Linux服务器上Java应用如何调优

Linux服务器上Java应用调优实战指南

一 目标与总体思路

• 明确优化目标：降低GC停顿、提升吞吐、避免OOM、减少CPU毛刺与线程争用。
• 建立可观测性：打开GC日志、采集堆转储、使用性能剖析与系统监控，以数据驱动调优迭代。
• 分层治理：优先做应用与JVM，再做容器/系统/网络/存储，避免一次性大改。
• 变更可控：小步灰度、回滚预案、保留基线（GC日志、火焰图、关键指标）便于对比。

二 快速定位与监控

• Linux与JDK自带工具
  • 进程与线程：top -H -p $(pgrep java)；查看CPU占用、线程数、上下文切换。
  • GC与内存：jstat -gc/-class ；观察YGC/FGC次数与耗时、类加载。
  • 堆与泄漏：jmap -dump:format=b,file=heap.hprof ；用MAT分析泄漏与大对象。
  • 实时诊断：jstack 抓取线程栈，排查死锁/阻塞/长时间运行任务。
• 可视化与剖析
  • VisualVM/JProfiler做CPU热点、内存分配、线程分析；对线上慎用重采样，优先低开销采样或Arthas在线诊断。
• 关键指标
  • GC：YGC/FGC频率与时延、晋升速率、并发标记耗时。
  • 内存：堆各代使用曲线、元空间使用、Direct Memory、对象生命周期。
  • 线程：RUNNABLE/WAITING比例、锁竞争与阻塞、线程池队列积压。
  • 系统：CPU利用率、负载、上下文切换、磁盘IO与swap、网络时延与丢包。

三 JVM调优要点

• 基础内存与栈
  • 将堆设为固定大小：-Xms与**-Xmx一致（如-Xms4g -Xmx4g**），避免运行期扩缩容抖动。
  • 年轻代：用**-Xmn设置为堆的1/3～1/2**（如4G堆可设**-Xmn2g**），在吞吐与停顿间取平衡。
  • 元空间（Java 8+）：设置上限防止无限扩张，如**-XX:MetaspaceSize=256m -XX:MaxMetaspaceSize=256m**。
  • 线程栈：根据调用深度与本地库需求设置**-Xss**（如**-Xss256k**），避免过大占用内存或过小栈溢出。
• 垃圾收集器选择与取舍
  • 低延迟优先：使用G1 GC（如**-XX:+UseG1GC**），配合目标停顿时间（如**-XX:MaxGCPauseMillis=200**）与区域大小（如**-XX:G1HeapRegionSize=16m**）。
  • 高吞吐/大堆传统场景：可考虑Parallel GC（吞吐量优先，停顿相对更长）。
  • 旧应用仍在用CMS时，需充分压测并关注并发模式失败与碎片问题。
• GC日志与诊断必备
  • 打开结构化GC日志并落盘，便于回溯分析：
    • -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCDateStamps -Xloggc:/opt/app/logs/gc-%t.log
    • 建议同时开启日志轮转与保留策略，避免磁盘被占满。
• 常见风险与规避
  • 避免swap：保证物理内存充足，GC期间换页会显著放大停顿。
  • 避免堆过小导致频繁GC或过大导致单次停顿过长；避免对象过早晋升引发Full GC。
  • 谨慎使用对象池（易引入泄漏与并发问题），优先减少临时对象与优化分配路径。

四 操作系统与容器层面优化

• 资源与容器
  • 为容器设置内存/CPU限额并预留安全余量；避免容器内存超额被OOM Killer终止。
  • 设置合理的JVM堆上限，通常不超过容器可用内存的70%～80%，其余留给元空间、Direct Memory、线程栈、Native库与OS。
• 文件描述符与网络
  • 提升ulimit -n（如65536或更高），避免“Too many open files”。
  • 高并发服务优化内核网络栈（如somaxconn、backlog、tcp_tw_reuse等）与连接复用/长连接。
• 存储与异步IO
  • 日志与数据写入尽量异步、批量、顺序写；减少fsync频率与锁竞争。
  • 合理使用缓存（本地/分布式）降低后端IO压力。

五 参数示例与落地步骤

• 示例一 低延迟Web服务（JDK 11，容器/主机8核16G，堆8G）
  • 建议：
    • -Xms8g -Xmx8g -Xss256k
    • -XX:MetaspaceSize=256m -XX:MaxMetaspaceSize=256m
    • -XX:+UseG1GC -XX:MaxGCPauseMillis=200 -XX:G1HeapRegionSize=16m
    • -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCDateStamps -Xloggc:/opt/app/logs/gc-%t.log
• 示例二 高吞吐批处理（堆16G，容忍更长停顿）
  • 建议：
    • -Xms16g -Xmx16g
    • -XX:+UseParallelGC（或根据压测选择G1并放宽停顿目标）
    • -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCDateStamps -Xloggc:/opt/app/logs/gc-%t.log
• 落地步骤
  • 建立基线：采集GC日志、线程栈、火焰图、关键业务指标各至少15～30分钟。
  • 设定目标：如P95停顿<200ms、YGC<10ms、无Full GC、CPU利用率健康。
  • 单变量迭代：每次只调整1～2个参数，对比前后指标与GC日志。
  • 压测与回归：在预发/灰度环境进行峰值与长稳压测，观察晋升速率、并发标记、Full GC与业务SLA。
  • 线上观察与回滚：监控错误率、延迟、吞吐、线程池队列；异常即回滚并保留现场（GC日志/堆转储）复盘。