Berbagi teknologi

한어Русский языкEnglishFrançaisIndonesianSanskrit日本語DeutschPortuguêsΕλληνικάespañolItalianoSuomalainenLatina

perkenalan

Java Virtual Machine (JVM) adalah komponen inti platform Java, yang memungkinkan program Java berjalan lintas platform. JVM tidak hanya bertanggung jawab untuk mengeksekusi bytecode Java, tetapi juga mengelola tugas-tugas penting seperti alokasi memori dan pengumpulan sampah. Pemahaman mendalam tentang cara kerja JVM sangat penting untuk penyesuaian kinerja yang efektif. Artikel ini akan memperkenalkan prinsip kerja JVM secara detail, termasuk model memori, mekanisme pengumpulan sampah, dan berbagi beberapa teknik penyetelan kinerja JVM praktis.

Bagaimana JVM bekerja

1. Arsitektur JVM

JVM terutama terdiri dari bagian-bagian berikut:

• Pemuat Kelas: Bertanggung jawab untuk memuat file kelas Java ke JVM.
• Area Data Waktu Proses: Termasuk area metode, heap, penghitung program, tumpukan mesin virtual, dan tumpukan metode lokal.
• Mesin Eksekusi: Bertanggung jawab untuk mengeksekusi instruksi bytecode.
• Antarmuka Asli: Memungkinkan kode Java berinteraksi dengan program yang ditulis dalam bahasa lain.

2. Model memori

Model memori JVM terutama dibagi menjadi beberapa area berikut:

• Bidang Metode: Menyimpan informasi kelas, konstanta, variabel statis, dll. yang telah dimuat oleh mesin virtual.
• Tumpukan: Menyimpan instance objek dan array. Ini adalah area data runtime JVM dan area utama untuk pengumpulan sampah.
• Penghitung Program: Indikator nomor baris bytecode yang dieksekusi oleh thread saat ini.
• Tumpukan VM: Ketika setiap metode dijalankan, bingkai tumpukan akan dibuat untuk menyimpan informasi seperti variabel lokal, tumpukan operasi, dan tautan dinamis.
• Tumpukan Metode Asli: Digunakan untuk mendukung eksekusi metode lokal.

3. Mekanisme pengumpulan sampah

Mekanisme pengumpulan sampah JVM terutama bertanggung jawab untuk mendaur ulang objek yang tidak lagi digunakan dan melepaskan ruang memori. Pengumpulan sampah pada dasarnya dibagi menjadi beberapa langkah berikut:

• Menandai: Mengidentifikasi objek mana yang terjangkau, yaitu masih ada objek yang direferensikan.
• Luas: Mendapatkan kembali ruang memori yang ditempati oleh semua objek yang tidak dapat dijangkau.
• Pemadatan: Memindahkan objek yang masih ada untuk mengurangi fragmentasi memori.

Kiat penyetelan kinerja JVM

1. Pilih pemulung yang tepat

JVM menyediakan berbagai pengumpul sampah, termasuk:

• Serial GC: Cocok untuk aplikasi kecil.
• Pengumpul sampah paralel (GC Paralel): Cocok untuk server multi-core untuk meningkatkan throughput.
• Pengumpul sampah CMS (Concurrent Mark Sweep).: Meminimalkan waktu jeda, cocok untuk aplikasi interaktif.
• G1 (Pertama Sampah) pengumpul sampah: Cocok untuk tumpukan memori yang besar, memberikan waktu jeda yang dapat diprediksi.

Memilih pengumpul sampah yang sesuai berdasarkan karakteristik aplikasi adalah langkah pertama dalam penyesuaian kinerja.

2. Sesuaikan ukuran memori heap

Mengatur ukuran memori heap dengan benar dapat meningkatkan efisiensi pengumpulan sampah. Biasanya, memori heap dapat disetel melalui parameter berikut:

• -XMS: Mengatur ukuran memori heap awal.
• -Xmx: Mengatur ukuran memori heap maksimum.

3. Optimalkan strategi pengumpulan sampah

• Pilih strategi pengumpulan sampah yang tepat: Misalnya, Anda dapat menggunakan koleksi paralel untuk generasi muda, dan koleksi CMS atau G1 untuk generasi lama.
• Sesuaikan frekuensi pengumpulan sampah: Kurangi frekuensi pengumpulan sampah dengan mengatur ukuran memori heap yang wajar dan memilih pengumpul sampah yang sesuai.

4. Gunakan alat pemantauan kinerja JVM

JVM menyediakan berbagai alat pemantauan kinerja, seperti:

• konsol j: Digunakan untuk memantau status JVM yang sedang berjalan.
• jvisualvm: Memberikan analisis kinerja JVM yang lebih rinci.
• jstat: Digunakan untuk mengumpulkan data kinerja JVM.

Melalui alat ini, status JVM yang berjalan dapat dipantau secara real time dan hambatan kinerja dapat ditemukan secara tepat waktu.

5. Optimasi tingkat kode

• Kurangi pembuatan objek yang tidak perlu: Hindari membuat objek secara berulang dan coba gunakan kembali objek.
• Gunakan benda ringan: Misalnya, gunakanArrayListmenggantiLinkedListDapat mengurangi penggunaan memori.
• Optimalkan struktur data: Memilih struktur data yang sesuai dapat meningkatkan efisiensi eksekusi program.

6. Penyetelan kinerja konkurensi

• Penggunaan kumpulan thread dengan benar: Hindari membuat terlalu banyak thread dan gunakan kumpulan thread untuk menggunakan kembali thread.
• Kurangi penggunaan kunci: Kunci mengurangi kinerja konkurensi dan dapat dioptimalkan dengan menggunakan struktur data bebas kunci atau mengurangi granularitas kunci.

7. Deteksi dan pemrosesan kebocoran memori

• Periksa kebocoran memori secara teratur: Gunakan alat seperti VisualVM untuk memeriksa kebocoran memori secara rutin.
• Segera lepaskan sumber daya: Memastikan benda-benda yang tidak lagi digunakan dapat dikumpulkan sampahnya tepat pada waktunya.

Kasus praktis: penyetelan kinerja JVM

deskripsi adegan

Misalkan kita memiliki platform belanja online. Pengguna melaporkan bahwa halaman dimuat dengan lambat selama jam sibuk. Setelah analisis awal, diduga ada masalah kinerja JVM.

Langkah-langkah penyetelan

1. Pantau kinerja JVM: Gunakan jconsole untuk memantau penggunaan CPU, penggunaan memori, dan frekuensi pengumpulan sampah JVM.

2. Analisis penggunaan memori heap: Analisis penggunaan memori heap melalui jvisualvm dan temukan bahwa penggunaan generasi lama terlalu tinggi.

3. Sesuaikan ukuran memori tumpukan: Meningkatkan memori heap awal dari 512MB menjadi 1024MB dan memori heap maksimum dari 1024MB menjadi 2048MB.

4. Ganti pengumpul sampah: Ubah pengumpul sampah dari GC Paralel default ke GC G1 untuk mengurangi waktu jeda.

5. Optimalkan kode: Periksa kode dan temukan beberapa pembuatan objek dan sumber daya yang tidak perlu yang tidak dirilis tepat waktu, dan optimalkan.

6. Penyetelan konkurensi: Mengoptimalkan penggunaan thread, mengurangi persaingan kunci, dan meningkatkan kinerja konkurensi.

7. Pantau lagi: Setelah penyetelan, gunakan jconsole lagi untuk memantau kinerja JVM dan temukan bahwa penggunaan CPU dan penggunaan memori telah ditingkatkan, dan frekuensi pengumpulan sampah telah berkurang.

Hasil penyetelan

Setelah langkah-langkah penyesuaian di atas, kecepatan pemuatan halaman platform belanja online selama jam sibuk telah meningkat secara signifikan, dan masukan dari pengguna juga baik.

Kesimpulannya

Penyetelan kinerja JVM adalah proses kompleks yang memerlukan pertimbangan komprehensif mengenai pemilihan pengumpul sampah, penyesuaian memori tumpukan, pengoptimalan kode, dan aspek lainnya. Dengan menggunakan alat pemantauan kinerja JVM dengan benar dan mengambil tindakan penyesuaian yang efektif, kinerja aplikasi Java dapat ditingkatkan secara signifikan.

waktu bertanya

1. bertanya: Bagaimana cara menentukan ukuran memori heap JVM? menjawab : Menentukan ukuran memori heap JVM perlu dipertimbangkan secara komprehensif berdasarkan kebutuhan memori aplikasi dan memori fisik server. Biasanya, Anda dapat mengamati penggunaan memori aplikasi melalui alat pemantauan dan secara bertahap menyesuaikan ukuran memori heap hingga Anda menemukan konfigurasi yang sesuai.

2. bertanya: Mengapa Anda perlu mengganti pengumpul sampah? menjawab : Pengumpul sampah yang berbeda memiliki karakteristik kinerja dan skenario yang berbeda. Pengumpul sampah diganti agar lebih sesuai dengan kebutuhan aplikasi, misalnya untuk mengurangi waktu jeda atau meningkatkan throughput.

3. bertanya: Bagaimana cara mendeteksi kebocoran memori? menjawab : Kebocoran memori dapat dideteksi melalui alat pemantauan kinerja yang disediakan oleh JVM, seperti VisualVM. Dengan memantau penggunaan memori heap, jika Anda menemukan bahwa penggunaan memori beberapa objek terus bertambah dan sampah tidak dapat dikumpulkan, mungkin terjadi kebocoran memori.

4. bertanya: Apa yang harus kita perhatikan saat menyetel performa bersamaan? menjawab : Penyetelan kinerja konkurensi memerlukan perhatian pada penggunaan sumber daya thread secara rasional dan menghindari pembuatan terlalu banyak thread. Pada saat yang sama, mengurangi penggunaan kunci dan mengoptimalkan granularitas kunci juga merupakan kunci untuk meningkatkan kinerja konkurensi.

Dengan pemahaman mendalam tentang prinsip kerja JVM dan menguasai teknik penyetelan kinerja, pengembang dapat lebih efektif mengoptimalkan kinerja aplikasi Java dan meningkatkan pengalaman pengguna.