JVM调优的"标准参数"的各种陷阱[转]
nbfcome 2014-04-10
(截取部分)
1、-XX:+DisableExplicitGC 与 NIO的direct memory
很多人都见过JVM调优建议里使用这个参数，对吧？但是为什么要用它，什么时候应该用而什么时候用了会掉坑里呢？
首先要了解的是这个参数的作用。在Oracle/Sun JDK这个具体实现上，System.gc()的默认效果是引发一次stop-the-world的full GC，对整个GC堆做收集。有几个参数可以改变默认行为，之前发过一帖简单描述过，这里就不重复了。关键点是，用了-XX:+DisableExplicitGC参数后，System.gc()的调用就会变成一个空调用，完全不会触发任何GC（但是“函数调用”本身的开销还是存在的哦～）。
为啥要用这个参数呢？最主要的原因是为了防止某些手贱的同学在代码里到处写System.gc()的调用而干扰了程序的正常运行吧。有些应用程序 本来可能正常跑一天也不会出一次full GC，但就是因为有人在代码里调用了System.gc()而不得不间歇性被暂停。也有些时候这些调用是在某些库或框架里写的，改不了它们的代码但又不想 被这些调用干扰也会用这参数。
OK。看起来这参数应该总是开着嘛。有啥坑呢？
其中一种情况是下述三个条件同时满足时会发生的：
1、应用本身在GC堆内的对象行为良好，正常情况下很久都不发生full GC；
2、应用大量使用了NIO的direct memory，经常、反复的申请DirectByteBuffer
3、使用了-XX:+DisableExplicitGC
能观察到的现象是：
import java.nio.*;
public class DisableExplicitGCDemo {
public static void main(String[] args) {
for (int i = 0; i < 100000; i++) {
ByteBuffer.allocateDirect(128);
}
System.out.println("Done");
}
}
然后编译、运行之：
/** * General-purpose phantom-reference-based cleaners. * * <p> Cleaners are a lightweight and more robust alternative to finalization. * They are lightweight because they are not created by the VM and thus do not * require a JNI upcall to be created, and because their cleanup code is * invoked directly by the reference-handler thread rather than by the * finalizer thread. They are more robust because they use phantom references, * the weakest type of reference object, thereby avoiding the nasty ordering * problems inherent to finalization. * * <p> A cleaner tracks a referent object and encapsulates a thunk of arbitrary * cleanup code. Some time after the GC detects that a cleaner's referent has * become phantom-reachable, the reference-handler thread will run the cleaner. * Cleaners may also be invoked directly; they are thread safe and ensure that * they run their thunks at most once. * * <p> Cleaners are not a replacement for finalization. They should be used * only when the cleanup code is extremely simple and straightforward. * Nontrivial cleaners are inadvisable since they risk blocking the * reference-handler thread and delaying further cleanup and finalization. * * * @author Mark Reinhold * @version %I%, %E% */
重点是这两句："A cleaner tracks a referent object and encapsulates a thunk of arbitrary cleanup code. Some time after the GC detects that a cleaner's referent has become phantom-reachable, the reference-handler thread will run the cleaner."
Oracle/Sun JDK 6中的HotSpot VM只会在old gen GC（full GC/major GC或者concurrent GC都算）的时候才会对old gen中的对象做reference processing，而在young GC/minor GC时只会对young gen里的对象做reference processing。
（死在young gen中的DirectByteBuffer对象会在young GC时被处理的例子，请参考这里：https://gist.github.com/1614952）
也就是说，做full GC的话会对old gen做reference processing，进而能触发Cleaner对已死的DirectByteBuffer对象做清理工作。而如果很长一段时间里没做过GC或者只做了 young GC的话则不会在old gen触发Cleaner的工作，那么就可能让本来已经死了的、但已经晋升到old gen的DirectByteBuffer关联的native memory得不到及时释放。
3、为DirectByteBuffer分配空间过程中会显式调用System.gc()，以期通过full GC来强迫已经无用的DirectByteBuffer对象释放掉它们关联的native memory：
// These methods should be called whenever direct memory is allocated or
// freed. They allow the user to control the amount of direct memory
// which a process may access. All sizes are specified in bytes.
static void reserveMemory(long size) {
synchronized (Bits.class) {
if (!memoryLimitSet && VM.isBooted()) {
maxMemory = VM.maxDirectMemory();
memoryLimitSet = true;
}
if (size <= maxMemory - reservedMemory) {
reservedMemory += size;
return;
}
}
System.gc();
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException x) {
// Restore interrupt status
Thread.currentThread().interrupt();
}
synchronized (Bits.class) {
if (reservedMemory + size > maxMemory)
throw new OutOfMemoryError("Direct buffer memory");
reservedMemory += size;
}
}
这几个实现特征使得Oracle/Sun JDK 6依赖于System.gc()触发GC来保证DirectByteMemory的清理工作能及时完成。如果打开了 -XX:+DisableExplicitGC，清理工作就可能得不到及时完成，于是就有机会见到direct memory的OOM，也就是上面的例子演示的情况。我们这边在实际生产环境中确实遇到过这样的问题。
教训是：如果你在使用Oracle/Sun JDK 6，应用里有任何地方用了direct memory，那么使用-XX:+DisableExplicitGC要小心。如果用了该参数而且遇到direct memory的OOM，可以尝试去掉该参数看是否能避开这种OOM。如果担心System.gc()调用造成full GC频繁，可以尝试下面提到 -XX:+ExplicitGCInvokesConcurrent 参数
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2、-XX:+DisableExplicitGC 与 Remote Method Invocation (RMI) 与 -Dsun.rmi.dgc.{server|client}.gcInterval=
看了上一个例子有没有觉得-XX:+DisableExplicitGC参数用起来很危险？那干脆完全不要用这个参数吧。又有什么坑呢？
前段时间有个应用的开发来抱怨，说某次升级JDK之前那应用的GC状况都很好，很长时间都不会发生full GC，但升级后发现每一小时左右就会发生一次。经过对比发现，升级的同时也吧启动参数改了，把原本有的-XX:+DisableExplicitGC给去掉了。
观察到的日志有明显特征。一位同事表示：
who call system.gc :
sun.misc.GC$Daemon.run(GC.java:92)
预发机没什么流量，也会每一小时一次Full GC
频率正好是一小时一次
// A user-settable upper limit on the maximum amount of allocatable direct
// buffer memory. This value may be changed during VM initialization if
// "java" is launched with "-XX:MaxDirectMemorySize=<size>".
//
// The initial value of this field is arbitrary; during JRE initialization
// it will be reset to the value specified on the command line, if any,
// otherwise to Runtime.getRuntime().maxMemory().
//
private static long directMemory = 64 * 1024 * 1024;
// If this method is invoked during VM initialization, it initializes the
// maximum amount of allocatable direct buffer memory (in bytes) from the
// system property sun.nio.MaxDirectMemorySize. The system property will
// be removed when it is accessed.
//
// If this method is invoked after the VM is booted, it returns the
// maximum amount of allocatable direct buffer memory.
//
public static long maxDirectMemory() {
if (booted)
return directMemory;
Properties p = System.getProperties();
String s = (String)p.remove("sun.nio.MaxDirectMemorySize");
System.setProperties(p);
if (s != null) {
if (s.equals("-1")) {
// -XX:MaxDirectMemorySize not given, take default
directMemory = Runtime.getRuntime().maxMemory();
} else {
long l = Long.parseLong(s);
if (l > -1)
directMemory = l;
}
}
return directMemory;
}
（代码里原本的注释有个写错的地方，上面有修正）
当MaxDirectMemorySize参数没被显式设置时它的值就是-1，在Java类库初始化时maxDirectMemory()被java.lang.System的静态构造器调用，走的路径就是这条：
if (s.equals("-1")) {
// -XX:MaxDirectMemorySize not given, take default
directMemory = Runtime.getRuntime().maxMemory();
}
而Runtime.maxMemory()在HotSpot VM里的实现是：
public class Foo {
private int value;
public int getValue() {
return this.value;
}
}
关键点是：
1、必须是成员方法；静态方法不行
2、返回值类型必须是引用类型或者int，其它都不算
3、方法体的代码必须满足aload_0; getfield #index; areturn或ireturn这样的模式。
留意：方法名是什么都没关系，是不是get、is、has开头都不重要。
那么这俩有啥问题？
取自JDK 6 update 27：
![JVM调优的标准参数的各种陷阱[转]](https://cdn.ancii.com/article/image/v1/WF/NX/4j/j4NFXW14n3KZuUR6mj1qAMAQjesxElNrCuuvnf0D42DmO2K3AcVikU3FDe7ZoYYzpHzplznEwyyWFquZKP6kJw.png "JVM调优的标准参数的各种陷阱[转]")
- product(bool, UseFastEmptyMethods, true, \
- "Use fast method entry code for empty methods") \
- \
- product(bool, UseFastAccessorMethods, true, \
- "Use fast method entry code for accessor methods") \
看到这俩参数的默认值都是true了么？也就是说，在Oracle/Sun JDK 6上设置这参数其实也是没意义的，跟默认一样，一直到最新的JDK 6 update 29都是如此。
不过在Oracle/Sun JDK 7里，情况有变化。
Bug ID: 6385687 UseFastEmptyMethods/UseFastAccessorMethods considered harmful
在上述bug对应的代码变更后，这俩参数的默认值改为了false。
本来想多写点这块的…算，还是长话短说。
Oracle JDK 7里的HotSpot VM已经开始有比较好的多层编译（tiered compilation）支持，可以预见在不久的将来该模式将成为HotSpot VM默认的执行模式。当前该模式尚未默认开启；可以通过 -XX:+TieredCompilation 来开启。
有趣的是，在使用多层编译模式时，如果UseFastAccessorMethods/UseFastEmptyMethods是开着的，有些多态方法调用点的性能反而会显著下降。所以，为了适应多层编译模式，JDK 7里这两个参数的默认值就被改为false了。
在邮件列表上有过相关讨论：review for 6385687: UseFastEmptyMethods/UseFastAccessorMethods considered harmful
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