深刻詳解JVM內存模型與JVM參數詳細配置

BAT必考JVM系列專題

JVM內存結構

由上圖能夠清楚的看到JVM的內存空間分爲3大部分：

• 堆內存
• 方法區
• 棧內存

其中棧內存能夠再細分爲java虛擬機棧和本地方法棧,堆內存能夠劃分爲新生代和老年代,新生代中還能夠再次劃分爲Eden區、From Survivor區和To Survivor區。

其中一部分是線程共享的，包括 Java 堆和方法區；另外一部分是線程私有的，包括虛擬機棧和本地方法棧，以及程序計數器這一小部份內存。

堆內存（Heap）

java 堆（Java Heap）是Java 虛擬機所管理的內存中最大的一塊。堆是被全部線程共享的區域，實在虛擬機啓動時建立的。堆裏面存放的都是對象的實例（new 出來的對象都存在堆中）。

此內存區域的惟一目的就是存放對象實例（new的對象），幾乎全部的對象實例都在這裏分配內存。

堆內存分爲兩個部分：年輕代和老年代。咱們日常所說的垃圾回收，主要回收的就是堆區。更細一點劃分新生代又可劃分爲Eden區和2個Survivor區（From Survivor和To Survivor）。

下圖中的Perm表明的是永久代，可是注意永久代並不屬於堆內存中的一部分，同時jdk1.8以後永久代已經被移除。

新生代 ( Young ) 與老年代 ( Old ) 的比例的值爲 1:2 ( 該值能夠經過參數 –XX:NewRatio 來指定 )

默認的，Eden : from : to = 8 : 1 : 1 ( 能夠經過參數 –XX:SurvivorRatio 來設定 )，即： Eden = 8/10 的新生代空間大小，from = to = 1/10 的新生代空間大小。

方法區（Method Area）

方法區也稱」永久代「，它用於存儲虛擬機加載的類信息、常量、靜態變量、是各個線程共享的內存區域。

在JDK8以前的HotSpot JVM，存放這些」永久的」的區域叫作「永久代(permanent generation)」。永久代是一片連續的堆空間，在JVM啓動以前經過在命令行設置參數-XX:MaxPermSize來設定永久代最大可分配的內存空間，默認大小是64M（64位JVM默認是85M）。

隨着JDK8的到來，JVM再也不有 永久代(PermGen)。但類的元數據信息（metadata）還在，只不過再也不是存儲在連續的堆空間上，而是移動到叫作「Metaspace」的本地內存（Native memory。

方法區或永生代相關設置

• -XX:PermSize=64MB 最小尺寸，初始分配
• -XX:MaxPermSize=256MB 最大容許分配尺寸，按需分配
• XX:+CMSClassUnloadingEnabled -XX:+CMSPermGenSweepingEnabled 設置垃圾不回收
• 默認大小
• -server選項下默認MaxPermSize爲64m
• -client選項下默認MaxPermSize爲32m

虛擬機棧(JVM Stack)

java虛擬機棧是線程私有，生命週期與線程相同。建立線程的時候就會建立一個java虛擬機棧。

虛擬機執行java程序的時候，每一個方法都會建立一個棧幀，棧幀存放在java虛擬機棧中，經過壓棧出棧的方式進行方法調用。

棧幀又分爲一下幾個區域：局部變量表、操做數棧、動態鏈接、方法出口等。
平時咱們所說的變量存在棧中，這句話說的不太嚴謹，應該說局部變量存放在java虛擬機棧的局部變量表中。
java的8中基本類型的局部變量的值存放在虛擬機棧的局部變量表中，若是是引用型的變量，則只存儲對象的引用地址。

本地方法棧(Native Stack)

本地方法棧（Native Method Stacks）與虛擬機棧所發揮的做用是很是類似的，其區別不過是虛擬機棧爲虛擬機執行Java方法（也就是字節碼）服務，而本地方法棧則是爲虛擬機使用到的Native方法服務。

程序計數器（PC Register）

程序計數器就是記錄當前線程執行程序的位置，改變計數器的值來肯定執行的下一條指令，好比循環、分支、方法跳轉、異常處理，線程恢復都是依賴程序計數器來完成。
Java虛擬機多線程是經過線程輪流切換並分配處理器執行時間的方式實現的。爲了線程切換能恢復到正確的位置，每條線程都須要一個獨立的程序計數器，因此它是線程私有的。

直接內存

直接內存並非虛擬機內存的一部分，也不是Java虛擬機規範中定義的內存區域。jdk1.4中新加入的NIO，引入了通道與緩衝區的IO方式，它能夠調用Native方法直接分配堆外內存，這個堆外內存就是本機內存，不會影響到堆內存的大小。

JVM內存參數設置

• -Xms設置堆的最小空間大小。
• -Xmx設置堆的最大空間大小。
• -Xmn:設置年輕代大小
• -XX:NewSize設置新生代最小空間大小。
• -XX:MaxNewSize設置新生代最大空間大小。
• -XX:PermSize設置永久代最小空間大小。
• -XX:MaxPermSize設置永久代最大空間大小。
• -Xss設置每一個線程的堆棧大小
• -XX:+UseParallelGC:選擇垃圾收集器爲並行收集器。此配置僅對年輕代有效。即上述配置下,年輕代使用併發收集,而年老代仍舊使用串行收集。
• -XX:ParallelGCThreads=20:配置並行收集器的線程數,即:同時多少個線程一塊兒進行垃圾回收。此值最好配置與處理器數目相等。

典型JVM參數配置參考:

• java-Xmx3550m-Xms3550m-Xmn2g-Xss128k
• -XX:ParallelGCThreads=20
• -XX:+UseConcMarkSweepGC-XX:+UseParNewGC

-Xmx3550m:設置JVM最大可用內存爲3550M。

-Xms3550m:設置JVM促使內存爲3550m。此值能夠設置與-Xmx相同,以免每次垃圾回收完成後JVM從新分配內存。

-Xmn2g:設置年輕代大小爲2G。整個堆大小=年輕代大小+年老代大小+持久代大小。持久代通常固定大小爲64m,因此增大年輕代後,將會減少年老代大小。此值對系統性能影響較大,官方推薦配置爲整個堆的3/8。

-Xss128k:設置每一個線程的堆棧大小。JDK5.0之後每一個線程堆棧大小爲1M,之前每一個線程堆棧大小爲256K。更具應用的線程所需內存大小進行調整。在相同物理內存下,減少這個值能生成更多的線程。可是操做系統對一個進程內的線程數仍是有限制的,不能無限生成,經驗值在3000~5000左右。