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來源：袁鳴凱，
blog.csdn.net/lifetragedy/article/details/7708724
一、總結前一天的學習
從“第三天”的效能測試一節中，我們得知了決定效能測試的幾個重要指標，它們是：
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吞吐量
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Responsetime
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Cpuload
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MemoryUsage
我們也在第三天的學習中對Apache做過了一定的最佳化，使其最最佳化上述4大核心指標的讀數，那麼我們的Apache調優了，我們的Tomcat也作些相應的調整，當完成今的課程後，到時你的“小貓”到時真的會“飛”起來的，所以請用心看完，這篇文章一方面用來向那位曾寫過“Tomcat如何承受1000個使用者”的作都的敬，一方面又是這篇原文的一個擴充套件，因為在把原文的知識用到相關的兩個大工程中去後解決了：
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承受更大併發使用者數
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取得了良好的效能與改善（系統平均效能提升達20倍，極端一個交易達80倍）。
另外值的一提的是，我們當時工程裡用的“小貓”是跑在32位機下的， 也就是我們的JVM最大受到2GB記憶體的限制，都已經跑成“飛”了。。。。。。如果在64位機下跑這頭“小貓”。。。。。。大家可想而知，會得到什麼樣的效果呢？下麵就請請詳細的設定吧！
二、一切基於JVM（記憶體）的最佳化
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，這就導致了一個嚴重的問題即：32位windows系統對記憶體限制，下麵先來看一個比較的表格：
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，只能用到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歸於Unix（Linux只是執行在PC上的Unix而己）。
所以很多開發人員執行在win32位系統上更有甚者在生產環境下都會佈署win32位的系統，那麼這時你的Tomcat要最佳化，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的最佳化分成兩塊：
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Tomcat啟動命令列中的最佳化引數即JVM最佳化
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Tomcat容器自身引數的最佳化（這塊很像ApacheHttp Server）
這一節先要講的是Tomcat啟動命令列中的最佳化引數。
Tomcat首先跑在JVM之上的，因為它的啟動其實也只是一個java命令列，首先我們需要對這個JAVA的啟動命令列進行調優。
需要註意的是：
這邊討論的JVM最佳化是基於Oracle Sun的jdk1.6版有以上，其它JDK或者低版本JDK不適用。
2.2 Tomcat啟動行引數的最佳化
Tomcat 的啟動引數位於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。開啟該檔案，一般該檔案頭部是一堆的由##包裹著的註釋文字，找到註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，加入如下的引數
Linux系統中tomcat的啟動引數
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的啟動引數
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
上面引數好多啊，可能有人寫到現在都沒見一個tomcat的啟動命令裡加了這麼多引數，當然，這些引數只是我機器上的，不一定適合你，尤其是引數後的value（值）是需要根據你自己的實際情況來設定的。
引數解釋：
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-server
我不管你什麼理由，只要你的tomcat是執行在生產環境中的，這個引數必須給我加上
因為tomcat預設是以一種叫java –client的樣式來執行的，server即意味著你的tomcat是以真實的production的樣式在執行的，這也就意味著你的tomcat以server樣式執行時將擁有：更大、更高的併發處理能力，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。
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-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：
一個系統隨著併發數越來越高，它的記憶體使用情況逐步上升，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。
因此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引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值時請先開啟一個命令列，鍵入如下的命令：
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只是一個理論數值，這樣說吧我這邊有幾臺機器，有的機器-Xmx1800都沒問題，有的機器最高只能到-Xmx1500m。
因此在設這個-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啟動命令列中你的tomcat就再也起不來了，要飛是飛不了，直接成了一隻瘟貓了。
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–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，所以增大年輕代後，將會減小年老代大小。此值對系統效能影響較大，Sun官方推薦配置為整個堆的3/8。
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-Xss
是指設定每個執行緒的堆疊大小。這個就要依據你的程式，看一個執行緒 大約需要佔用多少記憶體，可能會有多少執行緒同時執行等。一般不易設定超過1M，要不然容易出現out ofmemory。
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-XX:+AggressiveOpts
作用如其名（aggressive），啟用這個引數，則每當JDK版本升級時，你的JVM都會使用最新加入的最佳化技術（如果有的話）
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-XX:+UseBiasedLocking
啟用一個優化了的執行緒鎖，我們知道在我們的appserver，每個http請求就是一個執行緒，有的請求短有的請求長，就會有請求排隊的現象，甚至還會出現執行緒阻塞，這個優化了的執行緒鎖使得你的appserver內對執行緒處理自動進行最優調配。
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-XX:PermSize=128M-XX:MaxPermSize=256M
JVM使用-XX:PermSize設定非堆記憶體初始值，預設是物理記憶體的1/64；
在資料量的很大的檔案匯出時，一定要把這兩個值設定上，否則會出現記憶體上限溢位的錯誤。
由XX:MaxPermSize設定最大非堆記憶體的大小，預設是物理記憶體的1/4。
那麼，如果是物理記憶體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。
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-XX:+DisableExplicitGC
在程式程式碼中不允許有顯示的呼叫”System.gc()”。看到過有兩個極品工程中每次在DAO操作結束時手動呼叫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，就和我在關於Xms,Xmx裡的解釋的原理一樣，這樣去呼叫GC導致系統的JVM大起大落，效能不到什麼地方去喲！
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-XX:+UseParNewGC
對年輕代採用多執行緒並行回收，這樣收得快。
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-XX:+UseConcMarkSweepGC
即CMS gc，這一特性只有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佔用觸發。
我們知道頻頻繁的GC會造面JVM的大起大落從而影響到系統的效率，因此使用了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。
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-XX:MaxTenuringThreshold
設定垃圾最大年齡。如果設定為0的話，則年輕代物件不經過Survivor區，直接進入年老代。對於年老代比較多的應用，可以提高效率。如果將此值設定為一個較大值，則年輕代物件會在Survivor區進行多次複製，這樣可以增加物件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。
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-XX:+CMSParallelRemarkEnabled
在使用UseParNewGC 的情況下, 儘量減少 mark 的時間
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-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。
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-XX:LargePageSizeInBytes
指定 Java heap的分頁頁面大小
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-XX:+UseFastAccessorMethods
get,set 方法轉成原生代碼
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-XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly
指示只有在 oldgeneration 在使用了初始化的比例後concurrent collector 啟動收集
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-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=70
CMSInitiatingOccupancyFraction，這個引數設定有很大技巧，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併發垃圾回收（CMS），這時還 剩10%的空間是5488*10%=548兆，所以即使Xmn（也就是年輕代共512兆）裡所有物件都搬到年老代裡，548兆的空間也足夠了，所以只要滿 足上面的公式，就不會出現垃圾回收時的promotion failed；
因此這個引數的設定必須與Xmn關聯在一起。
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-Djava.awt.headless=true
這個引數一般我們都是放在最後使用的，這全引數的作用是這樣的，有時我們會在我們的J2EE工程中使用一些圖表工具如：jfreechart，用於在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導致你在winodws開發環境下圖片顯示的好好可是在linux/unix下卻顯示不出來，因此加上這個引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：
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系統響應時間增快
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JVM回收速度增快同時又不影響系統的響應率
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JVM記憶體最大化利用
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執行緒阻塞情況最小化
2.3 Tomcat容器內的最佳化
前面我們對Tomcat啟動時的命令進行了最佳化，增加了系統的JVM可使用數、垃圾回收效率與執行緒阻塞情況、增加了系統響應效率等還有一個很重要的指標，我們沒有去做最佳化，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，你沒有最佳化和配置導致它預設只能處理25。因此下麵我們來看Tomcat容器內的最佳化。
開啟tomcat安裝目錄\conf\server.xml檔案，定位到這一行：
這一行就是我們的tomcat容器效能引數設定的地方，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： 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。 沒關係，一個個來解釋 URIEncoding=”UTF-8” 使得tomcat可以解析含有中文名的檔案的url，真方便，不像apache裡還有搞個mod_encoding，還要手工編譯 maxSpareThreads maxSpareThreads 的意思就是如果空閑狀態的執行緒數多於設定的數目，則將這些執行緒中止，減少這個池中的執行緒總數。 minSpareThreads 最小備用執行緒數，tomcat啟動時的初始化的執行緒數。 enableLookups 這個功效和Apache中的HostnameLookups一樣，設為關閉。 connectionTimeout connectionTimeout為網路連線超時時間毫秒數。 maxThreads maxThreads Tomcat使用執行緒來處理接收的每個請求。這個值表示Tomcat可建立的最大的執行緒數，即最大併發數。 acceptCount acceptCount是當執行緒數達到maxThreads後，後續請求會被放入一個等待佇列，這個acceptCount是這個佇列的大小，如果這個佇列也滿了，就直接refuse connection maxProcessors與minProcessors 在 Java中執行緒是程式執行時的路徑，是在一個程式中與其它控制執行緒無關的、能夠獨立執行的程式碼段。它們共享相同的地址空間。多執行緒幫助程式員寫出CPU最 大利用率的高效程式，使空閑時間保持最低，從而接受更多的請求。 通常Windows是1000個左右，Linux是2000個左右。 useURIValidationHack 我們來看一下tomcat中的一段原始碼： 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的不必要的檢查從而減省開銷。 enableLookups=”false” 為了消除DNS查詢對效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引數值。 disableUploadTimeout 類似於Apache中的keeyalive一樣 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 壓縮可以大大提高瀏覽網站的速度，它的原理是，在客戶端請求網頁後，從伺服器端將網頁檔案壓縮，再下載到客戶端，由客戶端的瀏覽器負責解壓縮並瀏覽。相對於普通的瀏覽過程HTML,CSS,Javascript , Text ，它可以節省40%左右的流量。更為重要的是，它可以對動態生成的，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” 開啟壓縮功能 2)compressionMinSize=”2048″ 啟用壓縮的輸出內容大小，這裡面預設為2KB 3)noCompressionUserAgents=”gozilla, traviata” 對於以下的瀏覽器，不啟用壓縮 4)compressableMimeType=”text/html,text/xml” 壓縮型別 最後不要忘了把8443埠的地方也加上同樣的配置，因為如果我們走https協議的話，我們將會用到8443埠這個段的配置，對吧？
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” /> 舉個真實的例子：上一個專案，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的最佳化，第三輪是做叢集最佳化，第四輪是sql與codes的最佳化。好了，所有的Tomcat最佳化的地方都加上了。結合第三天中的Apache的效能最佳化，我們這個架構可以“飛奔”起來了，當然這邊把有提及任何關於資料庫最佳化的步驟，但僅憑這兩步，我們的系統已經有了很大的提升。 在到達第二輪時，我們的效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最佳化，tomcat最佳化後得到的壓力測試報告。 大家看看，這就提高了多少倍？這還只是在沒有改動程式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？如果加上後面的程式碼、SQL的調優、資料庫的調優。。。。。。所以我在上一個工程中有單筆交易效能（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。 系列 看完本文有收穫？請轉發分享給更多人 關註「ImportNew」，提升Java技能
