一份關於jvm內存調優及原理的學習筆記

JVM

 

一.虛擬機的基本結構

 

1.jvm總體架構

 

 

類加載子系統：負責從文件系統或者網絡中加載class信息，存入方法區中。

方法區（Perm）：存放加載後的class信息，包括靜態方法，jdk1.6之前包含了常量池。

參數：-XX:PermSize初始值  -XX:MaxPermSize最大值

 

Java堆（Heap）：java工程的主要內存工做區域，全部線程共享，jdk1.7之後包含了常量池。參數： -Xms初始值     -Xmx最大值

 

直接內存：java堆外，直接向系統申請的內存區間，容許NIO庫使用。申請空間慢，讀寫快。默認下最大可用空間等於堆的最大可用空間。在server模式下，讀寫速度是堆的10倍。

參數：-XX:MaxDirectMemorySize 最大值

 

垃圾回收器：

 

Java棧：線程私有，用於存放局部變量，方法參數，同時和java方法的調用返回密切相關。

參數：-Xss最大值

 

本地方法棧：和java棧相似，主要用於本地方法調用。

PC寄存器：線程私有

執行引擎：

 

 

Java [-options] class [args...]

其中-options是java虛擬機的啓動參數，args是傳遞給main方法的參數、

 

 

2.java堆

根據垃圾回收機制的不一樣，java堆有可能擁有不一樣的結構，常見的java堆分爲新生代和老年代。其中新生代存放剛建立的對象及年齡不大的對象，老年帶存放着在新生代中經歷過屢次回收後還存在的對象。

 

 

 

對象晉升過程：

新生代分爲eden區s0,s1區（from，to）。多數狀況下對象首先分配在eden區，在一次新生代回收後，存活下來的對象存入s0或s1區。每通過一次新生代的回收，對象的年齡加1。默認狀況下年齡達到15的對象將晉升至老年代。若是在第一次回收的時候，存活的對象大於s0（s1）空間，將直接晉升至老年代，若是在爲對象第一次分配空間時，對象空間大於eden空間的話，對象也直接分配到老年代。

 

 

3.java棧

Java棧和數據結構中的棧有着相似的含義，先進後出，只支持入棧和出棧操做。Java棧中保存的只要內容是棧幀，每一次進行函數調用，都會有一個對應的棧幀被壓入棧中，函數調用結束，都會有一個棧幀被彈出棧。

 

 

棧幀

每個棧幀中包含局部變量表，操做數棧和幀數據區。

棧上分配

棧上分配的基本思想，是將線程私有的對象，打散分配到棧上，分配在棧上的函數調用結束後對象會自行銷燬，不須要垃圾回收接入，從而提高性能。對於大量的零散小對象，棧上分配提供了一種很好的對象分配優化策略，但因爲和堆空間相比，棧空間較小，所以大對象沒法也不適合在棧上分配

棧上分配依賴逃逸分析和標量替換的實現，同時必須在server模式下才能啓用。參數-XX:+DoEscapeAnalysis啓用逃逸分析     -XX:+EliminateAllocations開啓標量替換(默認打開).

例：-server -Xms 100m -Xmx 100m -XX:+DoEscapeAnalysis -XX:+EliminateAllocations

 

 

二．Jvm經常使用參數

 

1.GC參數

-XX:+PrintGC    每次觸發GC的時候打印相關日誌

-XX:+PrintGCDetails    更詳細的GC日誌

-XX:+PrintHeapAtGC    每次GC時打印堆的詳細詳細信息

-XX:+PrintGCApplicationConcurrentTime    打印應用程序執行時間

-XX:+PrintGCApplicationAtoppedTime    打印應用程序由GC引發的停頓時間

-XX:+PrintReferenceGC    跟蹤系統內的軟引用，弱引用，虛引用和finallize隊列。

 

 

1.類跟蹤

-verbose:class    跟蹤類的加載和卸載

-XX:+TraceClassLoading    單獨跟蹤類加載

-XX:+TraceClassUnloading    單獨跟蹤類卸載

-XX:+PrintClassHistogram    查看運行時類的分佈狀況，使用時在控制檯按ctrl+break

 

 

2.系統參數查看

-XX:+PrintVMOptions       運行時，打印jvm接受的命令行顯式參數

-XX:+PrintCommandLineFlags    打印傳遞jvm的顯式和隱式參數

-XX:+PrintFlagsFinal    打印全部系統參數值

 

 

3.堆

-Xms    堆初始值

-Xmx    堆最大可用值

-Xmn    新生代大小，通常設爲整個堆的1/3到1/4左右

-XX:SurvivorRatio    設置新生代中eden區和from/to空間的比例關係n/1

-XX:NewRatio    設置老年代與新生代的比

 

想要合理的分配堆內存，須要瞭解對象的晉升過程，能夠參照上面介紹堆空間架構時，對對象晉升過程的描述。

 

 

基本策略：堆的不一樣分佈狀況，對系統會產生必定的影響。儘量將對象預留在新生代，減小老年代GC的次數（一般老年回收起來比較慢）。實際工做中，一般將堆的初始值和最大值設置相等，這樣能夠減小程序運行時進行的垃圾回收次數和空間擴展，從而提升程序性能。

 

4.非堆

-XX:PermSize   方法區（永久區）初始值

-XX:MaxPermSize    方法區（永久區）最大值

-Xss    設置棧空間大小

-XX:MaxDirectMemorySize    直接內存最大可用空間，設置不當可能致使系統OOM

 

5.虛擬機工做模式

-client    默認工做模式

-server    server工做模式，啓動虛擬機時須要顯式指定

與client模式相比，server模式啓動較慢，會嘗試蒐集更多的系統性能信息，使用更復雜的優化算法對程序進行優化，server模式下系統徹底啓動並進入穩按期後，執行速度遠遠快於client模式，適合長期後臺運行的系統。Client模式更適合運行時間不長，又追求啓動速度的客戶端程序。

 

 

三．Jvm性能監控工具

1.JConsole

內存監控，線程監控，類加載狀況，虛擬機信息

2.Visual VM

線程dump和分析，性能分析，內存快照分析，BTrace

3.Mission Control

MBean服務器，飛行記錄器

 

四．分析java堆

1.常見的內存溢出緣由及解決思路

(1)堆溢出：設置-Xmx調整最大可用堆空間

 

(2)直接內存溢出：多是系統內存空間不足，同時沒達到參數默認的上限，沒有觸發GC致使OOM，解決方法是經過-XX:MaxDirectMemorySize 來限制最大內存。

 

(3)過多線程致使OOM：因爲每開啓一個線程都會給這個線程分配一個棧，所以當線程數達到必定程度，系統空間不足的時候就會內存溢出，能夠嘗試減小堆空間，或者能夠經過設置參數-Xss限制每一個棧的大小。

 

(4)永久區溢出：系統加載的類過多，致使永久區溢出，經過-XX:MaxPermSize來設置永久區最大可用空間。

 

(5)GC效率低下引發的OOM：GC是內存回收的關鍵，回收效率低頗有可能引發內存溢出，能夠經過合理的分配堆（包括新生代和老年代）空間去解決。

 

 

2.String形成的內存泄漏

內存泄漏是指，再也不使用的對象佔據內存不釋放，致使可用內存不斷減少，最終引發內存泄漏。在Java1.6中String.subString()方法就存在這樣的問題。

SubString中新生成的對象並無從value中獲取本身須要的那部分，而是直接簡單的使用了相同的引用，只是修改了offset和count，以此來肯定新的String對象的值。當原始字符串還在用的時候這種狀況是沒有問題的，而且共用value還節省了部分的空間，可是一旦原始字符串被回收，value中多餘的部分就形成了空間浪費。

 

3.淺堆和深堆

淺堆：是指一個對象自己所消耗的內存，不包括其內部引用的對象的大小。

深堆：是指對象的保留集中全部對象淺堆的大小之和。

保留集：是指當對象A被垃圾回收後，能夠釋放的全部對象的集合（包括A自己），通俗的講就是，僅被對象A所持有的對象的集合。

 

4.OQL查詢語句

相似於sql語法的查詢語句，能夠在堆中進行對象的查找和篩選。

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