Xmx 和 MaxRAM JVM 參數之間的差異

1. 概述

堆大小是Java應用程式的重要參數。它直接影響我們可以使用多少內存，並間接影響應用程式的效能。例如，壓縮指針的使用、垃圾收集週期的數量和持續時間等。

在本教程中，我們將學習如何使用XX:MaxRAM 標誌為堆疊大小計算提供更多調整機會。當在容器內或不同主機上執行應用程式時，這一點尤其重要。

2. 堆疊大小計算

用於配置堆的標誌可以一起工作，也可以相互覆蓋。了解他們的關係對於更深入地了解他們的目的很重要。

2.1.使用-Xmx

控制堆大小的主要方法是-Xmx和-Xms標誌，它們分別控制最大和初始大小。它是一個強大的工具，但不考慮機器或容器上的可用空間。假設我們在可用 RAM 範圍從 4 GB 到 64 GB 的各種主機上執行應用程式。

如果沒有-Xmx, JVM 會自動為應用程式堆分配大約 25% 的可用 RAM。然而，一般來說，JVM 分配的初始堆大小取決於各種參數：系統架構、JVM 版本、平台等。

在某些情況下，這種行為可能是不受歡迎的。根據可用的 RAM，它可能會分配截然不同的堆。讓我們檢查一下 JVM 在 24 GB RAM 的機器上預設分配了多少記憶體：

$ java -XX:+PrintFlagsFinal -version |\
 grep -e '\bMaxHeapSize\|\bMinHeapSize\|\bInitialHeapSize'
 size_t InitialHeapSize = 402653184 {product} {ergonomic}
 size_t MaxHeapSize = 6442450944 {product} {ergonomic}
 size_t MinHeapSize = 8388608 {product} {ergonomic}

JVM 分配了大約 6 GB 或 25%，這對我們的應用程式來說可能太多了。將最大堆設為特定值也可能產生問題。如果我們使用-Xmx4g,對於可用記憶體少於的主機，它可能會失敗，而且，我們不會獲得可以擁有的額外記憶體：

$ java -XX:+PrintFlagsFinal -Xmx4g -version |\
 grep -e '\bMaxHeapSize\|\bMinHeapSize\|\bInitialHeapSize'
 size_t InitialHeapSize = 402653184 {product} {ergonomic}
 size_t MaxHeapSize = 4294967296 {product} {command line}
 size_t MinHeapSize = 8388608 {product} {ergonomic}

在某些情況下，可以透過使用腳本動態計算-Xmx來解決此問題。但是，它繞過了可能更準確地了解應用程式需求的 JVM 啟發式方法。

2.2.使用-XX:MaxRAM

-XX:MaxRAM標誌旨在解決上述問題。首先，它可以防止 JVM 在具有大量 RAM 的系統上過度分配記憶體。我們可以將此標誌視為“運行應用程序，但假設您最多有 X 數量的 RAM”。

此外， -XX:MaxRAM允許 JVM 對堆疊大小使用標準啟發式。讓我們回顧一下前面的範例，但使用-XX:MaxRAM ：

$ java -XX:+PrintFlagsFinal -XX:MaxRAM=6g -version |\
 grep -e '\bMaxHeapSize\|\bMinHeapSize\|\bInitialHeapSize'
 size_t InitialHeapSize = 100663296 {product} {ergonomic}
 size_t MaxHeapSize = 1610612736 {product} {ergonomic}
 size_t MinHeapSize = 8388608 {product} {ergonomic}

在這種情況下，JVM 會計算最大堆大小，但假設我們只有 6 GB RAM。請注意，我們不應將-Xmx與-XX:MaxRAM使用。因為-Xmx更具體，所以它會覆蓋-XX:MaxRAM ：

$ java -XX:+PrintFlagsFinal -XX:MaxRAM=6g -Xmx6g -version |\
 grep -e '\bMaxHeapSize\|\bMinHeapSize\|\bInitialHeapSize'
 size_t InitialHeapSize = 100663296 {product} {ergonomic}
 size_t MaxHeapSize = 6442450944 {product} {command line}
 size_t MinHeapSize = 8388608 {product} {ergonomic}

此標誌可以提高資源利用率和堆分配。但是，我們仍然無法控制應將多少 RAM 分配給堆。

2.3.使用-XX:MaxRAMPercentage和-XX:MinRAMPercentage

現在我們處於控制之中，可以告訴 JVM 它應該考慮多少 RAM。讓我們定義分配堆的策略。 -XX:MaxRAM標誌與-XX:MaxRAMPercentage和-XX:MinRAMPercentage.它們提供了更大的靈活性，特別是在容器化環境中。讓我們嘗試將其與-XX:MaxRAM一起使用，並將堆設置為可用 RAM 的 50%：

$ java -XX:+PrintFlagsFinal -XX:MaxRAM=6g -XX:MaxRAMPercentage=50 -version |\
 grep -e '\bMaxHeapSize\|\bMinHeapSize\|\bInitialHeapSize'
 size_t InitialHeapSize = 100663296 {product} {ergonomic}
 size_t MaxHeapSize = 3221225472 {product} {ergonomic}
 size_t MinHeapSize = 8388608 {product} {ergonomic}

關於-XX:MinRAMPercentage有一個常見的混淆。它的行為與-Xms.儘管如此，可以合理地假設它設定了最小堆大小。讓我們檢查以下設定：

$ java -XX:+PrintFlagsFinal -XX:MaxRAM=16g -XX:MaxRAMPercentage=10 -XX:MinRAMPercentage=50 -version |\
 grep -e '\bMaxHeapSize\|\bMinHeapSize\|\bInitialHeapSize'
 size_t InitialHeapSize = 268435456 {product} {ergonomic}
 size_t MaxHeapSize = 1719664640 {product} {ergonomic}
 size_t MinHeapSize = 8388608 {product} {ergonomic}

我們設定了-XX:MaxRAMPercentage和-XX:MinRAMPercentage ，但很明顯只有-XX:MaxRAMPercentage起作用。我們將 16 GB RAM 的 10% 分配給堆。但是，如果我們將可用 RAM 減少到 200 MB，我們會得到不同的行為：

$ java -XX:+PrintFlagsFinal -XX:MaxRAM=200m -XX:MaxRAMPercentage=10 -XX:MinRAMPercentage=50 -version |\
 grep -e '\bMaxHeapSize\|\bMinHeapSize\|\bInitialHeapSize'
 size_t InitialHeapSize = 8388608 {product} {ergonomic}
 size_t MaxHeapSize = 109051904 {product} {ergonomic}
 size_t MinHeapSize = 8388608 {product} {ergonomic}

在這種情況下，堆大小由-XX:MinRAMPercentage控制。當可用 RAM 降至低於 200 MB 時，此標誌就會啟動。現在，我們可以將堆增加到 75%：

$ java -XX:+PrintFlagsFinal -XX:MaxRAM=200m -XX:MaxRAMPercentage=10 -XX:MinRAMPercentage=75 -version |\
 grep -e '\bMaxHeapSize\|\bMinHeapSize\|\bInitialHeapSize'
 size_t InitialHeapSize = 8388608 {product} {ergonomic}
 size_t MaxHeapSize = 134217728 {product} {ergonomic}
 size_t MinHeapSize = 8388608 {product} {ergonomic}

如果我們繼續對如此小的堆應用-XX:MaxRAMPercentage ，我們將獲得 20 MB 的堆，這可能不足以滿足我們的目的。這就是為什麼我們對小堆和大堆有不同的標誌。 -XX:MaxRAM標誌與它們都可以很好地配合，並為我們提供更多控制。

三、結論

控制堆大小對於 Java 應用程式至關重要。分配更多記憶體不一定是好事；同時，分配不足的記憶體也是不好的。

使用-Xmx, -XX:MaxRAM, -XX:MaxRAMPercentage,和-XX:MinRAMPercentage可以幫助我們更好地調整應用程式並提高效能。