【轉】jvm 記憶體模型及記憶體調優

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一，JVM記憶體模型概括 

 

還有一個寄存器，線程運行於其上面

 

1.程式計數器 
記錄線程的執行位置，線程私人記憶體，唯一一個在Java虛擬機器規範中沒有規定任何OutOfMemoryError情況的地區

2.線程棧（VM stack）

棧的預設大小是1M

-Xss2m 這樣設定成2M

異常 ：Fatal: Stack size too small

異常的引起一般是線程數目太多

3.本地方法棧（native stack）

即為一些Native方法分配的stack

異常：java.lang.OutOfMemoryError: unable to create new native thread

一般也是由線程太多引起，增加棧空間，同上方法

 

4.堆(heap)，程式可用堆

自JConsole 
每個線程的棧都是該線程私人的，堆則是所有線程共用的

這裡說的堆，主要指程式能控制的，包括

The New Generational Heap，預設4M，此地區一般為JVM記憶體的1/15大小

此代分為Eden space區，Survivo space區可以看成emptySurvivo區，Survivor區,

當new 一個對象時，首先是在Eden space區，當Eden space區滿時，Survivor space區進行記憶體回收（此處複製演算法），當對象在Survivo space區經過幾次回收Tenured Generation

複製演算法，每次演算法開始都得停止當前所有的線程，然後把Survivor區的所有活躍的對象複製到emptySurvivo區，然後對Survivor區空間進行清除變成emptySurvivo，以前的emptySurvivo成為了Survivor區。（互換）

 

Tenured Generation，

此處儲存年老代的對象，此處的記憶體回收採用The Mark and Sweep 演算法

GC標記演算法/清理演算法（The Mark and Sweep algorithms）進行回收，從引用進行標記，然後按照引用的程度或無引用到的對象進行回收，然後再對清除了的記憶體進行合并.

 

關於GC，因為GC主要就是對堆的回收，當然還有常量池和永久代，所以此處總結下GC

GC策略介紹

對於GC在 HotSpot VM 常用的有三種：

1.serial collector，單線程收集器，回收時都需要暫停當前線程，長時間等待，

配置

Client下預設

強制加上 -XX:+UseSerialGC

2.parallel collector( throughput collector )，並行收集器，或叫多線程的收集，

年輕代：暫停應用程式，多個垃圾收集線程並行的複製收集。
年老代：暫停應用程式, 多個垃圾收集線程並行的複製收集。

server下預設，具體配置

設定並行收集的線程數目，如20個線程，-XX:ParallelGCThreads=20

配置年輕代為並行收集  -XX:+UseParallelGC.

配置年老代垃圾收集方式為並行收集（JDK6.0開始支援）-XX:+UseParallelOldGC

設定暫停時間，設定每次年輕代記憶體回收的最長時間如果無法滿足此時間，JVM會自動調整年輕代大小，以滿足此值，如 -XX:MaxGCPauseMillis= 100， 

設定輸送量，輸送量為記憶體回收時間與非記憶體回收時間的比值  -XX:GCTimeRatio 來調整GC的時間

 

3.concurrent collector(concurrent low pause collector)，並發收集器，

年輕代：同樣是暫停應用程式，多個垃圾收集線程並行的複製收集。
年老代：和並行的區別在這，只是在初始標記（initial mark）和二次標記（remark）時需要stop-the-world。但收集時時間很長，所以不能等年輕代滿後再開始清理.

使用啟動並發收集器 -XX:+UseConcMarkSweepGC

XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=指定還有多少剩餘堆時開始執行並發收集

 

• 根據官方文檔，他們倆個需要在多CPU的情況下，才能發揮作用。在一個CPU的情況下，會不如預設的serial collector，因為線程管理需要耗費CPU資源。而在兩個CPU的情況下，也提高不大。只是在更多CPU的情況下，才會有所提高。當然 concurrent low pause collector有一種模式可以在CPU較少的機器上，提供儘可能少的停頓的模式，見CMS GC Incremental mode。
• 當要使用throughput collector時，在java opt裡加上-XX:+UseParallelGC，啟動throughput collector收集。也可加上-XX:ParallelGCThreads=<desired number>來改變線程數。還有兩個參數 -XX:MaxGCPauseMillis=<nnn>和 -XX:GCTimeRatio=<nnn>，MaxGCPauseMillis=<nnn>用來控制最大暫停時間，而-XX: GCTimeRatio可以提高GC說占CPU的比，以最大話的減小heap。

- 此段引自 HotSpot VM GC 的種類 

 

GC的觸發條件（基於serial collector，不同的GC策略略有不同，基本都差不多）

對於new generation來說，當eden區的對象空大於Survivor0（假設為from）的free空間時，會發生minor gc，即對整個Survivor0區，Survivor1區進行一個複製演算法記憶體回收，並且部分對象轉到Old Generation

當new generation滿了（即eden區+Survivor0區大於Old Generation的free空間時），將發生major gc，即對New Generation和Old Generation兩代都進行記憶體回收

當然還一種程式調用system.gc(),但此方法也不一定會調用，只是建議

所以得出，如果JVM的設定記憶體過大，發生GC的回收頻率將越小，但是回收的時間越長（特別對new generation進行複製演算法的複製時是需要停止當前所有線程的），所以並不是說JVM的記憶體設定的越大越好，得根據實際情況進行最佳化。

 

異常 java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space

一般是由於記憶體回收後，old generation裡空間也不夠用了

 

 

堆記憶體的相關參數設定

預設值（基於-server）

-server時最大堆記憶體是實體記憶體的1/4，但小於1G. JDK 1.5以前是64M

（官方： Smaller of 1/4th of the physical memory or 1GB.Before J2SE 5.0, the default maximum heap size was 64MB.）

-client 小一倍

參數設定

-Xms128m 
表示JVM Heap(堆記憶體)最小尺寸128MB，初始分配 
-Xmx512m 
表示JVM Heap(堆記憶體)最大允許的尺寸256MB，按需分配

 

new Generation與Old Generation的比例，預設為1:2，即為2

-XX:NewRatio= 參數可以設定（也可以-XX:NewSize和-XX:MaxNewsize設定新域的初始值和最大值）

 

Eden與Survivor的比例，預設為32

-XX:SurvivorRation=參數可以設定

 

當對象預設經過1次New Generation 就轉入Old Generation（這個不同文章上不同，待我確定）

-XX:MaxTenuringThreshold=參數可以設定 （預設0）

用-XX:+PrintTenuringDistributio可以查看值

 

5.方法區，永久代（Perm Space）

其實也可與看成堆記憶體的一部分，看成永久代（Perm Space），但GC也會回收，但很少回收，它用於儲存已被虛擬機器載入的類資訊、常量、靜態變數、即時編譯器編譯後的代碼等資料，比如一個int x，在不同的環境中是不同的，此資訊就存在方法區

 

異常：java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space

引起，一般是太多的類資訊，比如應用spring很多反射資訊，可以適度設定大點

方法區或永生代相關設定

-XX:PermSize=64MB 最小尺寸，初始分配 
-XX:MaxPermSize=256MB 最大允許分配尺寸，按需分配

XX:+CMSClassUnloadingEnabled -XX:+CMSPermGenSweepingEnabled 設定垃圾不回收

預設大小

-server選項下預設MaxPermSize為64m 
-client選項下預設MaxPermSize為32m

 

6.常量池 
Class檔案中除了有類的版本、欄位、方法、介面等描述等資訊外，還有一項資訊是常量表(constant_pool table)，用於存放編譯期已可知的常量，這部分內容將在類載入後進入方法區（永久代）存放。但是Java語言並不要求常量一定只有編譯期預置入Class的常量表的內容才能進入方法區常量池，運行期間也可將新內容放入常量池（最典型的String.intern()方法）。

GC的作用主要是用來卸載類和回收常量池，當然有部分方法區，即使永久代（Perm Space）也會一定的回收

 

7.native記憶體區“Code Cache”(non-heap)

這個沒畫出來，但通過工具可以看到，用於存放編譯和儲存本地代碼（native code）的記憶體

 

 

 

二，對TOMCAT監控調優

1，監控TOMCAT記憶體

JConsole，JDK內建

直接在命令列輸入JConsole，開啟JConsole，如堆那個圖，就可以監控了

遠程監控，需要在啟動程式時，配置 com.sun.management.jmxremote 即可

比如tomcat，

開啟%tomcat_home%/bin/catalina.bat （linux下是catalina.sh），在JAVA_OPTS=%JAVA_OPTS%後加上參數

-Dcom.sun.management.jmxremote.port=1090 -Dcom.sun.management.jmxremote.ssl=false -Dcom.sun.management.jmxremote.authenticate=false

然後開啟JConsole

然後串連即可

如開啟堆圖，可以找到上面說的各個部分

 

Eden Space (heap)： 記憶體最初從這個線程池分配給大部分對象。

Survivor Space(heap)：用於儲存從Eden Space copy的對象，複製演算法，分兩部分Survivor

Tenured Generation (heap)：用於保持已經在 survivor space記憶體池中存在了一段時間的對象。

Perm Generation (non-heap): 方法區，儲存虛擬機器自己的靜態(refective)資料，例如類（class）和方法（method）對象。Java虛擬機器共用這些類資料。這個地區被分割為唯讀和唯寫的

Code Cache(non-heap):HotSpot Java虛擬機器包括一個用於編譯和儲存本地代碼（native code）的記憶體，叫做“代碼緩衝區”（code cache）

 

2，列印Tomcat的日誌

在前面繼續加上參數 -Xloggc:%TOMCAT_HOME%\logs\tomcat_gc.log  ， 把LOG記錄檔輸出到tomcat_gc.log 

開啟日誌如下

0.755: [GC 11747K->1664K(62848K), 0.0039655 secs]0.759: [Full GC 1664K->1604K(62848K), 0.0241215 secs]

如果不滿意，可以進行調優，參數如文中上面參數所示，直接設定於JAVA_OTPS即可

3，利用JSTA查看GC情況

 

詳細 附上

JConsole 遠程監控Tomcat服務

TOMCAT參數詳解

jstat 使用

其他工具

 

JProfiler ：商業軟體，需要付費。功能強大。詳細說明參考

VisualVM ：JDK內建，功能強大，與JProfiler類似，官網地址下載http://visualvm.java.net/download.html(當然JDK7現在都內建了，在jdk1.7.0_10\bin裡)

JConsole和VisualVM 在JDK都內建了 o(∩_∩)o 哈哈  感覺JProfiler這些收費的挺尷尬

 

OK，記憶體回收和調優原理打完收工，大概清楚 ，調優了就有方向了，具體參數可以查文檔等

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