第8章
JDK 1.8 调优实战
掌握JDK 1.8特有的调优技巧，理解永久代到元空间的迁移，优化G1垃圾回收器性能
学习目标
- 掌握JDK 1.8特有的调优技巧和最佳实践
- 理解永久代到元空间的迁移过程和影响
- 优化G1垃圾回收器在JDK 1.8中的性能表现
- 处理JDK 1.8环境下的常见性能问题
- 制定针对JDK 1.8的完整调优策略
JDK 1.8新特性对性能的影响
JDK 1.8引入了许多重要的新特性，这些特性不仅改变了Java编程的方式，也对JVM的性能表现产生了深远影响。理解这些特性的性能特点是进行有效调优的基础。
Lambda表达式
Lambda表达式通过invokedynamic指令实现，相比匿名内部类有更好的性能表现，但需要注意闭包变量的内存占用。
Stream API
Stream提供了函数式编程能力，但过度使用可能导致性能下降，需要在可读性和性能之间找到平衡。
元空间(Metaspace)
替代永久代，使用本地内存存储类元数据，解决了永久代OOM问题，但需要重新调整内存配置策略。
性能优化要点
JDK 1.8的新特性在带来编程便利的同时，也需要我们重新审视性能调优策略。Lambda和Stream的使用需要谨慎，元空间的引入需要调整内存配置，G1垃圾回收器在JDK 1.8中也更加成熟。
永久代到元空间的迁移
JDK 1.8最重要的变化之一就是移除了永久代(PermGen)，引入了元空间(Metaspace)。这个变化对JVM的内存管理和调优策略产生了重大影响。
永久代的问题
- 固定大小限制，容易出现OutOfMemoryError: PermGen space
- 垃圾回收效率低，Full GC时才会清理永久代
- 类元数据和堆内存竞争有限的内存空间
- 动态类加载场景下容易内存溢出
元空间的优势
- 使用本地内存，理论上只受系统内存限制
- 自动扩展，减少OOM风险
- 更好的垃圾回收机制
- 支持类的动态卸载
迁移注意事项
迁移到JDK 1.8时，需要移除-XX:PermSize和-XX:MaxPermSize参数，改用-XX:MetaspaceSize和-XX:MaxMetaspaceSize。同时要监控本地内存使用情况，避免元空间无限制增长。
G1垃圾回收器调优实战
G1垃圾回收器在JDK 1.8中已经相当成熟，是大内存应用的首选垃圾回收器。G1通过将堆内存划分为多个Region，实现了低延迟的垃圾回收。
G1核心参数配置
- -XX:+UseG1GC：启用G1垃圾回收器
- -XX:MaxGCPauseMillis=200：设置最大GC停顿时间目标
- -XX:G1HeapRegionSize=16m：设置Region大小
- -XX:G1NewSizePercent=20：设置新生代最小比例
- -XX:G1MaxNewSizePercent=40：设置新生代最大比例
- -XX:G1MixedGCCountTarget=8：设置混合GC的目标次数
G1调优策略
停顿时间调优
通过调整MaxGCPauseMillis参数控制停顿时间，但不要设置过小的值，可能导致吞吐量下降。
Region大小优化
Region大小应该是2的幂次方，通常设置为堆大小的1/2000到1/2048之间。
新生代比例调整
根据应用的对象分配模式调整新生代比例，平衡Minor GC频率和停顿时间。
Lambda和Stream性能优化
JDK 1.8引入的Lambda表达式和Stream API虽然提高了代码的可读性和简洁性，但在某些场景下可能会影响性能。了解其性能特点并进行合理优化是必要的。
Lambda表达式性能特点
- 通过invokedynamic实现，首次调用有额外开销
- 相比匿名内部类，减少了类文件生成
- 闭包变量会影响内存使用
- 方法引用比Lambda表达式性能更好
Stream API优化建议
- 避免在小数据集上使用Stream，直接循环可能更快
- 合理使用并行Stream，注意线程开销
- 避免过度的中间操作链
- 使用原始类型Stream避免装箱拆箱
性能测试建议
在使用Lambda和Stream时，建议进行性能测试对比。对于性能敏感的代码路径，可以考虑使用传统的循环方式。同时要注意JIT编译器的预热效果。
实战案例代码
通过实际的代码案例，我们可以更好地理解JDK 1.8的调优技巧。以下案例涵盖了元空间监控、G1调优、Lambda性能测试等关键场景。
元空间监控
演示如何监控元空间使用情况，包括大小、使用率和GC情况的实时监控。
G1调优演示
通过实际案例展示G1垃圾回收器的参数调优过程和效果对比。
Lambda性能测试
对比Lambda表达式、方法引用和传统循环的性能差异，提供优化建议。
常见问题和解决方案
在JDK 1.8的使用过程中，开发者经常遇到一些特定的性能问题。了解这些问题的根本原因和解决方案，有助于快速定位和解决问题。
元空间相关问题
- 元空间OOM：虽然使用本地内存，但仍可能出现OOM，需要设置MaxMetaspaceSize
- 类卸载问题：动态类加载场景下，需要确保类能够正确卸载
- 内存泄漏：类加载器泄漏会导致元空间持续增长
G1性能问题
- 停顿时间超标：调整MaxGCPauseMillis和Region大小
- 吞吐量下降：平衡停顿时间和吞吐量的关系
- 内存碎片：通过混合GC清理老年代碎片
Lambda和Stream问题
- 性能下降：在小数据集或简单操作中避免使用Stream
- 内存占用高：注意闭包变量的生命周期
- 并行Stream效率低：评估并行开销和收益
JDK 1.8调优最佳实践
基于JDK 1.8的特性和实际项目经验，总结出以下调优最佳实践，帮助开发者在实际项目中应用这些技术。
参数配置
- 移除PermGen相关参数
- 设置合适的MetaspaceSize
- 选择合适的垃圾回收器
- 配置G1相关参数
监控指标
- 元空间使用率和增长趋势
- G1 GC的停顿时间分布
- Lambda和Stream的性能影响
- 类加载和卸载情况
调优工具
- JProfiler监控元空间
- GCViewer分析G1日志
- JMH进行性能基准测试
- Arthas实时诊断问题