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    Java 应用调优最佳实践

    最后更新时间：2024-01-09 12:42:59
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      优化容器镜像

      通过优化容器镜像，您可以缩短加载时间和启动时间。您可以通过以下方式优化镜像：
      尽可能减小化容器镜像大小。
      避免使用嵌套 jar 包。
      使用弹性微服务Jar / War 方式部署。
      弹性微服务Jar / War 方式部署默认提供 Jar 包镜像构建的最佳实践，弹性微服务默认提供能充分利用构建缓存的构建流程，使用新一代构建利器 Buildkit 进行高速构建，构建速度优化50%以上，并且整个构建流程可追溯，构建日志可查，简单高效。

      设置应用加速

      使用弹性微服务 Jar / War 方式部署，并选择 KONA JDK 11/Open JDK 11 运行环境，弹性微服务将默认开启应用加速功能，并且默认支持 SpringBoot 应用零改造加速。弹性微服务增强了 Open JDK 中的 AppCDS 特性，您无需改造原有的 SpringBoot 嵌套 Jar 包结构，弹性微服务将直接提供 Java 应用加速的最佳实践，实例扩容时的启动时间将缩短至10%～40%。

      JVM 参数优化

      使用可以感知容器内存资源的 JDK

      在虚拟机和物理机中，对于 CPU 和内存分配，JVM 会从常见位置（例如，Linux 中的/proc/cpuinfo和/proc/meminfo）查找其可以使用的 CPU 和内存。但是，在容器中运行时，CPU 和内存限制条件存储在/proc/cgroups/...中。较旧版本的 JDK 会继续在/proc（而不是/proc/cgroups）中查找，这可能会导致 CPU 和内存用量超出分配的上限，并因此引发多种严重的问题：
      线程过多，因为线程池大小由 Runtime.availableProcessors() 配置
      JVM的对内存使用超出容器内存上限。并导致容器被 OOMKilled。
      JDK 8u131 首先实现了 UseCGroupMemoryLimitForHeap 的参数。但这个参数存在缺陷，为应用添加 UnlockExperimentalVMOptions 和 UseCGroupMemoryLimitForHeap 参数后，JVM 确实可以感知到容器内存，并控制应用的实际堆大小。但是这并没有充分利用我们为容器分配的内存。
      因此 JVM 提供 -XX:MaxRAMFraction 标志来帮助更好的计算堆大小，MaxRAMFraction 默认值是4（即除以4），但它是一个分数，而不是一个百分比，因此很难设置一个能有效利用可用内存的值。
      JDK 10 附带了对容器环境的更好支持。如果在 Linux 容器中运行 Java 应用程序，JVM 将使用 UseContainerSupport 选项自动检测内存限制。然后，通过 InitialRAMPercentage、MaxRAMPercentage 和 MinRAMPercentage 来进行对内存控制。这时，我们使用的是百分比而不是分数，这将更加准确。
      默认情况下，UseContainerSupport 参数是激活的，MaxRAMPercentage 是25%，MinRAMPercentage 是50%。
      需要注意的是，这里 MinRAMPercentage 并不是用来设置堆大小的最小值，而是仅当物理服务器（或容器）中的总可用内存小于250MB时，JVM 将用此参数来限制堆的大小。
      同理，MaxRAMPercentage 是当物理服务器（或容器）中的总可用内存大小超过250MB时，JVM 将用此参数来限制堆的大小。
      这几个参数已经向下移植到 JDK 8u191。UseContainerSupport 默认情况下是激活的。我们可以设置 -XX:InitialRAMPercentage=50.0 -XX:MaxRAMPercentage=80.0 来 JVM 感知并充分利用容器的可用内存。需要注意的是，在指定 -Xms -Xmx 时，InitialRAMPercentage 和 MaxRAMPercentage 将会失效。

      关闭优化编译器

      默认情况下，JVM 有多个阶段的 JIT 编译。虽然这些阶段可以逐渐提高应用的效率，但它们也会增加内存使用的开销，并增加启动时间。
      对于短期运行的云原生应用，可以考虑使用以下参数来关闭优化阶段，以牺牲长期运行效率来换取更短的启动时间。
      JAVA_TOOL_OPTIONS="-XX:+TieredCompilation -XX:TieredStopAtLevel=1"
      

      关闭类验证

      当 JVM 将类加载到内存中以供执行时，它会验证该类未被篡改并且没有恶意修改或损坏。但在云原生环境，CI/CD 流水线通常也由云原生平台提供，这表示我们的应用的编译和部署是可信的，因此我们应该考虑使用以下参数关闭验证。如果在启动时加载大量类，则关闭验证可能会提高启动速度。
      JAVA_TOOL_OPTIONS="-noverify"
      

      减小线程栈大小

      大多数 Java Web 应用都是基于每个连接一个线程的模式。每个 Java 线程都会消耗本机内存（而不是堆内存）。这称为线程栈，并且每个线程默认为1MB。如果您的应用处理100个并发请求，则它可能至少有100个线程，这相当于使用了100MB的线程栈空间。该内存不计入堆大小。我们可以使用以下参数来减小线程栈大小。
      JAVA_TOOL_OPTIONS="-Xss256k"
      
      需要注意如果减小得太多，则将出现 java.lang.StackOverflowError。您可以对应用进行分析，并找到要配置的最佳线程栈大小。

      Spring boot 应用优化

      使用 Spring Boot 2.2 或更高版本

      从 2.2 版开始，Spring Boot 已针对启动速度进行了大量优化。如果您使用的是低于 2.2 版的 Spring Boot，请考虑升级或 手动进行优化。

      使用延迟初始化

      在 Spring Boot 2.2 及更高版本中，您可以开启全局延迟初始化，以提高启动速度，但代价是第一个请求的延迟时间可能变长，因为需要等待组件首次初始化。 您可以在 application.properties 中开启延迟初始化：
      spring.main.lazy-initialization=true
      
      或者，使用以下环境变量：
      SPRING_MAIN_LAZY_INITIALIZATIION=true
      
      
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