深入理解JVM

转自 http://blog.sina.com.cn/s/blog_68158ebf0100wp83.html

一、Java内存的构成

    先上一个官方java document里的图：

 

    由上图可知，整块区域分为Young Generation、Tenured Generation、Permanent Generation。

 

详细解释一下Young区：

    Young区又分为：Eden、Survivor Space。

    Survivor Space又分为 To Survivor、 From Survivor，如下图所示：

 

 

Java内存分为 堆内存（heap）和 Permanent区。

 

1、Java堆内存（heap）：

 

    --是 JVM 用于分配 Java 对象的内存，包含活动对象和不可用对象 

 

    --堆大小通常是在服务器启动时使用 java 命令中的 –Xms(最小) –Xmx（最大）标志来定义。 

 

2、Permanent区：

 

    --指内存的永久保存区域

 

    --是Sun JDK和HP JDK用来加载类(class)和Meta信息的专门的内存区

 

    --这个区域不归属Java堆内存(heap)范围

 

    --Class在被Loader时就会被放到此，如果Java应用很大，例如类(class)很多，那么建议增大这个区域的大小来满足加载这些类的内存需求

 

    --通过–XX:PermSize=***M –XX:MaxPermSize=***M调整

 

 

 

这里还有一个本地内存的概念：

 

·本地内存(native memory)： 

    --是 JVM 用于其内部操作的本地内存（非Java内存） 

    --JNI 代码和第三方本地模块（例如，本地 JDBC 驱动程序）也使用本地内存 

    --最大本地内存大小取决于以下因素：操作系统进程内存大小限制、已经指定用于 Java 堆的内存

 

 

 

也就是说，整个物理机的内存可以说由以下部分构成：

 

物理内存 = Java 内存 ＋ 本地内存 ＋ 操作系统保留的内存

 

 

 

 

 

二、垃圾回收（Garbage Collection，GC）

 

 

 

1、为什么要垃圾回收

 

    --JVM自动检测和释放不再使用的内存。 

    --Java 运行时JVM会执行 GC，这样程序员不再需要显式释放对象。 

 

2、垃圾回收（GC）的分类

    --Minor GC

    --Full GC

 

3、垃圾回收（GC）的产生过程

     1）新生成的对象在Eden区完成内存分配

     2）当Eden区满了，再创建对象，会因为申请不到空间，触发minorGC，进行young(eden+1survivor)区的垃圾回收。（为什么是eden+1survivor：两个survivor中始终有一个survivor是空的，空的那个被标记成To Survivor）

     3）minorGC时，Eden不能被回收的对象被放入到空的survivor（也就是放到To Survivor，同时Eden肯定会被清空），另一个survivor（From Survivor）里不能被GC回收的对象也会被放入这个survivor（To Survivor），始终保证一个survivor是空的。（MinorGC完成之后，To Survivor 和 From Survivor的标记互换）

     4）当做第3步的时候，如果发现存放对象的那个survivor满了，则这些对象被copy到old区，或者survivor区没有满，但是有些对象已经足够Old（通过XX:MaxTenuringThreshold参数来设置），也被放入Old区

     5）当Old区被放满的之后，进行完整的垃圾回收，即 Full GC

     6）Full GC时，整理的是Old Generation里的对象，把存活的对象放入到Permanent Generation里。

 

4、垃圾回收的回收器

  --串行（–XX:+UseSerialGC ）

    Out of Box算法，年轻代串行复制，年老代串行标记整理，主要用于桌面应用

 

  --并行（–XX:+UseParallelGC ）

     年轻代暂停应用程序，多个垃圾收集线程并行的复制收集，年老代暂停应用程序，与串行收集器一样，单垃圾收集线程标记整理。JDK 6.0启用该算法后，默认启用了-XX:+UseParallelOldGC，性能大为提高

 

  --并发(Concurrent Low Pause Collector)( –XX:+UseConcMarkSweepGC )

     启用该参数，默认启用了-XX:+UseParNewGC；简单的说，并发是指用户线程与垃圾收集线程并发，程序在继续运行，而垃圾收集程序运行于其他CPU上。

 

 

 

三、Java内存的调优参数

 

-Xmx1024m：

 

    设置JVM最大可用内存为1024M。

 

 

 

-Xms1024m：

 

    设置JVM促使内存为1024M。此值可以设置与-Xmx相同，以避免每次垃圾回收完成后JVM重新分配内存。

 

 

 

-Xmn512m：

 

    设置年轻代大小为512M。（持久代一般固定大小为64m，所以增大年轻代后，将会减小年老代大小。此值对系统性能影响较大，Sun官方推荐配置为整个堆的3/8。）

 

 

 

-Xss128k：

 

    设置每个线程的堆栈大小。这个值可以根据应用的线程所需内存大小进行调整。在相同物理内存下，减小这个值能生成更多的线程。但是操作系统对一个进程内的线程数还是有限制的，不能无限生成。

 

 

 

-XX:NewRatio=4

 

    设置年轻代（包括Eden和两个Survivor区）与年老代的比值（总的大小是Xms的值）。设置为4，则年轻代与年老代所占比值为1：4，年轻代占整个堆栈的1/5。

 

    举个例子，-Xms 设置为 1024m，-Xmx 也设置为 1024m的情况下：

 

      ·年轻代 = 1024M/5 = 204.8M

 

      ·年老代 = 1024M/5*4 = 819.2M

 

    如果-Xms和-Xmx的值设置的不一样，可以添加 -XX:MinHeapFreeRatio=<minimum> 和 -XX:MaxHeapFreeRatio=<maximum> 参数，使内存的大小能够在 大于 -Xms 和 小于 -Xmx 之间的范围内自动调整，所以内存中会有Virtual的空间（我是这样理解的，不是太清楚，这里需要大家指教）

 

英文原文如下：http://java.sun.com/docs/hotspot/gc1.4.2/#3. Sizing the Generations|outline

 

    By default, the virtual machine grows or shrinks the heap at each collection to try to keep the proportion of free space to live objects at each collection within a specific range. This target range is set as a percentage by the parameters -XX:MinHeapFreeRatio=<minimum> and -XX:MaxHeapFreeRatio=<maximum>, and the total size is bounded below by -Xms and above by -Xmx .

 

 

 

-XX:SurvivorRatio=4：

 

    设置年轻代中Eden区与Survivor区的大小比值。设置为4，则两个Survivor区与一个Eden区的比值为2:4，一个Survivor区占整个年轻代的1/6

 

 

 

-XX:MaxPermSize=16m:

 

    设置持久代大小为16m。

 

 

 

-XX:MaxTenuringThreshold=0：

 

    设置垃圾最大年龄。如果设置为0的话，则年轻代对象不经过Survivor区，直接进入年老代。对于年老代比较多的应用，可以提高效率。如果将此值设置为 一个较大值，则年轻代对象会在Survivor区进行多次复制，这样可以增加对象再年轻代的存活时间，增加在年轻代即被回收的概论。

 

 

 

总结如下图：

 

 

 

 

 

四、内存分配中会出现的错误

 

关于内存最常见的错误应该是这两个：

 

  -- 内存溢出 Out Of Memory（OOM）

 

  -- 内存泄露 Memory Leak （ML）

 

 

 

1、内存溢出

 

    内存溢出发生在这种状况下：Java内存完成Minor GC 之后想要把还存活的对象放到 Old区 里，但是这时Old区 已经满了，同时 Permanent区也已经放不下存活的对象。这时就会产生 OOM 错误。

 

 

 

2、内存泄露

 

    在Java中，内存泄漏就是存在一些被分配的对象，这些对象有下面两个特点，首先，这些对象是有被引用的，即在有向树形图中，存 在树枝通路可以与其相连；其次，这些对象是无用的，即程序以后不会再使用这些对象。如果对象满足这两个条件，这些对象就可以判定为Java中的内存泄漏， 这些对象不会被GC所回收，然而它却占用内存。

 

    找到一个例子：

 

    “这 里引用一个常看到的例子，在下面的代码中，循环申请Object对象，并将所申请的对象放入一个Vector中，如果仅仅释放对象本身，但因为 Vector仍然引用该对象，所以这个对象对GC来说是不可回收的。因此，如果对象加入到Vector后，还必须从Vector中删除，最简单的方法就是 将Vector对象设置为null。

 

1. Vector v = new Vector(10);      
2. for (int i = 1; i < 100; i++)      
3. {      
4. 　Object o = new Object();      
5. 　v.add(o);      
6. 　o = null;      
7. }//此时，所有的Object对象都没有被释放，因为变量v引用这些对象。     

 

实际上这些对象已经是无用的，但还被引用，GC就无能为力了(事实上GC认为它还有用)，这一点是导致内存泄漏最重要的原因。”

 

3、补充一个：PermGen space Error

 

    因为 GC 不会在主程序运行期对PermGen space进行清理，所以如果应用中有很CLASS需要Load的话，就很可能出现PermGen space错误。

 

    另外如果WEB APP下使用了大量的第三方jar, 其大小超过了 jvm 默认的大小那么也会产生此错误信息了。

 

 

 

 

 

五、总结

 

   上面4点的内容可以跟下面这个图来进行融合：