1. 概述
Java 虚拟机（JVM）是驱动 Java 应用的强大引擎。它负责执行编译后的 .class 文件、管理内存，并通过即时编译（JIT）和垃圾回收（GC）等技术提升性能。
JVM 的灵活性极高。通过合适的参数，我们可以轻松调整其行为以提升性能、排查问题或启用实验性功能。本文将深入探讨用于配置 JVM 的各类参数前缀。
2. 什么是 JVM 参数？
JVM 参数是改变 JVM 行为的特殊命令行选项。这些参数控制内存设置、性能调优、调试监控、垃圾回收配置以及实验性功能等。
启动 JVM 时可指定这些参数，例如：
java -Xmx512m -Denv=prod -verbose:gc -XX:+UseG1GC -jar App.jar
上述命令使用了多种前缀，每种前缀都向 JVM 传递特定类型的配置：
-
-Xmx512m– 设置最大堆内存为 512 MB（非标准选项） -
-Denv=prod– 定义名为env的系统属性，值为prod（系统属性） -
-verbose:gc– 启用垃圾回收日志（标准选项） -
-XX:+UseG1GC– 指定使用 G1 垃圾回收器（高级选项）
接下来我们详细解析每种前缀。
3. JVM 参数前缀分类
3.1. 系统属性（-D）
系统属性通常用于配置 JVM 特定参数，如文件编码、用户目录、JVM 版本等。
通过 -D 前缀可定义键值对形式的系统属性：
java -Denv=prod -jar App.jar
-D 中的 D 代表 Define（定义）。Java 未使用其他字母以避免混淆——这个前缀简短易记，明确表示正在定义属性。
3.2. 标准选项（-）
标准选项是所有 JVM 实现都支持的文档化配置，用于控制 JVM 基础行为。这些选项帮助管理 JVM 启动和运行 Java 程序的方式。
例如使用 -classpath 设置类路径，或 -version 查看版本：
java -version
输出示例：
openjdk version "17.0.14" 2025-01-21 LTS
OpenJDK Runtime Environment Corretto-17.0.14.7.1 (build 17.0.14+7-LTS)
OpenJDK 64-Bit Server VM Corretto-17.0.14.7.1 (build 17.0.14+7-LTS, mixed mode, sharing)
在终端执行 java 命令可查看所有标准选项：
Usage: java [options] <mainclass> [args...]
(to execute a class)
or java [options] -jar <jarfile> [args...]
(to execute a jar file)
where options include:
-cp <class search path of directories and zip/jar files>
-classpath <class search path of directories and zip/jar files>
--class-path <class search path of directories and zip/jar files>
A : separated list of directories, JAR archives,
and ZIP archives to search for class files.
To specify an argument for a long option, you can use --<name>=<value> or
--<name> <value>.
3.3. 非标准选项（-X）
-X 选项用于访问非标准 JVM 功能，通常控制内存和调试行为。这些选项在不同 JVM 实现（如 OpenJDK、HotSpot 或 Microsoft JVM）中可能存在差异。例如 Red Hat 的 JVM 可能支持与 Microsoft 不同的 -X 选项。
通过以下命令列出所有非标准选项：
java -X
输出取决于具体 JVM 实现：
-Xbatch disable background compilation
-Xbootclasspath/a:<directories and zip/jar files separated by :>
append to end of bootstrap class path
-Xcheck:jni perform additional checks for JNI functions
-Xcomp forces compilation of methods on first invocation
-Xdebug does nothing. Provided for backward compatibility.
[...]
这些选项适用于通用调优，但需谨慎使用——它们是特定于实现的，可能随时变更。
3.4. 高级选项（-XX）
高级选项用于启用底层或实验性功能，以 -XX 开头。可分为两类：布尔选项（启用/禁用功能）和值选项（设置自定义值）。
部分选项在版本间保持稳定，但其他选项可能变更、弃用甚至移除。并非所有 JVM 实现都支持所有高级选项，使用时需谨慎并关注 JVM 演进。
以下命令通过高级选项调优垃圾回收行为以提升响应性：
java -XX:+UseG1GC -XX:MaxGCPauseMillis=200 -jar App.jar
这里首先指定使用 G1 垃圾回收器，然后要求 GC 暂停时间控制在 200ms 内。这是软性目标，JVM 会尽力达成但不保证。
4. JVM 执行模式
我们探讨控制 JIT 编译（将 Java 字节码编译为本地机器码并基于运行时分析优化）的不同执行模式。
使用 Benchmark.java 程序测试：向 HashMap 填充 100 万键值对并检索所有值，验证正确性并测量性能。
public class Benchmark {
private static final int NUM_ENTRIES = 1_000_000;
public static void main(String[] args) {
Benchmark benchmark = new Benchmark();
benchmark.run();
}
public void run() {
HashMap<Integer, String> map = new HashMap<>();
// 填充 HashMap
long startPut = System.nanoTime();
for (int i = 0; i < NUM_ENTRIES; i++) {
map.put(i, "Value" + i);
}
long endPut = System.nanoTime();
System.out.println("Time to put: " + (endPut - startPut) / 1_000_000 + " ms");
// 从 HashMap 检索
long startGet = System.nanoTime();
for (int i = 0; i < NUM_ENTRIES; i++) {
String value = map.get(i);
if (value == null) {
System.err.println("Missing key: " + i);
}
}
long endGet = System.nanoTime();
System.out.println("Time to get: " + (endGet - startGet) / 1_000_000 + " ms");
}
}
4.1. -Xint – 纯解释模式
-Xint 强制 JVM 解释所有字节码而非编译，完全禁用 JIT。这会导致执行速度严重下降。
此模式有助于调试时隔离 JIT 相关问题，或对比 JIT 编译与纯解释的性能差异。
解释模式性能示例：
java -server -showversion -Xint Benchmark
openjdk version "17.0.14" 2025-01-21 LTS
OpenJDK Runtime Environment Corretto-17.0.14.7.1 (build 17.0.14+7-LTS)
OpenJDK 64-Bit Server VM Corretto-17.0.14.7.1 (build 17.0.14+7-LTS, interpreted mode, sharing)
Time to put: 1532 ms
Time to get: 261 ms
4.2. -Xcomp – 纯编译模式
-Xcomp 强制 JVM 在首次调用时编译所有方法，而非等待识别热点方法。这看似能避免解释器的低效，但激进编译常导致启动变慢，长期性能可能提升。
编译模式性能示例：
java -server -showversion -Xcomp Benchmark
openjdk version "17.0.14" 2025-01-21 LTS
OpenJDK Runtime Environment Corretto-17.0.14.7.1 (build 17.0.14+7-LTS)
OpenJDK 64-Bit Server VM Corretto-17.0.14.7.1 (build 17.0.14+7-LTS, compiled mode, sharing)
Time to put: 1167 ms
Time to get: 10 ms
4.3. -Xmixed – 混合模式（默认）
混合模式先解释代码，再通过 JIT 编译热点方法。这种模式平衡了启动时间和长期性能，兼顾两者优势。
新版 HotSpot 默认使用混合模式，无需手动指定。其性能示例：
java -server -showversion Benchmark
openjdk version "17.0.14" 2025-01-21 LTS
OpenJDK Runtime Environment Corretto-17.0.14.7.1 (build 17.0.14+7-LTS)
OpenJDK 64-Bit Server VM Corretto-17.0.14.7.1 (build 17.0.14+7-LTS, mixed mode, sharing)
Time to put: 75 ms
Time to get: 12 ms
✅ 结论：默认混合模式在启动时间和运行性能间达到最佳平衡。解释模式 -Xint 显著较慢，仅适用于调试分析；编译模式 -Xcomp 优化热点路径但启动成本高。
4.4. -Xverify – 字节码验证控制
Java 代码编译为字节码后，JVM 在执行前会进行验证，确保代码符合 JVM 规范、正确使用栈、安全访问变量并维持控制流。此步骤可防止崩溃和安全风险，尤其对运行不受信任的第三方代码至关重要。
-Xverify 选项控制验证时机和范围：
-
-Xverify:all（默认）：加载类时验证所有类，确保执行安全与正确性 -
-Xverify:none：跳过类加载验证，可能略微提升启动速度，但降低安全性（⚠️ 高风险）：
java -Xverify:none -cp app.jar com.example.Main
💡 提示：可使用 VisualVM 和 JMX 进行Java 应用远程监控。
5. 总结
本文深入探讨了各类 JVM 参数前缀。JVM 执行模式也属于非标准参数范畴。混合模式为通用应用提供了最高效稳定的行为。
合理使用 JVM 参数能显著提升应用性能、增强稳定性并简化调试。具体参数选择取决于应用复杂度和性能需求，常用参数组合（如 -Xmx、-XX:+UseG1GC）是优化性能的利器。