CentOS中Java性能优化技巧

CentOS上Java性能优化实用指南

一 系统层优化

• 内核网络栈与连接管理：在 /etc/sysctl.conf 中优化 TCP 与连接队列，示例参数与说明如下（按业务压测微调）：
  • 启用端口复用与快速回收：net.ipv4.tcp_tw_reuse=1；在部分内核版本上 tcp_tw_recycle 可能带来副作用，生产环境建议慎用或设为 0。
  • 缩短 TIME_WAIT 超时：net.ipv4.tcp_fin_timeout=30。
  • 启用长连接保活：net.ipv4.tcp_keepalive_time=1200。
  • 扩大本地端口与连接队列：net.ipv4.ip_local_port_range=1024 65535；net.core.somaxconn=1024；net.ipv4.tcp_max_syn_backlog=8192；net.core.netdev_max_backlog=2000。
  • 启用 syncookies 抵御 SYN Flood：net.ipv4.tcp_syncookies=1。
  • 应用生效：执行 sysctl -p。
• 内存与虚拟内存：降低交换倾向以减少抖动，设置 vm.swappiness=10（范围 0–100，值越小越倾向使用物理内存）。
• 文件系统与挂载：优先使用 ext4/XFS；对日志与高读场景启用 noatime 挂载选项以减少元数据写入。
• 资源限制与服务：提升进程可打开文件数（如 nofile）、最大进程数（nproc）；关闭不需要的自启服务，减少资源争用。

二 JVM层优化

• 堆与元空间：将 -Xms 与 -Xmx 设为相同值（如 -Xms8g -Xmx8g）以避免运行期扩缩堆带来的停顿；根据应用需要设置 -XX:MetaspaceSize 与 -XX:MaxMetaspaceSize 避免元空间反复扩容。
• 垃圾回收器选择：
  • 低延迟优先：使用 G1GC（如 -XX:+UseG1GC），适合大堆与可容忍秒级停顿的场景。
  • 高吞吐/传统场景：使用 Parallel GC（吞吐量优先）。
  • 注意：新版本 JDK 已移除 CMS，不建议在新项目中使用 CMS 相关参数。
• GC日志与诊断：开启关键日志用于事后分析，例如：
  • -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCDateStamps -XX:+PrintGCTimeStamps -Xloggc:/opt/app/logs/gc-%t.log -XX:+UseGCLogFileRotation -XX:NumberOfGCLogFiles=5 -XX:GCLogFileSize=100M -XX:+PrintGCApplicationStoppedTime。
• JIT 与启动：避免盲目使用 -Xcomp（可能导致启动变慢）；可启用 -XX:+TieredCompilation 获取更好的编译平衡；类数据共享可用 -XX:+UseSharedSpaces（或 -Xshare:on，视 JDK 版本而定）。
• 容器与 cgroups：在容器/受限内存环境，设置 -XX:+UseContainerSupport（JDK 8u191+），并让 -Xmx 不超过容器内存上限，预留堆外与元空间空间。

三 中间件与Web容器优化（以Tomcat为例）

• I/O 模型：使用 NIO/NIO2 连接器以提升并发与可伸缩性。
• 并发与队列：合理设置线程与等待队列，例如 maxThreads=“500”、acceptCount=“100”；如配置支持，可设置 maxQueueSize=“200” 以缓冲突发流量。
• 协议精简：不需要时关闭 AJP 连接器，减少攻击面与资源占用。
• 连接复用：设置 maxKeepAliveRequests=“100” 等，平衡长连接与端口占用。

四 应用与数据库层优化

• 连接池：使用高性能连接池（如 HikariCP），合理设置最小/最大连接数、超时与验证查询，避免连接风暴与泄漏。
• 缓存：引入 Redis/Memcached 缓存热点数据，降低数据库压力与网络往返。
• 异步与非阻塞：在 I/O 密集与高并发场景采用 异步编程（如 Spring WebFlux/Netty），提升吞吐与资源利用率。
• 代码与并发：减少临时对象创建、重用对象；选择高效数据结构（如 ArrayList/ConcurrentHashMap）；避免锁竞争与阻塞操作。
• SQL 与索引：优化慢查询、合理使用索引与批量操作，减少全表扫描与锁等待。

五 监控 压测与变更流程

• 系统监控：使用 vmstat、htop、iostat 观察 CPU、内存、I/O 与负载；结合 netstat/ss 检查连接状态与端口占用。
• JVM 监控与分析：通过 JMX/VisualVM 观察堆、线程与 GC 行为；使用 jstack/jmap 定位线程与内存问题；对 OOM/长停顿，结合 GC 日志与 MAT 分析堆转储。
• 版本与基础环境：优先选择 JDK 17/21 等 LTS 版本获取性能与安全性改进；确保 JAVA_HOME/JRE_HOME/CLASSPATH 配置正确。
• 压测与回放：使用 Apache JMeter 进行容量与稳定性压测，验证参数有效性；优化前后对比 P95/P99 延迟、吞吐、GC 停顿 等关键指标。
• 变更流程：任何参数调整先在测试环境验证，灰度发布，保留回滚方案；对生产变更做好 备份与监控告警。