二十四、性能监控与调优概述
1、背景说明
1.1、生产环境中的问题
- 生产环境发生内存溢出该如何处理？
- 生产环境应该给服务器分配多少内存合适？
- 如何对垃圾回收器的性能进行调优？
- 生产环境CPU负载飙高该如何处理？
- 生产环境应该给应用分配多少线程合适？
- 不加log，如何确定请求是否执行了某一行代码？
- 不加log，如何实时查看某个方法的入参与返回值？
1.2、为什么要调优？
- 防止出现OOM
- 解决OOM
- 减少Full GC出现的频率
1.3、不同阶段的考虑
- 上线前
- 项目运行阶段
- 线上出现OOM
2、调优的概述
2.1、监控的依据
- 运行日志
- 异常堆栈
- GC日志
- 线程快照
- 堆转储快照
2.2、调优的大方向
- 合理的编写代码
- 充分并合理的使用硬件资源
- 合理的进行JVM调优
3、性能优化的步骤
第一步（发现问题）：性能监控
一种以非强行或者入侵方式收集或查看应用运行性能数据的活动。监控通常是指一种在生产、质量评估或者开发环境下实施的带有预防或主动性的活动。当应用相关干系人提出性能问题却没有提供足够多的线索时，首先我们需要进行性能监控，随后是性能分析。
- GC频繁
- CPU load过高
- OOM
- 内存泄露
- 死锁
- 程序相应时间较长
第二步（排查问题）：性能分析
一种以侵入方式收集运行性能问题的答复结果，它会影响应用的吞吐量或响应性。性能分析是针对性能问题的答复结果，关注的范围通常比性能监控更加集中。性能分析很少在生产环境下进行，通常是在质量评估、系统测试或者开发环境下进行，是性能监控之后的步骤。
- 打印GC日志，通过GCviewer或者gceasy来分析日志信息
- 灵活运用命令行工具，jstack、jmap、jinfo等
- dump出堆文件，使用内存分析工具分析文件
- 使用阿里Arthas或jconsole，JVisualVM来实时查看JVM状态
- jstack查看堆栈信息
第三步（解决问题）：性能调优
一种为改善应用响应性或吞吐量而更改参数、源代码、属性配置的活动，性能调优是在性能监控、性能分析之后的活动。
性能调优的目的：减少GC的频率，以较少的内存获取更大的吞吐量和更低的延迟
- 适当增加内存，根据业务背景选择垃圾回收器
- 优化代码，控制内存使用
- 增加机器，分散节点压力
- 合理设置线程池线程数量
- 使用中间件提高程序效率，比如缓存，消息队列等
4、性能指标/测试指标
- 停顿时间（或响应时间）
提交请求和返回请求的响应之间使用的时间，一般比较关注响应时间。
常用操作的响应时间列表
在垃圾回收环节中，暂停时间：执行垃圾收集时，程序的工作线程被暂停的时间。 -XX:MaxGCPauseMills
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吞吐量
-
对单位时间内完成的工作量（请求）的度量
-
在GC中：运行用户代码的时间占总运行时间的比例（总运行时间：程序运行时间+内存回收的时间）吞吐量为1-1/(1+n)。-XX:GCTimeRatio=n
-
并发数
同一时刻，对服务器有实际交互的请求数。
1000个人同时在线，估计并发数在5%-15%之间，也就是同时并发量：50-150之间。
- 内存占用
Java堆区所占的内存大小
- 相互间的关系
以高速公路通行状况为例。
- 吞吐量：每天通过高速公路收费站的数量的数目（也可以理解为收费站收取的高速费）
- 并发数：高速公路上正在行驶的车辆的数目
- 相应时间：车速
车少，车速快，收费少 ----> 并发数少，响应时间快，吞吐量小
车适当增多，车速较快，收费较多 ----> 并发数适合，响应时间较快，吞吐量较大
车过多，车速慢，收费少 ----> 并发数过多，响应时间慢，吞吐量小