Partage de technologie

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introduction

La machine virtuelle Java (JVM) est le composant principal de la plate-forme Java, qui permet aux programmes Java de s'exécuter sur toutes les plates-formes. La JVM est non seulement responsable de l'exécution du bytecode Java, mais gère également des tâches clés telles que l'allocation de mémoire et le garbage collection. Une compréhension approfondie du fonctionnement de la JVM est essentielle pour un réglage efficace des performances. Cet article présentera en détail le principe de fonctionnement de la JVM, y compris le modèle de mémoire, le mécanisme de récupération de place, et partagera quelques techniques pratiques de réglage des performances de la JVM.

Comment fonctionne la JVM

1.Architecture JVM

La JVM se compose principalement des parties suivantes :

• Chargeur de classe: Responsable du chargement des fichiers de classe Java dans la JVM.
• Zone de données d'exécution: Y compris la zone de méthode, le tas, le compteur de programme, la pile de machine virtuelle et la pile de méthodes locale.
• Moteur d'exécution: Responsable de l’exécution des instructions de bytecode.
• Interface native: Permet au code Java d'interagir avec des programmes écrits dans d'autres langages.

2. Modèle de mémoire

Le modèle de mémoire JVM est principalement divisé dans les domaines suivants :

• Zone de méthode: stocke les informations de classe, les constantes, les variables statiques, etc. qui ont été chargées par la machine virtuelle.
• Tas: Stocke les instances d'objets et les tableaux. Il s'agit de la zone de données d'exécution de la JVM et de la zone principale de garbage collection.
• Compteur de programme: Indicateur de numéro de ligne du bytecode exécuté par le thread courant.
• Pile de machines virtuelles: Lorsque chaque méthode est exécutée, un cadre de pile sera créé pour stocker des informations telles que les variables locales, les piles d'opérations et les liens dynamiques.
• Pile de méthodes natives: Utilisé pour prendre en charge l'exécution de méthodes locales.

3. Mécanisme de collecte des déchets

Le mécanisme de récupération de place de la JVM est principalement responsable du recyclage des objets qui ne sont plus utilisés et de la libération de l'espace mémoire. La collecte des déchets est principalement divisée selon les étapes suivantes :

• Marquage: Identifiez quels objets sont accessibles, c'est-à-dire qu'il existe encore des objets référencés.
• Balayage: Récupérez l'espace mémoire occupé par tous les objets inaccessibles.
• Compactage: déplacez les objets survivants pour réduire la fragmentation de la mémoire.

Conseils d'optimisation des performances JVM

1. Choisissez le bon éboueur

La JVM fournit une variété de garbage collector, notamment :

• CPG série: Convient aux petites applications.
• Récupérateur de place parallèle (Parallel GC): Convient aux serveurs multicœurs pour améliorer le débit.
• Récupérateur de place CMS (Concurrent Mark Sweep): Minimisez le temps de pause, adapté aux applications interactives.
• Éboueur G1 (Garbage-First): Convient aux grandes quantités de mémoire, offrant des temps de pause prévisibles.

Le choix d'un garbage collector approprié en fonction des caractéristiques de l'application est la première étape du réglage des performances.

2. Ajustez la taille de la mémoire du tas

Définir correctement la taille de la mémoire tas peut améliorer l'efficacité du garbage collection. En règle générale, la mémoire tas peut être ajustée via les paramètres suivants :

• -XMS: définit la taille initiale de la mémoire tas.
• -Xmx: Définissez la taille maximale de la mémoire tas.

3. Optimiser la stratégie de collecte des déchets

• Choisissez la bonne stratégie de collecte des déchets: Vous pouvez par exemple utiliser la collecte parallèle pour la jeune génération, et la collecte CMS ou G1 pour l'ancienne génération.
• Ajuster la fréquence de collecte des déchets: réduisez la fréquence du garbage collection en définissant une taille de mémoire de tas raisonnable et en sélectionnant un garbage collector approprié.

4. Utilisez les outils de surveillance des performances JVM

JVM fournit une variété d'outils de surveillance des performances, tels que :

• console j: Utilisé pour surveiller l’état d’exécution de la JVM.
• jvisualvm: Fournit une analyse plus détaillée des performances de la JVM.
• jstat: Utilisé pour collecter les données de performances JVM.

Grâce à ces outils, l'état de fonctionnement de la JVM peut être surveillé en temps réel et les goulots d'étranglement des performances peuvent être découverts en temps opportun.

5. Optimisation au niveau du code

• Réduisez la création d’objets inutiles: Évitez de créer des objets en boucles et essayez de réutiliser des objets.
• Utiliser des objets légers: Par exemple, utilisezArrayListremplacerLinkedListPeut réduire l'utilisation de la mémoire.
• Optimiser la structure des données: Choisir la structure de données appropriée peut améliorer l'efficacité d'exécution du programme.

6. Optimisation des performances de concurrence

• Utilisation appropriée des pools de threads: évitez de créer trop de threads et utilisez des pools de threads pour réutiliser les threads.
• Réduire l'utilisation du verrouillage: les verrous réduisent les performances de concurrence et peuvent être optimisés en utilisant des structures de données sans verrou ou en réduisant la granularité des verrous.

7. Détection et traitement des fuites mémoire

• Vérifiez régulièrement les fuites de mémoire: Utilisez des outils tels que VisualVM pour vérifier régulièrement les fuites de mémoire.
• Libérer les ressources rapidement: Assurez-vous que les objets qui ne sont plus utilisés peuvent être collectés à temps.

Cas pratique : réglage des performances de la JVM

description de la scène

Supposons que nous ayons une plateforme d'achat en ligne. Les utilisateurs signalent que la page se charge lentement pendant les heures de pointe. Après une analyse préliminaire, on soupçonne qu'il s'agit d'un problème de performances de la JVM.

Étapes de réglage

1. Surveiller les performances de la JVM: utilisez jconsole pour surveiller l'utilisation du processeur, l'utilisation de la mémoire et la fréquence de récupération de place de la JVM.

2. Analyser l'utilisation de la mémoire tas: Analysez l'utilisation de la mémoire tas via jvisualvm et constatez que l'utilisation de l'ancienne génération est trop élevée.

3. Ajuster la taille de la mémoire tas: Augmentez la mémoire tas initiale de 512 Mo à 1 024 Mo et la mémoire tas maximale de 1 024 Mo à 2 048 Mo.

4. Remplacer le ramasse-miettes : remplacez le garbage collector du Parallel GC par défaut par G1 GC pour réduire les temps de pause.

5. Optimiser le code: Vérifiez le code et constatez qu'il existe des créations d'objets et des ressources inutiles qui ne sont pas publiées à temps, et optimisez-les.

6. Réglage de la concurrence: optimisez l'utilisation des threads, réduisez la concurrence entre les verrous et améliorez les performances de concurrence.

7. Surveiller à nouveau: Après le réglage, utilisez à nouveau jconsole pour surveiller les performances de la JVM et constater que l'utilisation du processeur et de la mémoire ont été améliorées et que la fréquence de récupération de place a été réduite.

Résultats de réglage

Après les étapes de réglage ci-dessus, la vitesse de chargement des pages de la plateforme d'achat en ligne pendant les heures de pointe a été considérablement améliorée et les retours des utilisateurs ont été bons.

en conclusion

Le réglage des performances de la JVM est un processus complexe qui nécessite une prise en compte approfondie de la sélection du garbage collector, de l'ajustement de la mémoire tas, de l'optimisation du code et d'autres aspects. En utilisant correctement les outils de surveillance des performances JVM et en prenant des mesures de réglage efficaces, les performances des applications Java peuvent être considérablement améliorées.

Heure des questions

1. demander: Comment déterminer la taille de la mémoire tas de la JVM ? répondre : La détermination de la taille de la mémoire tas de la JVM doit être prise en compte de manière globale en fonction des besoins en mémoire de l'application et de la mémoire physique du serveur. En règle générale, vous pouvez observer l'utilisation de la mémoire de l'application via des outils de surveillance et ajuster progressivement la taille de la mémoire tas jusqu'à ce que vous trouviez une configuration appropriée.

2. demander: Pourquoi devez-vous remplacer le garbage collector ? répondre : Différents garbage collector ont des caractéristiques de performances et des scénarios applicables différents. Le garbage collector est remplacé pour mieux répondre aux besoins de l'application, par exemple pour réduire les temps de pause ou augmenter le débit.

3. demander: Comment détecter les fuites de mémoire ? répondre : Les fuites de mémoire peuvent être détectées grâce aux outils de surveillance des performances fournis par la JVM, tels que VisualVM. En surveillant l'utilisation de la mémoire tas, si vous constatez que l'utilisation de la mémoire de certains objets continue d'augmenter et ne peut pas être récupérée, il peut y avoir une fuite de mémoire.

4. demander: À quoi devons-nous faire attention lors du réglage des performances simultanées ? répondre : L'optimisation des performances de concurrence nécessite de prêter attention à l'utilisation rationnelle des ressources des threads et d'éviter de créer trop de threads. Dans le même temps, réduire l’utilisation des verrous et optimiser la granularité des verrous sont également des clés pour améliorer les performances de concurrence.

Grâce à une compréhension approfondie des principes de fonctionnement de la JVM et à la maîtrise des techniques de réglage des performances, les développeurs peuvent optimiser plus efficacement les performances des applications Java et améliorer l'expérience utilisateur.