一切基于JVM（記憶體）的優化
2.1 32位作業系統與64位作業系統中JVM的對比
我們一般的開發人員，基本用的是都是32位的Windows系統，這就導緻了一個嚴重的問題即：32位windows系統對記憶體限制，下面先來看一個比較的表格：
| 作業系統 | 作業系統位數 | 記憶體限制 | 解決辦法 |
| Winxp | 32 | 4GB | 超級兔子 |
| Win7 | 32 | 4GB | 可以通過設定/PAE |
| Win2003 | 32 | 可以突破4GB達16GB | 必需要裝win2003 advanced server且要打上sp2更新檔 |
| Win7 | 64 | 無限制 | 機器能插多少記憶體，系統記憶體就能支援到多大 |
| Win2003 | 64 | 無限制 | 機器能插多少記憶體，系統記憶體就能支援到多大 |
| Linux | 64 | 無限制 | 機器能插多少記憶體，系統記憶體就能支援到多大 |
| Unix | 64 | 無限制 | 機器能插多少記憶體，系統記憶體就能支援到多大 |
上述問題解決後，我們又碰到一個新的問題，32位系統下JVM對記憶體的限制：不能突破2GB記憶體，即使你在Win2003 Advanced Server下你的機器裝有8GB-16GB的記憶體，而你的JAVA，隻能用到2GB的記憶體。
其實我一直很想推薦大家使用Linux或者是Mac作業系統的，而且要裝64位，因為必竟我們是開發用的不是打遊戲用的，而Java源自Unix歸于Unix（Linux隻是運作在PC上的Unix而己）。
是以很多開發人員運作在win32位系統上更有甚者在生産環境下都會布署win32位的系統，那麼這時你的Tomcat要優化，就要講究點技巧了。而在64位作業系統上無論是系統記憶體還是JVM都沒有受到2GB這樣的限制。
Tomcat的優化分成兩塊：
ü Tomcat啟動指令行中的優化參數即JVM優化
ü Tomcat容器自身參數的優化（這塊很像ApacheHttp Server）
這一節先要講的是Tomcat啟動指令行中的優化參數。
Tomcat首先跑在JVM之上的，因為它的啟動其實也隻是一個java指令行，首先我們需要對這個JAVA的啟動指令行進行調優。
需要注意的是：
這邊讨論的JVM優化是基于Oracle Sun的jdk1.6版有以上，其它JDK或者低版本JDK不适用。
2.2 Tomcat啟動行參數的優化
Tomcat 的啟動參數位于tomcat的安裝目錄\bin目錄下，如果你是Linux作業系統就是catalina.sh檔案，如果你是Windows作業系統那麼 你需要改動的就是catalina.bat檔案。打開該檔案，一般該檔案頭部是一堆的由##包裹着的注釋文字，找到注釋文字的最後一段如：
| # $Id: catalina.sh 522797 2007-03-27 07:10:29Z fhanik $ # ----------------------------------------------------------------------------- # OS specific support. $var _must_ be set to either true or false. |
敲入一個回車，加入如下的參數
Linux系統中tomcat的啟動參數
| export JAVA_OPTS="-server -Xms1400M -Xmx1400M -Xss512k -XX:+AggressiveOpts -XX:+UseBiasedLocking -XX:PermSize=128M -XX:MaxPermSize=256M -XX:+DisableExplicitGC -XX:MaxTenuringThreshold=31 -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:+UseParNewGC -XX:+CMSParallelRemarkEnabled -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection -XX:LargePageSizeInBytes=128m -XX:+UseFastAccessorMethods -XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly -Djava.awt.headless=true " |
Windows系統中tomcat的啟動參數
| set JAVA_OPTS=-server -Xms1400M -Xmx1400M -Xss512k -XX:+AggressiveOpts -XX:+UseBiasedLocking -XX:PermSize=128M -XX:MaxPermSize=256M -XX:+DisableExplicitGC -XX:MaxTenuringThreshold=31 -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:+UseParNewGC -XX:+CMSParallelRemarkEnabled -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection -XX:LargePageSizeInBytes=128m -XX:+UseFastAccessorMethods -XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly -Djava.awt.headless=true |
上面參數好多啊，可能有人寫到現在都沒見一個tomcat的啟動指令裡加了這麼多參數，當然，這些參數隻是我機器上的，不一定适合你，尤其是參數後的value（值）是需要根據你自己的實際情況來設定的。
參數解釋：
ü -server
我不管你什麼理由，隻要你的tomcat是運作在生産環境中的，這個參數必須給我加上
因為tomcat預設是以一種叫java –client的模式來運作的，server即意味着你的tomcat是以真實的production的模式在運作的，這也就意味着你的tomcat以 server模式運作時将擁有：更大、更高的并發處理能力，更快更強捷的JVM垃圾回收機制，可以獲得更多的負載與吞吐量。。。更。。。還有更。。。
Y給我記住啊，要不然這個-server都不加，那是要打屁股了。
ü -Xms–Xmx
即JVM記憶體設定了，把Xms與Xmx兩個值設成一樣是最優的做法，有人說Xms為最小值，Xmx為最大值不是挺好的，這樣設定還比較人性化，科學化。人性？科學？你個頭啊。
大家想一下這樣的場景：
一個系統随着并發數越來越高，它的記憶體使用情況逐漸上升，上升到最高點不能上升了，開始回落，你們不要認為這個回落就是好事情，由其是大起大落，在 記憶體回落時它付出的代價是CPU高速開始運轉進行垃圾回收，此時嚴重的甚至會造成你的系統出現“卡殼”就是你在好好的操作，突然網頁像死在那邊一樣幾秒甚 至十幾秒時間，因為JVM正在進行垃圾回收。
是以一開始我們就把這兩個設成一樣，使得Tomcat在啟動時就為最大化參數充分利用系統的效率，這個道理和jdbcconnection pool裡的minpool size與maxpool size的需要設成一個數量是一樣的原理。
如何知道我的JVM能夠使用最大值啊？拍腦袋？不行！
在設這個最大記憶體即Xmx值時請先打開一個指令行，鍵入如下的指令：
看，能夠正常顯示JDK的版本資訊，說明，這個值你能夠用。不是說32位系統下最高能夠使用2GB記憶體嗎？即：2048m，我們不防來試試
可以嗎？不可以！不要說2048m呢，我們小一點，試試1700m如何
嘿嘿，連1700m都不可以，更不要說2048m了呢，2048m隻是一個理論數值，這樣說吧我這邊有幾台機器，有的機器-Xmx1800都沒問題，有的機器最高隻能到-Xmx1500m。
是以在設這個-Xms與-Xmx值時一定一定記得先這樣測試一下，要不然直接加在tomcat啟動指令行中你的tomcat就再也起不來了，要飛是飛不了，直接成了一隻瘟貓了。
ü –Xmn
設定年輕代大小為512m。整個堆大小=年輕代大小 + 年老代大小 + 持久代大小。持久代一般固定大小為64m，是以增大年輕代後，将會減小年老代大小。此值對系統性能影響較大，Sun官方推薦配置為整個堆的3/8。
ü -Xss
是指設定每個線程的堆棧大小。這個就要依據你的程式，看一個線程 大約需要占用多少記憶體，可能會有多少線程同時運作等。一般不易設定超過1M，要不然容易出現out ofmemory。
ü -XX:+AggressiveOpts
作用如其名（aggressive），啟用這個參數，則每當JDK版本更新時，你的JVM都會使用最新加入的優化技術（如果有的話）
ü -XX:+UseBiasedLocking
啟用一個優化了的線程鎖，我們知道在我們的appserver，每個http請求就是一個線程，有的請求短有的請求長，就會有請求排隊的現象，甚至還會出現線程阻塞，這個優化了的線程鎖使得你的appserver内對線程處理自動進行最優調配。
ü -XX:PermSize=128M-XX:MaxPermSize=256M
JVM使用-XX:PermSize設定非堆記憶體初始值，預設是實體記憶體的1/64；
在資料量的很大的檔案導出時，一定要把這兩個值設定上，否則會出現記憶體溢出的錯誤。
由XX:MaxPermSize設定最大非堆記憶體的大小，預設是實體記憶體的1/4。
那麼，如果是實體記憶體4GB，那麼64分之一就是64MB，這就是PermSize預設值，也就是永生代記憶體初始大小；
四分之一是1024MB，這就是MaxPermSize預設大小。
ü -XX:+DisableExplicitGC
在程式代碼中不允許有顯示的調用”System.gc()”。看到過有兩個極品工程中每次在DAO操作結束時手動調用System.gc()一下， 覺得這樣做好像能夠解決它們的out ofmemory問題一樣，付出的代價就是系統響應時間嚴重降低，就和我在關于Xms,Xmx裡的解釋的原理一樣，這樣去調用GC導緻系統的JVM大起大 落，性能不到什麼地方去喲！
ü -XX:+UseParNewGC
對年輕代采用多線程并行回收，這樣收得快。
ü -XX:+UseConcMarkSweepGC
即CMS gc，這一特性隻有jdk1.5即後續版本才具有的功能，它使用的是gc估算觸發和heap占用觸發。
我們知道頻頻繁的GC會造面JVM的大起大落進而影響到系統的效率，是以使用了CMS GC後可以在GC次數增多的情況下，每次GC的響應時間卻很短，比如說使用了CMS GC後經過jprofiler的觀察，GC被觸發次數非常多，而每次GC耗時僅為幾毫秒。
ü -XX:MaxTenuringThreshold
設定垃圾最大年齡。如果設定為0的話，則年輕代對象不經過Survivor區，直接進入年老代。對于年老代比較多的應用，可以提高效率。如果将此值 設定為一個較大值，則年輕代對象會在Survivor區進行多次複制，這樣可以增加對象再年輕代的存活時間，增加在年輕代即被回收的機率。
這個值的設定是根據本地的jprofiler監控後得到的一個理想的值，不能一概而論原搬照抄。
ü -XX:+CMSParallelRemarkEnabled
在使用UseParNewGC 的情況下, 盡量減少 mark 的時間
ü -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection
在使用concurrent gc 的情況下, 防止 memoryfragmention, 對live object 進行整理, 使 memory 碎片減少。
ü -XX:LargePageSizeInBytes
指定 Java heap的分頁頁面大小
ü -XX:+UseFastAccessorMethods
get,set 方法轉成本地代碼
ü -XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly
訓示隻有在 oldgeneration 在使用了初始化的比例後concurrent collector 啟動收集
ü -XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=70
CMSInitiatingOccupancyFraction，這個參數設定有很大技巧，基本上滿足(Xmx-Xmn)*(100- CMSInitiatingOccupancyFraction)/100>=Xmn就 不會出現promotion failed。在我的應用中Xmx是6000，Xmn是512，那麼Xmx-Xmn是5488兆，也就是年老代有5488 兆，CMSInitiatingOccupancyFraction=90說明年老代到90%滿的時候開始執行對年老代的并發垃圾回收（CMS），這時還 剩10%的空間是5488*10%=548兆，是以即使Xmn（也就是年輕代共512兆）裡所有對象都搬到年老代裡，548兆的空間也足夠了，是以隻要滿 足上面的公式，就不會出現垃圾回收時的promotion failed；
是以這個參數的設定必須與Xmn關聯在一起。
ü -Djava.awt.headless=true
這個參數一般我們都是放在最後使用的，這全參數的作用是這樣的，有時我們會在我們的J2EE工程中使用一些圖表工具如：jfreechart，用于 在web網頁輸出GIF/JPG等流，在winodws環境下，一般我們的app server在輸出圖形時不會碰到什麼問題，但是在linux/unix環境下經常會碰到一個exception導緻你在winodws開發環境下圖檔顯 示的好好可是在linux/unix下卻顯示不出來，是以加上這個參數以免避這樣的情況出現。
上述這樣的配置，基本上可以達到：
ü 系統響應時間增快
ü JVM回收速度增快同時又不影響系統的響應率
ü JVM記憶體最大化利用
ü 線程阻塞情況最小化
2.3 Tomcat容器内的優化
前面我們對Tomcat啟動時的指令進行了優化，增加了系統的JVM可使用數、垃圾回收效率與線程阻塞情況、增加了系統響應效率等還有一個很重要的名額，我們沒有去做優化，就是吞吐量。
還記得我們在第三天的學習中說的，這個系統本身可以處理1000，你沒有優化和配置導緻它預設隻能處理25。是以下面我們來看Tomcat容器内的優化。
打開tomcat安裝目錄\conf\server.xml檔案，定位到這一行：
| <Connector port="8080" protocol="HTTP/1.1" |
這一行就是我們的tomcat容器性能參數設定的地方，它一般都會有一個預設值，這些預設值是遠遠不夠我們的使用的，我們來看經過更改後的這一段的配置：
| <Connector port="8080" protocol="HTTP/1.1" URIEncoding="UTF-8" minSpareThreads="25" maxSpareThreads="75" enableLookups="false" disableUploadTimeout="true" connectionTimeout="20000" acceptCount="300" maxThreads="300" maxProcessors="1000" minProcessors="5" useURIValidationHack="false" compression="on" compressionMinSize="2048" compressableMimeType="text/html,text/xml,text/javascript,text/css,text/plain" redirectPort="8443" /> |
好大一陀唉。。。。。。
沒關系，一個個來解釋
ü URIEncoding=”UTF-8”
使得tomcat可以解析含有中文名的檔案的url，真友善，不像apache裡還有搞個mod_encoding，還要手工編譯
ü maxSpareThreads
maxSpareThreads 的意思就是如果空閑狀态的線程數多于設定的數目，則将這些線程中止，減少這個池中的線程總數。
ü minSpareThreads
最小備用線程數，tomcat啟動時的初始化的線程數。
ü enableLookups
這個功效和Apache中的HostnameLookups一樣，設為關閉。
ü connectionTimeout
connectionTimeout為網絡連接配接逾時時間毫秒數。
ü acceptCount
acceptCount為允許最大連接配接數，比如說并發300個VU就是300。
ü maxThreads
maxThreads Tomcat使用線程來處理接收的每個請求。這個值表示Tomcat可建立的最大的線程數。
ü maxProcessors與minProcessors
在 Java中線程是程式運作時的路徑，是在一個程式中與其它控制線程無關的、能夠獨立運作的代碼段。它們共享相同的位址空間。多線程幫助程式員寫出CPU最 大使用率的高效程式，使空閑時間保持最低，進而接受更多的請求。
通常Windows是1000個左右，Linux是2000個左右。
ü useURIValidationHack
我們來看一下tomcat中的一段源碼：
| security if (connector.getUseURIValidationHack()) { String uri = validate(request.getRequestURI()); if (uri == null) { res.setStatus(400); res.setMessage("Invalid URI"); throw new IOException("Invalid URI"); } else { req.requestURI().setString(uri); // Redoing the URI decoding req.decodedURI().duplicate(req.requestURI()); req.getURLDecoder().convert(req.decodedURI(), true); } } |
可以看到如果把useURIValidationHack設成"false"，可以減少它對一些url的不必要的檢查進而減省開銷。
ü enableLookups="false"
為了消除DNS查詢對性能的影響我們可以關閉DNS查詢，方式是修改server.xml檔案中的enableLookups參數值。
ü disableUploadTimeout
類似于Apache中的keeyalive一樣
ü 給Tomcat配置gzip壓縮(HTTP壓縮)功能
| compression="on" compressionMinSize="2048" compressableMimeType="text/html,text/xml,text/javascript,text/css,text/plain" |
HTTP 壓縮可以大大提高浏覽網站的速度，它的原理是，在用戶端請求網頁後，從伺服器端将網頁檔案壓縮，再下載下傳到用戶端，由用戶端的浏覽器負責解壓縮并浏覽。相對 于普通的浏覽過程HTML,CSS,Javascript , Text ，它可以節省40%左右的流量。更為重要的是，它可以對動态生成的，包括CGI、PHP , JSP , ASP , Servlet,SHTML等輸出的網頁也能進行壓縮，壓縮效率驚人。
1)compression="on" 打開壓縮功能
2)compressionMinSize="2048" 啟用壓縮的輸出内容大小，這裡面預設為2KB
3)noCompressionUserAgents="gozilla, traviata" 對于以下的浏覽器，不啟用壓縮
4)compressableMimeType="text/html,text/xml" 壓縮類型
最後不要忘了把8443端口的地方也加上同樣的配置，因為如果我們走https協定的話，我們将會用到8443端口這個段的配置，對吧？
| <!--enable tomcat ssl--> <Connector port="8443" protocol="HTTP/1.1" URIEncoding="UTF-8" minSpareThreads="25" maxSpareThreads="75" enableLookups="false" disableUploadTimeout="true" connectionTimeout="20000" acceptCount="300" maxThreads="300" maxProcessors="1000" minProcessors="5" useURIValidationHack="false" compression="on" compressionMinSize="2048" compressableMimeType="text/html,text/xml,text/javascript,text/css,text/plain" SSLEnabled="true" scheme="https" secure="true" clientAuth="false" sslProtocol="TLS" keystoreFile="d:/tomcat2/conf/shnlap93.jks" keystorePass="aaaaaa" /> |
好了，所有的Tomcat優化的地方都加上了。結合第三天中的Apache的性能優化，我們這個架構可以“飛奔”起來了，當然這邊把有提及任何關于資料庫優化的步驟，但僅憑這兩步，我們的系統已經有了很大的提升。
舉個真實的例子：上一個項目，經過4輪performance testing，第一輪進行了問題的定位，第二輪就是進行了apache+tomcat/weblogic的優化，第三輪是做叢集優化，第四輪是sql與codes的優化。
在到達第二輪時，我們的性能已經提升了多少倍呢？我們來看一個loaderrunner的截圖吧：
左邊第一列是第一輪沒有經過任何調優的壓力測試報告。
右邊這一列是經過了apache優化，tomcat優化後得到的壓力測試報告。
大家看看，這就提高了多少倍？這還隻是在沒有改動代碼的情況下得到的改善，現在明白了好好的調優一
個apache和tomcat其實是多麼的重要了？如果加上後面的代碼、SQL的調優、資料庫的調優。。。。。。是以我在上一個工程中有單筆交易性能（無論是吞吐量、響應時間）提高了80倍這樣的極端例子的存在。
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