java應用監測(2)-java命令的祕密

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一句話歸納：簡單的java啓動命令，原來藏着這麼多祕密，本文爲你揭曉。

1 引言

剛開始學java的同窗，必定都不會忘記安裝完jdk後，都會使用java -version命令來檢測一下是否安裝成功，那還有沒有其它參數可使用呢？平時開發和運行java應用時，常常看到一些-D的參數（如使用maven時，package時會使用-Dmaven.test.skip），這些參數是用來作什麼的？還有常常說到調優，都會涉及到-Xms和-Xmx的設置，它是什麼意思呢？這些，基本都是在使用java命令啓動應用時所使用的參數，它的參數有不少，特別涉及到應用調優和問題診斷時會常用，學習java的同窗都應該瞭解一下。本文將對java命令的啓動參數進行詳細描述，着重講解經常使用的設置及用於調試監測的設置。

2 java應用啓動

啓動java應用使用的是java(class文件)或java -jar(jar或war包)命令，java命令其實就是生成一個JVM的實例，java應用則運行於此JVM實例中，JVM負責類加載，運行時區域堆棧分配等工做，當應用退出，JVM實例也會關閉。啓動多個java應用，也會啓動多個JVM實例，它們不會相互影響(但它們都共享同一系統的資源)，這也是爲何使用一個JDK，能夠跑多個java應用的背後邏輯。使用java命令啓動應用所使用的參數，基本是用於JVM的，JVM實例經過調用某個初始類的main()方法來運行一個Java程序，此方法將做爲該程序初始線程的起點，任何其餘的線程都是由這個初始線程啓動的。在JVM內部有兩種線程：守護線程（如垃圾回收線程）和非守護線程（main方法線程及用戶使用Thread建立的線程），當該程序中全部的非守護線程都終止時，JVM實例將自動退出。

3 java應用啓動參數說明

java命令究竟有哪些參數能夠用，這些參數分別有什麼做用，簡單的不帶參數使用java或java -help或java -?，便可看到此命令的使用方法及參數描述，以下所示：

java執行類文件，java -jar執行jar或war文件。上面只是把參數簡要的列了出來，更詳細的參數說明，可參考官網的java命令說明（https://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/tools/unix/java.html）。使用java命令啓動應用所使用的參數，基本是用於JVM的，某種程度上也叫作JVM參數。總的來講，java啓動參數共分爲三大類，分別是：

• 標準參數(-)：相對穩定的參數，每一個版本的JVM均可用。
• 非標準X參數(-X)：默認jvm實現這些參數的功能，可是並不保證全部jvm實現都知足，且不保證向後兼容。
• XX參數(-XX)：此類參數各個jvm實現會有所不一樣，未來可能會隨時取消。

下面將會對這些參數進行說明。

3.1 標準參數(-)

從前面使用java -?能夠看到，以-開頭的參數，都屬於標準參數，咱們經常使用的-help，-version，-classpath，-Dproperty=value等均屬於標準參數。參數詳細說明以下：

-d32及-d64  分別表示應用運行在32位或64位的環境中，使用Java HotSpot Server VM的默認使用的是server模式，而server模式默認使用的是-d64，所以在沒有使用此參數時，默認就是-d64。

-server       選擇 "server" VM，默認 VM 是 server,表示是在服務器類計算機上運行。

-cp或-classpath <目錄和 zip/jar 文件的類搜索路徑>linux用":",windows用";"來分隔目錄, JAR 檔案和 ZIP 檔案列表, 用於搜索類文件。
      使用-classpath後jvm將再也不使用CLASSPATH中的類搜索路徑，若是-classpath和CLASSPATH都沒有設置，則jvm使用當前路徑(.)做爲類搜索路徑。

-D<名稱>=<值> 設置系統屬性,運行在此jvm之上的應用程序可用System.getProperty(「property」)獲得value的值。
      若是value中有空格，則須要用雙引號將該值括起來，如-Dfoo=」foo bar」。該參數一般用於設置系統級全局變量值，如配置文件路徑，以便該屬性在程序中任何地方均可訪問。

-verbose:[class|gc|jni] 啓用詳細輸出，通常在調試和診斷時，都會把gc的詳細信息輸出
-version      輸出產品版本並退出
-version:<值> 須要指定的版本才能運行
-showversion  輸出產品版本並繼續，即輸出版本後，繼續按java執行，這是跟-version的區別
-jre-restrict-search | -no-jre-restrict-search 在版本搜索中包括/排除用戶專用 JRE
-? -help      輸出此幫助消息
-X            輸出非標準選項的幫助
-ea或-enableassertions [:<packagename>...|:<classname>] 按指定的粒度啓用斷言，默認jvm關閉斷言機制
-da或-disableassertions [:<packagename>...|:<classname>] 禁用具備指定粒度的斷言
-esa | -enablesystemassertions 啓用系統斷言
-dsa | -disablesystemassertions 禁用系統斷言
-agentlib:<libname>[=<選項>] 加載本機代理庫 <libname>, 例如 -agentlib:hprof
                  另請參閱 -agentlib:jdwp=help 和 -agentlib:hprof=help
-agentpath:<pathname>[=<選項>] 按完整路徑名加載本機代理庫
-javaagent:<jarpath>[=<選項>] 加載Java編程語言代理, 請參閱 java.lang.instrument
-splash:<imagepath> 使用指定的圖像顯示啓動屏幕，通常用於圖形編程。
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由上面描述可，可知道咱們經常使用的-version，-classpath，-Dproperty=value是用於作什麼的了。特別提一下-classpath（之前遇到因爲這個致使運行問題），jvm在加載類時，搜索的路徑就是此路徑，而它在linux及windows使用的分隔符是不同的，linux用:,windows用;來分隔。

3.2 非標準X參數(-X)

使用命令java -X，便可把非標準參數輸出，平時使用中，咱們用得較多的就是-Xloggc，-Xms<size>,-Xmx<size>,-Xss<size>,-Xmn<size>了，詳細說明以下所示：

-Xmixed  默認是mixed，使用它們來設置JVM的本地代碼編譯模式
-Xint    表示解釋執行，全部的字節碼將被直接執行，而不會編譯成本地碼
-Xcomp   表示第一次使用就編譯成本地代碼。
-Xbatch  禁止後臺代碼編譯，強制在前臺編譯，編譯完成以後才能進行代碼執行，默認狀況下，jvm在後臺進行編譯，若沒有編譯完成，則前臺運行代碼時以解釋模式運行
-Xbootclasspath:    設置搜索路徑以引導類和資源，讓jvm從指定路徑（能夠是分號分隔的目錄、jar、或者zip）中加載bootclass，用來替換jdk的rt.jar
-Xbootclasspath/a:  附加在引導類路徑末尾
-Xbootclasspath/p:  置於引導類路徑以前，讓jvm優先於bootstrap默認路徑加載指定路徑的全部文件
-Xcheck:jni    對JNI函數進行附加check；此時jvm將校驗傳遞給JNI函數參數的合法性，在本地代碼中遇到非法數據時，jmv將報一個致命錯誤而終止；使用該參數後將形成性能降低，請慎用。
-Xfuture   讓jvm對類文件執行嚴格的格式檢查（默認jvm不進行嚴格格式檢查），以符合類文件格式規範，推薦開發人員使用該參數
-Xincgc    開啓增量gc（默認爲關閉）；這有助於減小長時間GC時應用程序出現的停頓；但因爲可能和應用程序併發執行，因此會下降CPU對應用的處理能力
-Xloggc:file   與-verbose:gc功能相似，只是將每次GC事件的相關狀況記錄到一個文件中，文件的位置最好在本地，以免網絡的潛在問題。若與verbose命令同時出如今命令行中，則以-Xloggc爲準。
-Xms   指定jvm堆的初始大小，默認爲物理內存的1/64，最小爲1M；能夠指定單位，好比k、m，若不指定，則默認爲字節。
-Xmx   指定jvm堆的最大值，默認爲物理內存的1/4或者1G，最小爲2M；單位與-Xms一致。
-Xss   設置單個線程棧的大小，通常默認爲512k。
-Xmn   設置堆(heap)的年輕代的初始值及最大值，單位與-Xms一致，年輕代是存儲新對象的地址，也是GC發生得最頻繁的地方，若設置太小，則會容易觸發年輕代垃圾回收（minor gc），若設置過大，只觸發full gc，則佔用時間會很長，oracle建議是把年輕代設置在堆大小的四份之一到一半的。這命令同時設置了初始值和最大值，可使用-XX:NewSize和-XX:MaxNewSiz來分別設置。
-XshowSettings    顯示全部設置並繼續
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上述參數中，-Xms<size>,-Xmx<size>,-Xss<size>,-Xmn<size>都是咱們性能優化中很重要的參數，-Xloggc是在沒有專業跟蹤工具狀況下排錯的好手。

3.3 XX參數(-XX)

此類參數很是豐富，包括高級運行時參數，高級JIT編譯參數，高級維護參數和高級GC參數，在官網能夠看到它所有的參數（https://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/tools/unix/java.html），各個版本jvm實現有可能會有所不一樣。其中按設置格式，主要分爲兩類，一種是boolean類型，主要用於功能開關，一種是key-value類型，主要性能、調試參數等設置，下面列舉一些主要使用的參數。

3.3.1 boolean類型

此類參數，格式：-XX:[+-]<name>，做爲功能開關，表示啓用或者禁用屬性。如下列舉一些：

-XX:+PrintFlagsFinal  輸出參數的最終值
-XX:+PrintFlagsInitial 輸出參數的默認值
-XX:-DisableExplicitGC  禁止調用System.gc()；但jvm的gc仍然有效
-XX:+MaxFDLimit 最大化文件描述符的數量限制
-XX:+ScavengeBeforeFullGC   新生代GC優先於Full GC執行
-XX:+UseGCOverheadLimit 在拋出OOM以前限制jvm耗費在GC上的時間比例
-XX:-UseConcMarkSweepGC 對老生代採用併發標記交換算法進行GC
-XX:-UseParallelGC  啓用並行GC
-XX:-UseParallelOldGC   對Full GC啓用並行，當-XX:-UseParallelGC啓用時該項自動啓用
-XX:-UseSerialGC    啓用串行GC
-XX:+UseThreadPriorities    啓用本地線程優先級
-XX:-UseG1GC    啓用G1的GC
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3.3.2 key-value類型

此類參數，格式：-XX:<name>=<value>表示屬性name的值爲value。在性能調優和調試監測時，會常常用到。

• 性能調優

性能調優時，主要是對JVM的內存分配狀況的調優，包括堆大小，年輕代大小，年輕年老代比例等等。

-XX:LargePageSizeInBytes=4m 設置用於Java堆的大頁面尺寸
-XX:MaxHeapFreeRatio=70 GC後java堆中空閒量佔的最大比例
-XX:MaxNewSize=size 新生成對象能佔用內存的最大值
-XX:MaxPermSize=64m 老生代對象能佔用內存的最大值
-XX:MinHeapFreeRatio=40 GC後java堆中空閒量佔的最小比例
-XX:NewRatio=2  新生代內存容量與老生代內存容量的比例
-XX:NewSize=2.125m  新生代對象生成時佔用內存的默認值
-XX:ReservedCodeCacheSize=32m   保留代碼佔用的內存容量
-XX:ThreadStackSize=512 設置線程棧大小，若爲0則使用系統默認值
-XX:+UseLargePages  使用大頁面內存
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• 調試監測

在須要對應用進行監測，特別是觀察GC狀況，OOM後檢查問題等。

-XX:-CITime 打印消耗在JIT編譯的時間
-XX:ErrorFile=./hs_err_pid<pid>.log 保存錯誤日誌或者數據到文件中
-XX:-ExtendedDTraceProbes   開啓solaris特有的dtrace探針
-XX:HeapDumpPath=./java_pid<pid>.hprof  指定導出堆信息時的路徑或文件名
-XX:-HeapDumpOnOutOfMemoryError 當首次遭遇OOM時導出此時堆中相關信息
-XX:OnError="<cmd args>;<cmd args>" 出現致命ERROR以後運行自定義命令
-XX:OnOutOfMemoryError="<cmd args>;<cmd args>"  當首次遭遇OOM時執行自定義命令
-XX:-PrintClassHistogram    遇到Ctrl-Break後打印類實例的柱狀信息，與jmap -histo功能相同
-XX:-PrintConcurrentLocks   遇到Ctrl-Break後打印併發鎖的相關信息，與jstack -l功能相同
-XX:-PrintCommandLineFlags  打印在命令行中出現過的標記
-XX:-PrintCompilation   當一個方法被編譯時打印相關信息
-XX:-PrintGC    每次GC時打印相關信息
-XX:-PrintGC Details    每次GC時打印詳細信息
-XX:-PrintGCTimeStamps  打印每次GC的時間戳
-XX:-TraceClassLoading  跟蹤類的加載信息
-XX:-TraceClassLoadingPreorder  跟蹤被引用到的全部類的加載信息
-XX:-TraceClassResolution   跟蹤常量池
-XX:-TraceClassUnloading    跟蹤類的卸載信息
-XX:-TraceLoaderConstraints 跟蹤類加載器約束的相關信息
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4 經常使用java應用啓動參數

通過前面幾個章節的介紹，你們應該對java的啓動參數（JVM參數）有必定的瞭解，但參數太多了，不可能把全部參數都得記住，有須要時，建議你們看-help或者看官網說明來查閱。不少時候，咱們只須要記住幾個經常使用的便可。下面總結一下經常使用的JVM參數。

4.1 經常使用標準參數

• -version，場景：想查看JDK版本，java -version。
• -D<名稱>=<值>，場景:maven跳過單元測試，使用java -Dmaven.test.skip=true,
• -cp或-classpath, 場景：設置須要加載的jar包位置，使用java -cp lib/test.jar com.test.TestMain
• -verbose:gc, 場景：輸出GC詳細信息

4.2 經常使用X參數

• -Xms<size>和-Xmx<size>，場景：因爲內存不足發生oom，調大堆大小，如設置爲1G，能夠java -Xms1024m -Xmx1024m，一般爲了不頻繁發生GC，-Xms和-Xmx設置爲一致。
• -Xss<size>，場景：線程操做數及局部變量多，把線程棧的大小調大，能夠java -Xss1024k
• -Xmn<size>，場景：年輕代大小設置爲512m，能夠java -Xmn512m
• -Xloggc:file，場景：將每次GC事件的相關狀況記錄到一個文件中以便於後續分析，能夠java -Xloggc:logs/gc.log

4.3 經常使用XX參數

打印GC相關的內容，包括堆狀況，GC詳情，GC時間，發生OOM時，生成快照，發生錯誤是記錄錯誤日誌等，以下：

• -XX:+PrintHeapAtGC
• -XX:+PrintGCDetails
• -XX:+PrintGCDateStamps
• -XX:+PrintGCTimeStamps
• -XX:+PrintTenuringDistribution
• -XX:+PrintGCApplicationStoppedTime
• -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
• -XX:HeapDumpPath=logs/heapdump.hprof，發生OOM時，dump出快照到文件heapdump.hprof中。
• -XX:ErrorFile=logs/java_error_%p.log，發生JVM錯誤時，把日誌輸出到java_error_%p.log中。

以上參數均是使用度很高的參數，在使用java命令啓動應用時，能夠把這些參數加上，以便於後續調優與問題診斷。

5 總結

簡單的java啓動命令，使用起來原來這麼複雜，固然通常來講，只使用java或java -jar來按默認值啓動應用，也不會有太大問題。只是涉及到調優、監測、診斷時，瞭解這些參數，無疑是高級程序員必要的技能。但願經過本文，你們對java命令及參數能夠作到心中有數。

參考資料

• JDK工具參考文檔：https://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/tools/unix

相關閱讀

• 《java應用監測(1)-java程序員應該知道的應用監測技術》：https://juejin.im/post/5d5fde94f265da03d42fae8b