简识JVM中的STW

（前记：内容有点多，先看目录再挑着看。）

在JVM（Java虚拟机）垃圾回收的语境中，STW具有特定的含义。以下是关于STW及其时间的详细解释：

一、STW的含义

STW是Stop-The-World的缩写，它指的是在JVM进行垃圾回收期间，整个应用线程都会被暂停，没有任何响应。这是一个确保垃圾回收操作能够安全、准确执行的重要机制。在STW的时间内，用户的线程会被暂停，但是后台线程仍然在执行。

二、STW的时间

STW的时间，也称为停顿时间，是指JVM在执行垃圾回收过程中，所有Java执行线程被暂停的持续时间。这个时间段内，应用程序无法响应用户请求或执行其他任务。

STW时间的长短对应用程序的性能和用户体验有着直接的影响。较长的STW时间可能会导致响应延迟、系统性能下降等问题。因此，优化垃圾回收性能、减少STW时间是JVM调优的关键目标之一。

三、减少STW时间的方法

为了减少STW时间对应用程序性能的影响，可以采取以下一些方法：

选择合适的垃圾收集器：不同的垃圾收集器具有不同的特点和性能表现。例如，G1、CMS等并发垃圾收集器允许垃圾收集线程在应用程序线程运行的同时执行部分垃圾收集工作，从而减少了STW的时间。
调整堆大小：合理设置JVM堆的初始大小和最大大小，以及堆中年轻代和老年代的比例，有助于优化垃圾回收过程，减少STW时间。
优化代码和内存使用：通过减少内存泄漏、避免大对象分配等方式，可以降低垃圾回收的频率和持续时间，从而减少STW时间。

综上所述，STW在JVM垃圾回收过程中扮演着重要角色，但较长的STW时间会对应用程序性能产生负面影响。因此，在JVM调优过程中，需要关注并努力减少STW时间。

调整JVM堆的初始大小和最大大小，以及堆中年轻代和老年代的比例，是优化垃圾回收过程、减少STW时间的重要手段。以下是如何进行这些设置的详细说明和举例：

四、调整堆大小

设置堆内存的初始大小和最大大小

JVM提供了-Xms和-Xmx两个参数来分别设置堆内存的初始大小和最大大小。合理设置这两个参数可以避免JVM在运行时频繁地调整堆内存大小，从而减少性能开销。
- -Xms：设置JVM启动时的初始堆内存大小。
- -Xmx：设置JVM可使用的最大堆内存大小。
例如，要将JVM的初始堆内存设置为512MB，最大堆内存设置为1024MB，可以在启动JVM时添加以下参数：
```
java -Xms512m -Xmx1024m YourMainClass
```
在配置文件中设置堆大小

对于使用Tomcat等服务器容器的应用程序，可以在Tomcat的配置文件（如catalina.bat或catalina.sh）中设置JAVA_OPTS环境变量来指定堆内存大小。

例如，在Windows下的catalina.bat文件中，可以这样设置：
```
set JAVA_OPTS=-Xms512m -Xmx1024m -XX:MaxNewSize=256m -XX:MaxPermSize=128m
```
在Unix/Linux下的catalina.sh文件中，可以这样设置：
export JAVA_OPTS='-Xms512m -Xmx1024m -XX:MaxNewSize=256m -XX:MaxPermSize=128m'

五、调整年轻代和老年代的比例

设置年轻代大小

JVM提供了-Xmn参数来直接设置年轻代的大小。此外，也可以通过设置其他相关参数（如-XX:NewRatio、-XX:SurvivorRatio等）来间接影响年轻代的大小和比例。
- -Xmn：直接设置年轻代的大小。
- -XX:NewRatio：设置年轻代与老年代的比例。例如，-XX:NewRatio=3表示年轻代与老年代的比例为1:3。
- -XX:SurvivorRatio：设置Eden区与Survivor区的比例。例如，-XX:SurvivorRatio=8表示Eden区与每个Survivor区的比例为8:1。
例如，要将年轻代大小设置为256MB，可以这样设置：
```
java -Xms512m -Xmx1024m -Xmn256m YourMainClass
```
或者，通过设置年轻代与老年代的比例来间接设置年轻代大小：
```
java -Xms512m -Xmx1024m -XX:NewRatio=2 YourMainClass
```
这将使年轻代与老年代的比例为1:2，假设总堆内存为1024MB，则年轻代大小约为341MB（1024MB / (1 + 2) * 1）。

六、注意事项

避免内存泄漏：在调整堆大小时，要注意避免内存泄漏问题。内存泄漏会导致堆内存不断被占用而无法释放，最终导致内存溢出错误。
监控和调整：在调整堆大小和比例后，需要使用JVM提供的监控工具（如jstat、jmap、jconsole等）来观察垃圾回收的性能变化，并根据实际情况进行进一步的调整。
综合考虑：调整堆大小和比例时，需要综合考虑应用程序的需求、服务器的硬件配置以及垃圾回收器的选择等因素。不同的应用程序和硬件配置可能需要不同的堆大小和比例设置。

通过以上方法，可以合理设置JVM堆的初始大小和最大大小，以及堆中年轻代和老年代的比例，从而优化垃圾回收过程、减少STW时间并提升应用程序的性能。

七、避免内存泄漏问题的建议

在调整JVM堆大小时，避免内存泄漏问题至关重要。内存泄漏是指在应用程序中分配了一块内存空间，但在使用完毕后没有及时释放该内存空间，导致系统中存在大量无法回收的垃圾对象，最终导致内存耗尽而崩溃。以下是一些避免内存泄漏问题的建议：

及时释放对象：
- 当对象不再需要时，应确保及时解除对其的引用，例如将对象引用置为null，以便垃圾回收器能够回收其占用的内存。
- 对于数据库连接、文件流等资源，应在使用完毕后及时关闭，释放资源。这可以通过调用close()方法或使用try-with-resources语句来实现。
优化代码和内存使用：
- 避免在代码中创建不必要的对象，特别是在循环中。可以使用对象池技术来复用对象，减少对象的创建和销毁频率。
- 合理使用数据结构，减少不必要的引用关系，降低垃圾回收的难度。
监控内存使用情况：
- 使用JVM自带的监控工具（如jconsole、visualvm等）或第三方内存分析工具（如MAT、YourKit、JProfiler等）来实时监控内存使用情况。
- 定期分析内存转储快照（Heap Dump），检查是否存在内存泄漏问题，并定位泄漏的源头。
避免使用不当的API：
- 某些API的使用不当可能导致内存泄漏，如String.intern()。在大量使用字符串时，应谨慎使用此API，或考虑增加永久代的大小（在Java 8之前）或使用其他字符串处理策略。
合理设置堆内存大小：
- 根据应用程序的实际需求，合理设置JVM堆的初始大小和最大大小。避免设置得太小导致频繁垃圾回收，或设置得太大浪费系统资源。
选择适当的垃圾回收器：
- 根据应用程序的特性和需求，选择适当的垃圾回收器。例如，对于需要高吞吐量的应用，可以选择Parallel或G1垃圾回收器；对于需要低延迟的应用，可以选择CMS或ZGC等低延迟垃圾回收器。
定期代码审查和测试：
- 定期进行代码审查，检查是否存在潜在的内存泄漏问题。
- 进行长时间运行的测试，观察内存使用情况，确保应用程序在长时间运行后不会出现内存泄漏问题。

综上所述，避免内存泄漏问题需要从多个方面入手，包括及时释放对象、优化代码和内存使用、监控内存使用情况、避免使用不当的API、合理设置堆内存大小、选择适当的垃圾回收器以及定期代码审查和测试等。这些措施有助于确保应用程序在调整堆大小后能够稳定运行，并减少因内存泄漏导致的性能问题和崩溃风险。

（望各位潘安、各位子健不吝赐教！多多指正！🙏）