爲何要「除夕」,原來是內存爆了!

傳說古代有一隻四角四足的怪獸:名叫。因冬天大雪致使夕沒東西吃,因此夕常常到附近的村裏找吃的,因其身體龐大、脾氣暴躁、兇猛異常,給村民帶來了很大的災難。java

後來有一位聰明的孩子,他叫作,教給你們除掉「夕」的方法:用爆竹,輕則趕走它,重則傷它。每一年臘月三十,夕都會來村裏,村名就守着夜,放着鞭炮趕走夕。除夕由此而來。程序員

咱們把「夕」想象成一個不斷吃機器內存的 Jav a 程序,就稱它爲 年獸 吧。 掌管 Java 虛擬機內存的就是「年」,咱們稱它爲 年哥 吧。

年獸的地盤

年哥管理的地盤主要分爲五大區:堆、方法區、虛擬機棧、本地方法棧、程序計數器。以下圖所示。另外你們能夠把圖中的線程想象成村民,而是做爲村民共享使用的區域。算法

運行時數據區小程序

堆又能夠進行細分,分爲新生代老年代,新生代和老年代的比例是 1:2,而新生代又能夠進行細分,分爲伊甸園(Eden)區和兩個 Survivor, 其中 Eden 區大小和 Survivor 區大小是 8:1。數組

以下圖所示,年獸和村民都是共享堆內存這塊地盤的,管理員年哥是管理堆內存的。其中的數字 一、八、20 分別表明佔用內存的份數。微信

共享堆區架構

年獸的胃口

年獸的胃口是村民的幾百倍,年獸假扮村民逃過了管理員年哥的檢查,年哥對於這種大胃王都是直接分配到老年代去的,由於大胃王須要連續的內存給它吃,而新生代的碎片比較多不知足條件。在 Java 的世界中,最典型的大胃王就是大對象:如很長的字符串,或者元素數量很龐大的數組。分佈式

以下圖所示,村民分配到新生代吃內存,年獸被直接分配到老年代。微服務

年獸被直接分配到老年代性能

大量年獸入侵

年獸嚐到甜頭後,就開始不斷地呼叫它的親戚朋友,大量年獸被分配到了老年代,直接致使老年代的內存空間不足了,以下圖所示:

大量年獸入侵

代碼演示

咱們用代碼來演示下年獸入侵:

  • 建立了 3 個年獸,都佔用 10 MB 內存。

public class SpringFestivalOOM {
    public static void main(String[] args) {
        // 年獸1/2/3,都佔用 10 MB 內存
        byte[] nianShou1 = new byte[10 * 1024 * 1024];
        byte[] nianShou2 = new byte[10 * 1024 * 1024];
        byte[] nianShou3 = new byte[10 * 1024 * 1024];
    }
}
  • 編譯這段程序。

javac SpringFestivalOOM.java
  • 執行這段程序,同時設置堆內存最大爲 20 MB。

java -Xms20M -Xmx20M SpringFestivalOOM

由於 3 個年獸佔用的內存 30 MB 大於堆的最大內存 20 MB,因此拋出堆內存溢出異常,以下圖所示:

堆內存溢出異常

這個時候年哥和村民才發現,原來有這麼多年獸佔了咱們的地盤,趕快消滅它們!

打走年獸

村民們和年哥湊到一塊,討論了下該如何解決這個問題,究其緣由就是年獸太多了,要減小他們呼朋喚友來吃內存。

放到咱們的 Java 世界中,就是減小大對象的頻繁建立

咱們程序員常常出現本地寫完代碼後沒什麼問題,到線上後就出問題,極可能的緣由就是線上環境的數據量大,很容易出現大對象的頻繁建立,好比大型促銷活動時,短期內須要建立大量訂單數據,而訂單數據又比較複雜,有不少字段,可能會佔用大量的內存空間,最終致使頻繁觸發垃圾回收,而垃圾回收時又會出現 Stop the world 現象,應用程序的性能就降下來了。

守歲

在除夕晚上,都會進行「守歲」,村民們齊聚一堂吃着年夜飯,一塊兒等待除夕的鐘聲。等到天亮再拜訪親戚鄰居。

而守歲這個過程只能待在家裏,不能作其餘事情,因此能夠當作是垃圾回收時,其餘線程不能工做,也就是 Stop the world 的由來。

以下圖所示,除夕以前,村民能夠去其餘地方活動,除夕夜就只能待在家裏守歲了,到了次日早上就能夠串門拜年了。

守歲

總結

本篇經過除夕的故事來說解 Java 中垃圾回收機制,因故事較爲簡單,因此並無對垃圾回收算法進行深刻講解,本篇只能算做垃圾回收的入門,但願能給你們帶來必定啓發做用,對 JVM 很熟的同窗就當學習下除夕的來歷吧~

  • 村民做爲小對象使用堆區的 新生代,年獸做爲大對象直接使用堆區的 老年代

  • 除夕當晚,大量 年獸入侵老年代,致使 堆區內存不足,觸發 垃圾回收機制。

  • 守歲就是待在家裏守着過新年,而垃圾回收時, 又會中止其餘線程,也就是 Stop the world。

  • 避免代碼中 頻繁複制或建立大對象是必須作的事情,以避免上線後出現問題。

  • 除夕也表明着 辭舊迎新 ,這不正是執行垃圾回收嗎?

做者簡介:8 年互聯網經驗,擅長架構設計、分佈式、微服務。手寫了一套 SpringCloud 實戰教程,自主開發了 PMP 刷題小程序和 Java 刷題小程序。回覆 pdf 領取。

悟空在這裏預估你們除夕快樂,新年快樂,2021 心想事成,好事成雙~

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