JVM内存分配、垃圾回收、启动参数

一、Java内存组成

1. 组成图
   
2. 堆(Heap)
   1. 运行时数据区域，所有类实例和数组的内存均从此处分配。Java虚拟机启动时创建。对象的堆内存由称为垃圾回收器的自动内存管理系统回收。
   2. 组成 组成 详解

      Young Generation	即图中的Eden + From Space + To Space 1.Eden存放新生的对象 2.Survivor Space有两个，存放每次垃圾回收后存活的对象
      Old Generation	Tenured Generation 即图中的Old Space 主要存放应用程序中生命周期长的存活对象

3. 非堆内存
   1. JVM具有一个由所有线程共享的方法区。方法区属于非堆内存。它存储每个类结构，如运行时常数池、字段和方法数据，以及方法的代码。它是在Java虚拟机启动时创建的。
   2. 除了方法区外，Java虚拟机实现可能需要用于内部处理或优化的内存，这种内存也是非堆内存。例如，JIT编译器需要内存来存储从Java虚拟机代码转换而来的本机代码，从而获得高性能。
   3. 组成 组成 详解

      Permanent Generation	即图中的Permanent Space 存放JVM自己的反射对象，比如类对象和方法对象
      native heap	JVM内部处理或优化

二、GC策略

1. 堆
   1. JVM采用一种分代回收(generational collection)的策略，用较高的频率对年轻的对象(young generation)进行扫描和回收，这种叫做minor collection，而对老对象(old generation)的检查回收频率要低很多，称为major collection。这样就不需要每次GC都将内存中所有对象都检查一遍。
2. 非堆内存
   1. GC不会在主程序运行期对PermGen Space进行清理，所以如果你的应用中有很多CLASS的话,就很可能出现PermGen Space错误。

三、内存申请、对象衰老过程

1. 内存申请过程
   1. JVM会试图为相关Java对象在Eden中初始化一块内存区域；
   2. 当Eden空间足够时，内存申请结束。否则到下一步；
   3. JVM试图释放在Eden中所有不活跃的对象（minor collection），释放后若Eden空间仍然不足以放入新对象，则试图将部分Eden中活跃对象放入Survivor区；
   4. Survivor区被用来作为Eden及OLD的中间交换区域，当OLD区空间足够时，Survivor区的对象会被移到Old区，否则会被保留在Survivor区；
   5. 当OLD区空间不够时，JVM会在OLD区进行major collection；
   6. 完全垃圾收集后，若Survivor及OLD区仍然无法存放从Eden复制过来的部分对象，导致JVM无法在Eden区为新对象创建内存区域，则出现"Out of memory错误"；
2. 对象衰老过程
   1. young generation的内存，由一块Eden和两块Survivor Space构成。新创建的对象的内存都分配自eden。两块Survivor Space总有会一块是空闲的，用作copying collection的目标空间。Minor collection的过程就是将eden和在用survivor space中的活对象copy到空闲survivor space中。所谓survivor，也就是大部分对象在Eden出生后，根本活不过一次GC。对象在young generation里经历了一定次数的minor collection后，年纪大了，就会被移到old generation中，称为tenuring。
   2. 剩余内存空间不足会触发GC，如eden空间不够了就要进行minor collection，old generation空间不够要进行major collection，permanent generation空间不足会引发Full GC。

四、JVM参数

1. 参数说明 参数 说明 默认值 生产环境约定

   -Xms/-Xmx	定义YOUNG+OLD段的总尺寸，ms为JVM启动时YOUNG+OLD的内存大小；mx为最大可占用的YOUNG+OLD内存大小。	默认是物理内存的1/64但小于1G。	在用户生产环境上一般将这两个值设为相同，以减少运行期间系统在内存申请上所花的开销。
   -XX:NewSize/-XX:MaxNewSize	定义YOUNG段的尺寸，NewSize为JVM启动时YOUNG的内存大小；MaxNewSize为最大可占用的YOUNG内存大小。	默认是物理内存的1/4但小于1G。	在用户生产环境上一般将这两个值设为相同，以减少运行期间系统在内存申请上所花的开销。
   -Xmn	设置young generation的内存大小。	整个堆大小=年轻代大小 + 年老代大小 + 持久代大小。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。
   -XX:PermSize/-XX:MaxPermSize	定义Perm段的尺寸，PermSize为JVM启动时Perm的内存大小；MaxPermSize为最大可占用的Perm内存大小。		在用户生产环境上一般将这两个值设为相同，以减少运行期间系统在内存申请上所花的开销。
   -XX:NewRaito	设置YOUNG与OLD段的比值。
   -XX:SurvivorRaito	设置YOUNG段中Eden区与Survivor区的比值，如此值为4，则Eden为4/6，两个Survivor分别为1/6。
   -XX:MaxTenuringThreshold	设置垃圾最大年龄。		如果设置为0的话，则新生对象不经过Survivor区，直接进入OLD段。对于OLD对象比较多的应用，可以提高效率。如果将此值设置为一个较大值，则 新生对象会在Survivor区进行多次复制，这样可以增加对象的存活时间，增加在minor collection即被回收的概率。
   -Xss	设置栈的大小。	JDK5.0以后每个线程堆栈大小为1M，以前每个线程堆栈大小为256K。	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，经验值在3000~5000左右。
   -XX:+UseParallelGC	选择垃圾收集器为并行收集器。此配置仅对年轻代有效。即上述配置下，年轻代使用并发收集，而年老代仍旧使用串行收集。
   -XX:ParallelGCThreads	配置并行收集器的线程数，即：同时多少个线程一起进行垃圾回收。		此值最好配置与处理器数目相等。
   -XX:+UseParallelOldGC	配置年老代垃圾收集方式为并行收集。JDK6.0支持对年老代并行收集。
   -XX:MaxGCPauseMillis	设置每次年轻代垃圾回收的最长时间，如果无法满足此时间，JVM会自动调整年轻代大小，以满足此值。
   -XX:+UseAdaptiveSizePolicy	设置此选项后，并行收集器会自动选择年轻代区大小和相应的Survivor区比例，以达到目标系统规定的最低相应时间或者收集频率等。		此值建议使用并行收集器时，一直打开。

2. 举例说明

   MEM_ARGS="-Xms512m -Xmx512m -XX:NewSize=256m -XX:MaxNewSize=256m -XX:PermSize=128m -XX:MaxPermSize=128m -XX:SurvivorRatio=6"
   
   

   上例中，
   YOUNG+OLD: 512M
   YOUNG: 256M
   Perm: 128M
   Eden: YOUNG*6/(6+1+1)=192M
   单个Survivor: YOUNG/(6+1+1)=32M