JVM 性能问题排查实战10连击

前言：理论掌握只是起点，定位能力才是核心

如果说掌握 JVM 内存模型与 GC 原理是性能优化的“基础体能”，那么系统性地排查 JVM 性能瓶颈，才是真正能打硬仗的核心能力。
本文将结合真实项目中的排查场景，通过 10 个高频实战问题，帮你理清：

• 问题出现的底层原理
• 如何利用工具快速定位
• 排查思路是否体系化
• 如何规避同类问题再次发生

全局排查模型：三步法

JVM 层性能问题，一般可抽象为以下三步分析模型：

▶ 现象定位：是否是 GC / OOM / 卡顿 / 死锁 / CPU 异常
▶ 数据采集：jstat、jmap、jstack、GC 日志、Arthas 等
▶ 根因分析：内存泄漏？线程阻塞？资源未释放？配置不合理？

无论你面对的是线上事故，还是慢请求报警，这个三步法都能迅速组织你的思路。

性能问题 10 连击实战

1️⃣Full GC 频繁触发：老年代压力过大

现象：

• 日志中频繁出现 Full GC 记录，STW 停顿显著。
• 应用响应时间骤升。

排查方式：

• jstat -gcutil PID 1000 5 查看 OU（Old Used）占比是否持续高位。
• 分析 GC 日志，查看 Full GC 的触发频率与耗时。

常见原因：

• 老年代对象过多，晋升频繁（可调大 -XX:SurvivorRatio）。
• 内存回收不及时，内存泄漏或大对象直接进入老年代。

2️⃣ OOM 爆炸：元空间泄漏 or 缓存未清理

常见异常：

java.lang.OutOfMemoryError: Metaspace

或

java.lang.OutOfMemoryError: GC overhead limit exceeded

可能原因：

• 类频繁加载却未卸载（典型于 SPI 或动态生成类场景，如 CGLIB）。
• 缓存未设置过期时间，堆持续膨胀。

解决建议：

• 增大元空间：-XX:MaxMetaspaceSize=256m。
• 对动态类使用 WeakReference 或确保卸载条件。
• 定期清理缓存（如 Guava Cache）。

3️⃣ CPU 飙升却不是 GC：线程阻塞或热方法失控

现象：

• CPU 占用长期 100%，GC 日志无异常。

排查方式：

top -Hp <pid>       # 找出高 CPU 线程
jstack <pid>        # 查看线程栈

常见原因：

• 死循环或大量计算（可定位热方法）。
• 锁竞争过高，线程频繁阻塞。

4️⃣ Redis 连接池打满：小问题大代价

现象：

• 应用响应超时，线程堆栈显示阻塞在 redis.getConnection()。

原因剖析：

• 连接池默认配置过小。
• 未正确关闭连接，资源泄漏。

优化建议：

• 增大连接池：maxTotal、maxIdle。
• 使用 try-with-resource 自动关闭连接。

5️⃣ 死锁诊断：必备 jstack 武器

jstack <pid> | grep -A20 "Found one Java-level deadlock"

死锁典型模式：

• A 等 B 的锁，B 等 A 的锁。
• Synchronized 和数据库锁混用场景最危险。

6️⃣ GC 抖动严重：年轻代设置不合理

现象：

• Minor GC 频繁，每次暂停虽短，但整体 TPS 明显下降。

检查项：

• eden 区域太小。
• Survivor 区太小，导致频繁晋升。

调优建议：

• -XX:NewRatio=2 控制新老年代比例。
• -XX:SurvivorRatio=6 优化 Eden 与 Survivor 比例。

7️⃣ 堆外内存泄漏：被忽视的 DirectBuffer

典型异常：

java.lang.OutOfMemoryError: Direct buffer memory

常见原因：

• Netty、NIO 分配了大量堆外内存，但未及时释放。

建议：

• 调整堆外内存限制：-XX:MaxDirectMemorySize
• 定期调用 System.gc() 强制回收（仅限测试）。

8️⃣ JIT 编译失效：小细节大瓶颈

现象：

• 方法多次执行但未触发 JIT 编译。
• 程序热启动后，性能没有提升。

诊断方式：

-XX:+PrintCompilation

可能原因：

• 方法体太大、递归调用、异常处理复杂等。

9️⃣ GC 长时间 STW：暂停时间不可控

典型表现：

• 一次 GC 停顿达 5s~10s，甚至触发服务降级。

根因可能是：

• CMS GC remark 阶段 STW。
• G1 的 Mixed GC 调优不足。

建议：

• 切换至 ZGC / Shenandoah 这类低暂停收集器。
• 或通过 -XX:MaxGCPauseMillis 精细化配置。

🔟 工具组合套件：不止是命令更是组合拳

工具	用途
jstat	实时 GC 状态
jmap	导出堆 dump、统计 histogram
jstack	查看线程状态、死锁排查
Arthas	在线诊断神器
MAT	深度内存分析、泄漏跟踪

👉 实战建议：配合使用才最强大。诊断时不要只靠一个命令，要构建工具链与排查路径。

📌 实战总结：你该构建的不是记忆，而是体系

与其死记参数和现象，不如掌握背后的“排查模式”和“性能地图”：

• 全局模型：资源 -> 配置 -> 行为 -> 报错。
• 工具分工：实时监控、快照导出、代码热插拔。
• 联动思维：GC 不一定是根因，可能是症状。

只要你构建出一套属于自己的排查体系，面对任何线上问题，都会更有底气。

🚀 下一篇预告：第九篇《JVM 即时编译机制详解》

下一篇我们将深入探讨 JVM 的 JIT 编译原理，包括 C1/C2 编译器、热点探测、逃逸分析以及生产环境如何诊断 JIT 编译引发的性能变化。

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