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JVM Performance Optimization

How to set JVM parameters

The performance of the JVM depends on how well it is configured to match the functionality of the application. Although memory is automatically managed using garbage collection and memory reallocation processes, you have control over their frequency. In general, the more memory you have available for your application, the less memory management processes are required, which pause your application.
If garbage collections are occurring more frequently than you would want, you can start the JVM with more maximum heap size. The longer it takes for a generation of the heap to fill up, the fewer garbage collections occur. To configure the maximum heap size, use the -Xmx option when you start the JVM. By default, the maximum heap size is set to either 1/4th of the physical memory available to the OS, or to 1 GB (whichever is the smallest).
If the problem is with memory reallocation, you can set the initial heap size to be the same as the maximum. This means that the JVM will never need to allocate more memory to the heap. However, you will also lose the adaptive memory optimization gained from dynamic heap sizing. The heap will be of fixed size from the moment you start your application. To configure the initial heap size, use the -Xms option when you start the JVM. By default, the initial heap size is set to either 1/64th of the physical memory available to the OS, or to some reasonable minimum that is different for different platforms (whichever is the largest).
If you know which garbage collections (minor or major) are causing performance degradation, you can set the ratio between the young and old generations without changing the overall heap size. For applications that create a lot of short-lived objects, increase the size of the young generation (this will leave less memory for the old generation). For applications that operate with a lot of longer surviving objects, increase the size of the old generation (by setting less memory for the young generation). The following ways can be used to control the sizes of the young and old generations.
  • Specify the ratio between the young and old generation using the -XX:NewRatio option when you start the JVM. For example, to make the old generation five times larger than the young generation, specify -XX:NewRatio=5. By default, the ratio is set to 2 (the old generation occupies ⅔ of the heap, and the young generation occupies ⅓).
  • Specify the initial and maximum size of the young generation using the -Xmn option when you start the JVM. The old generation size will be set to whatever memory remains on the heap.
  • Specify the initial and maximum size of the young generation separately, using the -XX:NewSize and -XX:MaxNewSize options when you start the JVM. The old generation size will be set to whatever memory remains on the heap.
Most applications (especially servers) require concurrent execution, handling a number of tasks. Some of these tasks are more important at a given moment, while others are background tasks that can be executed whenever the CPU is not busy doing anything else. Tasks are executed in different threads. For example, a server may have a low-priority thread that calculates statistics based on some data and starts a higher-priority thread to handle incoming data, and another higher-priority thread to serve a request for some of the data that was calculated. There can be many sources of data, and many clients requesting data from the server. Each request will briefly stop the execution of the background calculation thread to serve the request. So you have to monitor the number of threads that are running and make sure there is enough CPU time for the thread that is making the necessary calculations.
Each thread has a stack that holds the method calls, return addresses, and so on. Some memory is allocated for the stack, and if there are too many threads, this can lead to an OutOfMemory error. Even if you have enough heap memory allocated for objects, your application may be unable to start a new thread. In this case, consider limiting the maximum size of the stack in threads. To configure the thread stack size, use the -Xss option when you start the JVM. By default, the thread stack size is set to 320 KB or 1024 KB, depending on the platform.
Reference:
https://anturis.com/blog/java-virtual-machine-the-essential-guide/

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