[Java]jvm引數選項中文文件

本文是基於最新的SUN官方文件Java SE 6 Hotspot VM Options 編寫的譯文。主要介紹JVM中的非穩態選項及其使用說明。
為了讓讀者明白每個選項的含義，作者在原文基礎上補充了大量的資料。希望這份文件，對正在研究JVM引數的朋友有幫助！

另外，考慮到本文件是初稿，如有描述錯誤，敬請指正。

非穩態選項使用說明
-XX:+<option> 啟用選項
-XX:-<option> 不啟用選項
-XX:<option>=<number> 給選項設定一個數字型別值，可跟單位，例如 32k, 1024m, 2g
-XX:<option>=<string> 給選項設定一個字串值，例如-XX:HeapDumpPath=./dump.core

行為選項
選項
預設值與限制
描述
-XX:-AllowUserSignalHandlers
限於Linux和Solaris，預設不啟用
允許為java程式安裝訊號處理器。

Java訊號處理相關知識，詳見 http://kenwublog.com/java-asynchronous-notify-based-on-signal
-XX:-DisableExplicitGC
預設不啟用
禁止在執行期顯式地呼叫 System.gc()。

開啟該選項後，GC的觸發時機將由Garbage Collector全權掌控。
注意：你熟悉的程式碼裡沒呼叫System.gc()，不代表你依賴的框架工具沒在使用。
例如RMI就在多數使用者毫不知情的情況下，顯示地呼叫GC來防止自身OOM。
請仔細權衡禁用帶來的影響。
-XX:-RelaxAccessControlCheck
預設不啟用
在Class校驗器中，放鬆對訪問控制的檢查。

作用與reflection裡的setAccessible類似。
-XX:-UseConcMarkSweepGC
預設不啟用
啟用CMS低停頓垃圾收集器。

資料詳見：http://kenwublog.com/docs/CMS_GC.pdf
-XX:-UseParallelGC
-server時啟用
其他情況下，預設不啟用
策略為新生代使用並行清除，年老代使用單執行緒Mark-Sweep-Compact的垃圾收集器。
-XX:-UseParallelOldGC
預設不啟用
策略為老年代和新生代都使用並行清除的垃圾收集器。
-XX:-UseSerialGC
-client時啟用
其他情況下，預設不啟用
使用序列垃圾收集器。
-XX:+UseSplitVerifier
java5預設不啟用
java6預設啟用
使用新的Class型別校驗器 。

新Class型別校驗器有什麼特點？
新Class型別校驗器，將老的校驗步驟拆分成了兩步：
1，型別推斷。
2，型別校驗。

新型別校驗器通過在javac編譯時嵌入型別資訊到bytecode中，省略了型別推斷這一步，從而提升了classloader的效能。

Classload順序（供參考）
load -> verify -> prepare -> resove -> init

關聯選項：
-XX:+FailOverToOldVerifier
-XX:+FailOverToOldVerifier
Java6新引入選項，預設啟用
如果新的Class校驗器檢查失敗，則使用老的校驗器。

為什麼會失敗？
因為JDK6最高向下相容到JDK1.2，而JDK1.2的class info 與JDK6的info存在較大的差異，所以新校驗器可能會出現校驗失敗的情況。

關聯選項：
-XX:+UseSplitVerifier
-XX:+HandlePromotionFailure
java5以前是預設不啟用，java6預設啟用
關閉新生代收集擔保。

什麼是新生代收集擔保？
在一次理想化的minor gc中，Eden和First Survivor中的活躍物件會被複制到Second Survivor。
然而，Second Survivor不一定能容納下所有從E和F區copy過來的活躍物件。
為了確保minor gc能夠順利完成，GC需要在年老代中額外保留一塊足以容納所有活躍物件的記憶體空間。
這個預留操作，就被稱之為新生代收集擔保（New Generation Guarantee）。如果預留操作無法完成時，仍會觸發major gc(full gc)。

為什麼要關閉新生代收集擔保？
因為在年老代中預留的空間大小，是無法精確計算的。
為了確保極端情況的發生，GC參考了最壞情況下的新生代記憶體佔用，即Eden+First Survivor。
這種策略無疑是在浪費年老代記憶體，從時序角度看，還會提前觸發Full GC。
為了避免如上情況的發生，JVM允許開發者手動關閉新生代收集擔保。

在開啟本選項後，minor gc將不再提供新生代收集擔保，而是在出現survior或年老代不夠用時，丟擲promotion failed異常。
-XX:+UseSpinning
java1.4.2和1.5需要手動啟用, java6預設已啟用
啟用多執行緒自旋鎖優化。

自旋鎖優化原理
大家知道，Java的多執行緒安全是基於Lock機制實現的，而Lock的效能往往不如人意。
原因是，monitorenter與monitorexit這兩個控制多執行緒同步的bytecode原語，是JVM依賴作業系統互斥(mutex)來實現的。
互斥是一種會導致執行緒掛起，並在較短的時間內又必須重新排程回原執行緒的，較為消耗資源的操作。
為了避免進入OS互斥，Java6的開發者們提出了自旋鎖優化。

自旋鎖優化的原理是線上程進入OS互斥前，通過CAS自旋一定的次數來檢測鎖的釋放。
如果在自旋次數未達到預設值前鎖已被釋放，則當前執行緒會立即持有該鎖。

CAS檢測鎖的原理詳見: http://kenwublog.com/theory-of-lightweight-locking-upon-cas

關聯選項：
-XX:PreBlockSpin=10
-XX:PreBlockSpin=10
-XX:+UseSpinning 必須先啟用，對於java6來說已經預設啟用了，這裡預設自旋10次
控制多執行緒自旋鎖優化的自旋次數。(什麼是自旋鎖優化？見 -XX:+UseSpinning 處的描述)

關聯選項：
-XX:+UseSpinning
-XX:+ScavengeBeforeFullGC
預設啟用
在Full GC前觸發一次Minor GC。
-XX:+UseGCOverheadLimit
預設啟用
限制GC的執行時間。如果GC耗時過長，就拋OOM。
-XX:+UseTLAB
1.4.2以前和使用-client選項時，預設不啟用，其餘版本預設啟用
啟用執行緒本地快取區（Thread Local）。
-XX:+UseThreadPriorities
預設啟用
使用本地執行緒的優先順序。
-XX:+UseAltSigs
限於Solaris，預設啟用
為了防止與其他傳送訊號的應用程式衝突，允許使用候補訊號替代 SIGUSR1和SIGUSR2。
-XX:+UseBoundThreads
限於Solaris, 預設啟用
繫結所有的使用者執行緒到核心執行緒。
減少執行緒進入飢餓狀態（得不到任何cpu time）的次數。
-XX:+UseLWPSynchronization
限於solaris，預設啟用
使用輕量級程式（核心執行緒）替換執行緒同步。
-XX:+MaxFDLimit
限於Solaris，預設啟用
設定java程式可用檔案描述符為作業系統允許的最大值。
-XX:+UseVMInterruptibleIO
限於solaris，預設啟用
在solaris中，允許執行時中斷執行緒 。

效能選項

選項與預設值
預設值與限制
描述
-XX:+AggressiveOpts
JDK 5 update 6後引入，但需要手動啟用。
JDK6預設啟用。
啟用JVM開發團隊最新的調優成果。例如編譯優化，偏向鎖，並行年老代收集等。
-XX:CompileThreshold=10000
1000
通過JIT編譯器，將方法編譯成機器碼的觸發閥值，可以理解為呼叫方法的次數，例如調1000次，將方法編譯為機器碼。
-XX:LargePageSizeInBytes=4m
預設4m
amd64位：2m
設定堆記憶體的記憶體頁大小。

調整記憶體頁的方法和效能提升原理，詳見 http://kenwublog.com/tune-large-page-for-jvm-optimization
-XX:MaxHeapFreeRatio=70
70
GC後，如果發現空閒堆記憶體佔到整個預估上限值的70%，則收縮預估上限值。

什麼是預估上限值？
JVM在啟動時，會申請最大值（-Xmx指定的數值）的地址空間，但其中絕大部分空間不會被立即分配(virtual)。
它們會一直保留著，直到執行過程中，JVM發現實際佔用接近已分配上限值時，才從virtual裡再分配掉一部分記憶體。
這裡提到的已分配上限值，也可以叫做預估上限值。

引入預估上限值的好處是，可以有效地控制堆的大小。堆越小，GC效率越高嘛。
注意：預估上限值的大小一定小於或等於最大值。
-XX:MaxNewSize=size
1.3.1 Sparc: 32m
1.3.1 x86: 2.5m
新生代佔整個堆記憶體的最大值。
-XX:MaxPermSize=64m
5.0以後: 64 bit VMs會增大預設值的30%
1.4 amd64: 96m
1.3.1 -client: 32m

其他預設 64m
Perm（俗稱方法區）佔整個堆記憶體的最大值。
-XX:MinHeapFreeRatio=40
40
GC後，如果發現空閒堆記憶體佔到整個預估上限值的40%，則增大上限值。
(什麼是預估上限值？見 -XX:MaxHeapFreeRatio 處的描述)

關聯選項：
-XX:MaxHeapFreeRatio=70
-XX:NewRatio=2
Sparc -client: 8
x86 -server: 8
x86 -client: 12
-client: 4 (1.3)
8 (1.3.1+)
x86: 12

其他預設 2
新生代和年老代的堆記憶體佔用比例。
例如2例如2表示新生代佔年老代的1/2，佔整個堆記憶體的1/3。
-XX:NewSize=2.125m
5.0以後: 64 bit Vms 會增大預設值的30%
x86: 1m
x86, 5.0以後: 640k

其他預設 2.125m
新生代預估上限的預設值。(什麼是預估上限值？見 -XX:MaxHeapFreeRatio 處的描述)
-XX:ReservedCodeCacheSize=32m
Solaris 64-bit, amd64, -server x86: 48m
1.5.0_06之前, Solaris 64-bit amd64: 1024m

其他預設 32m
設定程式碼快取的最大值，編譯時用。
-XX:SurvivorRatio=8
Solaris amd64: 6
Sparc in 1.3.1: 25
Solaris platforms 5.0以前: 32

其他預設 8
Eden與Survivor的佔用比例。例如8表示，一個survivor區佔用 1/8 的Eden記憶體，即1/10的新生代記憶體，為什麼不是1/9？
因為我們的新生代有2個survivor，即S1和S22。所以survivor總共是佔用新生代記憶體的 2/10，Eden與新生代的佔比則為 8/10。
-XX:TargetSurvivorRatio=50
50
實際使用的survivor空間大小佔比。預設是50%，最高90%。
-XX:ThreadStackSize=512
Sparc: 512
Solaris x86: 320 (5.0以前 256)
Sparc 64 bit: 1024
Linux amd64: 1024 (5.0 以前 0)

其他預設 512.
執行緒堆疊大小
-XX:+UseBiasedLocking
JDK 5 update 6後引入，但需要手動啟用。
JDK6預設啟用。
啟用偏向鎖。

偏向鎖原理詳見 http://kenwublog.com/theory-of-java-biased-locking
-XX:+UseFastAccessorMethods
預設啟用
優化原始型別的getter方法效能。
-XX:-UseISM
預設啟用
啟用solaris的ISM。

詳見Intimate Shared Memory.
-XX:+UseLargePages
JDK 5 update 5後引入，但需要手動啟用。
JDK6預設啟用。
啟用大記憶體分頁。

調整記憶體頁的方法和效能提升原理，詳見http://kenwublog.com/tune-large-page-for-jvm-optimization

關聯選項
-XX:LargePageSizeInBytes=4m
-XX:+UseMPSS
1.4.1 之前: 不啟用
其餘版本預設啟用
啟用solaris的MPSS，不能與ISM同時使用。
-XX:+StringCache
預設啟用
啟用字串快取。
-XX:AllocatePrefetchLines=1
1
與機器碼指令預讀相關的一個選項，資料比較少，本文件不做解釋。有興趣的朋友請自行閱讀官方doc。
-XX:AllocatePrefetchStyle=1
1
與機器碼指令預讀相關的一個選項，資料比較少，本文件不做解釋。有興趣的朋友請自行閱讀官方doc。

除錯選項

選項與預設值
預設值與限制
描述
-XX:-CITime
1.4引入。
預設啟用
列印JIT編譯器編譯耗時。
-XX:ErrorFile=./hs_err_pid<pid>.log
Java 6引入。
如果JVM crashed，將錯誤日誌輸出到指定檔案路徑。
-XX:-ExtendedDTraceProbes
Java6引入，限於solaris
預設不啟用
啟用dtrace診斷。
-XX:HeapDumpPath=./java_pid<pid>.hprof
預設是java程式啟動位置，即user.dir
堆記憶體快照的儲存檔案路徑。

什麼是堆記憶體快照？
當java程式因OOM或crash被OS強制終止後，會生成一個hprof（Heap PROFling）格式的堆記憶體快照檔案。該檔案用於線下除錯，診斷，查詢問題。
檔名一般為
java_<pid>_<date>_<time>_heapDump.hprof
解析快照檔案，可以使用 jhat, eclipse MAT，gdb等工具。
-XX:-HeapDumpOnOutOfMemoryError
1.4.2 update12 和 5.0 update 7 引入。
預設不啟用
在OOM時，輸出一個dump.core檔案，記錄當時的堆記憶體快照（什麼是堆記憶體快照? 見 -XX:HeapDumpPath 處的描述）。
-XX:OnError="<cmd args>;<cmd args>"
1.4.2 update 9引入
當java每丟擲一個ERROR時，執行指定命令列指令集。指令集是與OS環境相關的，在linux下多數是bash指令碼，windows下是dos批處理。
-XX:OnOutOfMemoryError="<cmd args>;
<cmd args>"
1.4.2 update 12和java6時引入
當第一次發生OOM時，執行指定命令列指令集。指令集是與OS環境相關的，在linux下多數是bash指令碼，windows下是dos批處理。
-XX:-PrintClassHistogram
預設不啟用
在Windows下, 按ctrl-break或Linux下是執行kill -3（傳送SIGQUIT訊號）時，列印class柱狀圖。

Jmap –histo pid也實現了相同的功能。
詳見 http://java.sun.com/javase/6/docs/technotes/tools/share/jmap.html
-XX:-PrintConcurrentLocks
預設不啟用
在thread dump的同時，列印java.util.concurrent的鎖狀態。

Jstack –l pid 也同樣實現了同樣的功能。
詳見 http://java.sun.com/javase/6/docs/technotes/tools/share/jstack.html
-XX:-PrintCommandLineFlags
5.0 引入，預設不啟用
Java啟動時，往stdout列印當前啟用的非穩態jvm options。

例如：
-XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:+DoEscapeAnalysis
-XX:-PrintCompilation
預設不啟用
往stdout列印方法被JIT編譯時的資訊。

例如：
1 java.lang.String::charAt (33 bytes)
-XX:-PrintGC
預設不啟用
開啟GC日誌列印。

列印格式例如：
[Full GC 131115K->7482K(1015808K), 0.1633180 secs]

該選項可通過 com.sun.management.HotSpotDiagnosticMXBean API 和 Jconsole 動態啟用。
詳見 http://java.sun.com/developer/technicalArticles/J2SE/monitoring/#Heap_Dump
-XX:-PrintGCDetails
1.4.0引入，預設不啟用
列印GC回收的細節。

列印格式例如：
[Full GC (System) [Tenured: 0K->2394K(466048K), 0.0624140 secs] 30822K->2394K(518464K), [Perm : 10443K->10443K(16384K)], 0.0625410 secs] [Times: user=0.05 sys=0.01, real=0.06 secs]

該選項可通過 com.sun.management.HotSpotDiagnosticMXBean API 和 Jconsole 動態啟用。
詳見 http://java.sun.com/developer/technicalArticles/J2SE/monitoring/#Heap_Dump
-XX:-PrintGCTimeStamps
預設不啟用
列印GC停頓耗時。

列印格式例如：
2.744: [Full GC (System) 2.744: [Tenured: 0K->2441K(466048K), 0.0598400 secs] 31754K->2441K(518464K), [Perm : 10717K->10717K(16384K)], 0.0599570 secs] [Times: user=0.06 sys=0.00, real=0.06
secs]

該選項可通過 com.sun.management.HotSpotDiagnosticMXBean API 和 Jconsole 動態啟用。
詳見 http://java.sun.com/developer/technicalArticles/J2SE/monitoring/#Heap_Dump
-XX:-PrintTenuringDistribution
預設不啟用
列印物件的存活期限資訊。

列印格式例如：
[GC
Desired survivor size 4653056 bytes, new threshold 32 (max 32)
- age 1: 2330640 bytes, 2330640 total
- age 2: 9520 bytes, 2340160 total
204009K->21850K(515200K), 0.1563482 secs]

Age1 2表示在第1和2次GC後存活的物件大小。
-XX:-TraceClassLoading
預設不啟用
列印class裝載資訊到stdout。記Loaded狀態。

例如：
[Loaded java.lang.Object from /opt/taobao/install/jdk1.6.0_07/jre/lib/rt.jar]
-XX:-TraceClassLoadingPreorder
1.4.2引入，預設不啟用
按class的引用/依賴順序列印類裝載資訊到stdout。不同於 TraceClassLoading，本選項只記 Loading狀態。

例如：
[Loading java.lang.Object from /home/confsrv/jdk1.6.0_14/jre/lib/rt.jar]
-XX:-TraceClassResolution
1.4.2引入，預設不啟用
列印所有靜態類，常量的程式碼引用位置。用於debug。

例如：
RESOLVE java.util.HashMap java.util.HashMap$Entry HashMap.java:209

說明HashMap類的209行引用了靜態類 java.util.HashMap$Entry
-XX:-TraceClassUnloading
預設不啟用
列印class的解除安裝資訊到stdout。記Unloaded狀態。
-XX:-TraceLoaderConstraints
Java6 引入，預設不啟用
列印class的裝載策略變化資訊到stdout。

例如：
[Adding new constraint for name: java/lang/String, loader[0]: sun/misc/Launcher$ExtClassLoader, loader[1]: <bootloader> ]
[Setting class object in existing constraint for name: [Ljava/lang/Object; and loader sun/misc/Launcher$ExtClassLoader ]
[Updating constraint for name org/xml/sax/InputSource, loader <bootloader>, by setting class object ]
[Extending constraint for name java/lang/Object by adding loader[15]: sun/reflect/DelegatingClassLoader ]

裝載策略變化是實現classloader隔離/名稱空間一致性的關鍵技術。
對此感興趣的朋友，詳見 http://kenwublog.com/docs/Dynamic+Class+Loading+in+the+Java+Virtual+Machine.pdf 中的 contraint rules一章。
-XX:+PerfSaveDataToFile
預設啟用
當java程式因OOM或crashed被強制終止後，生成一個堆快照檔案（什麼是堆記憶體快照? 見 -XX:HeapDumpPath 處的描述）。

作者敬告
完善的單元測試，功能迴歸測試，和效能基準測試可以減少因調整非穩態JVM選項帶來的風險。

參考資料
Java6效能調優白皮書
http://java.sun.com/performance/reference/whitepapers/6_performance.html
Java6 GC調優指南
http://java.sun.com/javase/technologies/hotspot/gc/gc_tuning_6.html
更為全面的options列表
http://blogs.sun.com/watt/resource/jvm-options-list.html