Java运行在Linux上如何调优

Java 在 Linux 上的调优实践指南

一 基线评估与监控

• 建立可观测性：先用系统命令与 JDK 工具摸清现状，再决定调优方向。
  • 系统层：用 top -c -p 观察进程 CPU、命令行；用 ps aux | grep java 快速筛查进程与参数。
  • JVM 层：用 jps 定位 Java PID；用 jstat -gc 1000 持续采样 GC 与内存分区；用 jstack 抓取线程栈排查阻塞与死锁；用 jmap -heap 查看堆配置与使用情况；用 jcmd help / GC.heap_dump / Thread.print 一站式诊断。
  • 可视化与远程：用 jconsole 或 VisualVM 监控内存、线程、类加载、CPU；远程可通过 JMX 暴露端口（示例参数：-Dcom.sun.management.jmxremote.port=8777 -Dcom.sun.management.jmxremote.ssl=false -Dcom.sun.management.jmxremote.authenticate=false），并在服务器放行端口后用本机 VisualVM 连接。
  • 指标长期化：在应用中引入 Micrometer 暴露 Prometheus 指标端点，配合 Prometheus/Grafana 做容量与 SLO 观测。

二 JVM 参数与 GC 调优

• 堆与基础
  • 设置 -Xms 与 -Xmx 为相同值（如 -Xms4g -Xmx4g）以避免运行期扩缩堆带来的抖动；确保物理内存充足，避免发生 swap（交换会显著放大 GC 停顿）。
  • 启用 -XX:+UseCompressedOops（默认开启于 64 位且堆小于约 32GB）以降低对象指针开销。
• 垃圾回收器选择与权衡
  • 低延迟优先：使用 G1 GC（如 -XX:+UseG1GC），并通过 -XX:MaxGCPauseMillis=200…500 设定目标停顿；目标过低会显著增加 CPU 与分配压力。
  • 吞吐优先：使用 Parallel GC（如 -XX:+UseParallelGC）。
  • 旧应用与特定场景：可考虑 CMS（如 -XX:+UseConcMarkSweepGC），但需充分验证与压测。
• 代际与停顿目标
  • 按需调节 -XX:NewRatio、-XX:SurvivorRatio、-XX:MaxTenuringThreshold 以平衡年轻代回收频率与对象晋升老年代的速度；配合 -XX:MaxGCPauseMillis 做“以停顿换吞吐”的权衡。
• 诊断与验证
  • 打开并持续观察 GC 日志（例如输出到文件），关注 GC 频率、停顿时间与晋升行为；每次参数变更后做 A/B 对比，确保吞吐、停顿与错误率同向优化。

三 Linux 系统层优化

• 资源与连接
  • 提高文件描述符上限：在 /etc/security/limits.conf 设置 nofile（如 65536 或更高），避免 “Too many open files”。
  • 优化网络：调大 net.core.somaxconn（全连接队列）与 net.ipv4.tcp_tw_recycle（注意在不同内核版本上的兼容性与影响），必要时增大 socket 缓冲区以减少丢包与重传。
• 内存与交换
  • 降低 vm.swappiness（如 10），让系统更倾向于回收页面缓存而非交换；设置 vm.min_free_kbytes 保证内核保留最小空闲内存，减少抖动（勿设过大）。
• 存储与 I/O
  • 优先使用 异步日志 与批量 I/O，减少同步写盘带来的线程阻塞；在条件允许时优先 数据库/缓存 而非本地磁盘做持久化与读写放大优化。

四 应用与架构层优化

• 线程与并发
  • 使用线程池管理并发，避免无界创建线程导致上下文切换激增；读多写少场景用 ReadWriteLock，优先 CAS/无锁结构降低争用；避免自旋锁空转，必要时短暂让出 CPU；统一锁顺序防止死锁；长时间任务支持中断与状态检查。
• 数据结构与算法
  • 选择合适集合（如 ArrayList/HashMap），减少临时对象与装箱拆箱；热点路径避免重复计算与过度同步。
• 缓存与 I/O
  • 建立多级缓存（本地热点 + 分布式缓存），为不同用例配置 size、TTL、淘汰策略、并发级别；谨慎引入分布式缓存的序列化与一致性开销。
• 通信与超时
  • 近实时场景优先异步；为外部调用设置超时与熔断，避免雪崩；对高延迟链路做降级与重试限流。

五 快速排障与落地步骤

• 10 分钟应急清单
  • 用 top -c -p 与 ps 确认是否为 CPU 飙升或内存吃紧；用 jstat -gc 1000 观察 GC 频率与停顿是否异常；用 jstack 检查是否存在 BLOCKED/死锁；用 jmap -heap 或 jcmd GC.heap_dump 抓取堆信息定位大对象与泄漏嫌疑；必要时用 jconsole/VisualVM 远程连入复核。
• 参数落地与验证
  • 先设定 -Xms/-Xmx 相同、-XX:+UseG1GC，再以 -XX:MaxGCPauseMillis=200…500 为起点做压测；观察 GC 日志与业务指标（RT、吞吐、错误率），逐步微调代际参数；每次变更保留配置与压测报告，形成可回溯的调优记录。