

在需要对应用进行监测,特别是观察GC情况,OOM后检查问题等。

-XX:-CITime 打印消耗在JIT编译的时间
-XX:ErrorFile=./hs_err_pid<pid>.log 保存错误日志或者数据到文件中
-XX:-ExtendedDTraceProbes   开启solaris特有的dtrace探针
-XX:HeapDumpPath=./java_pid<pid>.hprof  指定导出堆信息时的路径或文件名
-XX:-HeapDumpOnOutOfMemoryError 当首次遭遇OOM时导出此时堆中相关信息
-XX:OnError="<cmd args>;<cmd args>" 出现致命ERROR之后运行自定义命令
-XX:OnOutOfMemoryError="<cmd args>;<cmd args>"  当首次遭遇OOM时执行自定义命令
-XX:-PrintClassHistogram    遇到Ctrl-Break后打印类实例的柱状信息,与jmap -histo功能相同
-XX:-PrintConcurrentLocks   遇到Ctrl-Break后打印并发锁的相关信息,与jstack -l功能相同
-XX:-PrintCommandLineFlags  打印在命令行中出现过的标记
-XX:-PrintCompilation   当一个方法被编译时打印相关信息
-XX:-PrintGC    每次GC时打印相关信息
-XX:-PrintGC Details    每次GC时打印详细信息
-XX:-PrintGCTimeStamps  打印每次GC的时间戳
-XX:-TraceClassLoading  跟踪类的加载信息
-XX:-TraceClassLoadingPreorder  跟踪被引用到的所有类的加载信息
-XX:-TraceClassResolution   跟踪常量池
-XX:-TraceClassUnloading    跟踪类的卸载信息
-XX:-TraceLoaderConstraints 跟踪类加载器约束的相关信息

4 常用java应用启动参数

经过前面几个章节的介绍,大家应该对java的启动参数(JVM参数)有一定的了解,但参数太多了,不可能把所有参数都得记住,有需要时,建议大家看-help或者看官网说明来查阅。很多时候,我们只需要记住几个常用的即可。下面总结一下常用的JVM参数。

4.1 常用标准参数

  • -version,场景:想查看JDK版本,java -version
  • -D<名称>=<值>,场景:maven跳过单元测试,使用java -Dmaven.test.skip=true,
  • -cp或-classpath, 场景:设置需要加载的jar包位置,使用java -cp lib/test.jar com.test.TestMain
  • -verbose:gc, 场景:输出GC详细信息

4.2 常用X参数

  • -Xms<size>-Xmx<size>,场景:由于内存不足发生oom,调大堆大小,如设置为1G,可以java -Xms1024m -Xmx1024m,通常为了避免频繁发生GC,-Xms-Xmx设置为一致。
  • -Xss<size>,场景:线程操作数及局部变量多,把线程栈的大小调大,可以java -Xss1024k
  • -Xmn<size>,场景:年轻代大小设置为512m,可以java -Xmn512m
  • -Xloggc:file,场景:将每次GC事件的相关情况记录到一个文件中以便于后续分析,可以java -Xloggc:logs/gc.log

4.3 常用XX参数

打印GC相关的内容,包括堆情况,GC详情,GC时间,发生OOM时,生成快照,发生错误是记录错误日志等,如下:

  • -XX:+PrintHeapAtGC
  • -XX:+PrintGCDetails
  • -XX:+PrintGCDateStamps
  • -XX:+PrintGCTimeStamps
  • -XX:+PrintTenuringDistribution
  • -XX:+PrintGCApplicationStoppedTime
  • -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
  • -XX:HeapDumpPath=logs/heapdump.hprof,发生OOM时,dump出快照到文件heapdump.hprof中。
  • -XX:ErrorFile=logs/java_error_%p.log,发生JVM错误时,把日志输出到java_error_%p.log中。

以上参数均是使用度很高的参数,在使用java命令启动应用时,可以把这些参数加上,以便于后续调优与问题诊断。

5 总结

简单的java启动命令,使用起来原来这么复杂,当然一般来说,只使用javajava -jar来按默认值启动应用,也不会有太大问题。只是涉及到调优、监测、诊断时,了解这些参数,无疑是高级程序员必要的技能。希望通过本文,大家对java命令及参数可以做到心中有数。

参考资料

相关阅读

作者:mason技术记录

链接:https://juejin.im/post/5d60c8286fb9a06ada54bb87


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