002_JVM內存結構及調優學習

時間 2019-11-07

標籤 jvm 內存結構學習欄目 Java 简体版

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1. 常遇到關於內存溢出的錯誤
       java.lang包下
       StackOverflowError 不多
       OutOfMemoryError： heap space（堆空間）比較常見
       OutOfMemoryError： PermGen space 常常出現

java

2. Java虛擬機結構和屬性

       內存區域: 保存java類和對象的物理區域

       堆: Java的內存區域叫作堆(heap)

       堆被分紅3個區域:
           新域(young generation)、舊域(tenured generation)、永久域(perm generation)
           標記爲virtual的部分被保留下來，必要時才分配出去。

           新域: 有Eden和兩個救助空間survivor組成，新對象存放在Eden中

           舊域: 對象在兩個救助空間survivor之間移動，當它們足夠"老",可以被移入到保存生存期較長對象的舊域

           永久域: 在虛擬機的整個生存期都生存的對象

       經常使用虛擬機配置選項屬性

           -Xmx    Java Heap最大值，默認值爲物理內存的1/4，最佳設值應該視物理內存大小及計算機內其餘內存開銷而定；

           -Xms    Java Heap初始值，Server端JVM最好將-Xms和-Xmx設爲相同值，開發測試機JVM能夠保留默認值；

           -Xmn    Java Heap Young區大小，不熟悉最好保留默認值；

           -Xss    每一個線程的Stack大小，不熟悉最好保留默認值；

           具體實施查看 remark001_幾招搞定JVM內存設置.txt

算法

3. JVM垃圾回收機制，2種回收方法，7種垃圾收集器

       2種回收方法
           引用計數: 當應用程序引用某一對象的時候，JVM增長引用數，當引用超出範圍時，JVM減小引用數，
                           當某對象的引用數爲0時，即可以進行垃圾回收機制。（早期JVM的技術）

           對象引用遍歷(對象引用樹) => 目前大多數JVM技術
                   對象引用遍歷樹，是將對象引用關係構建成一棵樹，從一組根對象開始，沿着整個對象樹上的每條連接，
                       遞歸肯定可到達(reachable)的對象。若是某對象別的對象(至少一個)引用，則將它做爲垃圾收集起來。
                   在對象遍歷階段，GC必須記住哪些對象能夠到大，以便刪除不可到達的對象，這稱爲標記(marking)對象。

       7種垃圾收集器
           標記-清除收集器(Serial收集器): 對遍歷對象圖進行遍歷，並標記可到達的對象，而後掃描對象以尋找未標記對象並釋放內存。
               該收集器通常使用單線程工做並中止其它操做。
               (你媽媽在打掃房間，會叫你出去等一會)

           標記-清除-壓縮收集器:
               與Serial收集器有相同的標記階段。在第二階段，把標記對象複製到堆棧的新域中以便壓縮堆棧。
               這種收集器也會中止其它操做。

           複製收集器: 它將堆棧分爲2個域，稱爲半空間，它每次僅使用一個半空間。
               GC運行時，JVM生成的新對象放在一個半空間中，將可到達對象複製到另外一個半空間中，從而壓縮堆棧。
               這種方法適用於短生存期的對象，持續複製長生存期的對象則致使效率下降。

           增量收集器: 把堆棧分爲多個域，每次僅從一個域收集垃圾。這會形成較小的應用程序中斷。

           分代收集器: 把堆棧分紅兩個或多個域，用以存放不一樣壽命的對象。JVM生成的新對象通常放在其中的某個域中。
               過一段時間，繼續存在的對象將得到使用期並轉入更長壽命的域中。
               分代收集器對不一樣域使用不一樣的算法以優化性能。

           併發收集器: 同時發生，與應用程序同時運行。該收集器在某一時刻通常不得不中止其它操做以完成特定任務，
               可是由於其它應用程序可進行後臺操做，因此中斷其它處理的實際時間大大下降。

           並行收集器: 使用某種傳統算法，並使用多線程並行執行它們的工做。在多CPU機器上使用多線程技術能夠顯著提升Java應用程序的可擴展性。

           解釋兩個名詞：併發和並行。
               這兩個名詞都是併發編程中的概念，在談論垃圾收集器的上下文語境中，他們能夠解釋爲：
                   並行（Parallel）：指多條垃圾收集線程並行工做，但此時用戶線程仍然處於等待狀態。
                   併發（Concurrent）：指用戶線程與垃圾收集線程同時執行（但不必定是並行的，可能會交替執行），
                       用戶程序繼續運行，而垃圾收集程序運行於另外一個CPU上。

4. JVM內存區域配置: 堆區域、新域與舊域、永久區域(非堆內存)、新域子空間

       Sun的JVM使用的是分代收集器，它把堆分紅3個主要域: 新域與舊域、永久區域(也叫非堆內存分配).
           JVM生成的全部新對象放在新域、一旦對象經歷了必定數量的垃圾收集循環後，便得到使用期進入舊域。
           在永久域中JVM則存儲類和方法對象。

       Java虛擬機的配置選項有專門用於對這些域進行配置的屬性

           配置堆區域
               堆實質上就是新域+舊域的和，它表明這2個區域的內存大小。
               設置堆的初始大小和最大大小內存 128MB
                   java -Xms128m (其中s爲start )
                   java -Xmx128m (其中x爲max )

               一般能夠將初始化大小設置爲最大大小，這樣能夠避免程序動態增長堆的大小。

           配置新域和舊域

               設置新域大小64MB
                   java -Xms256m -Xmx256m -Xmn64m (Xmn 其中n爲new)

               設置新域的初始值和最大值 64MB
                   (-XX:NewSize 設置新域初始值 )
                   (-XX:MaxNewsize 設置新域最大值 )
                   java -Xms256m -Xmx256m -XX:NewSize 64m -XX:MaxNewsize=64m

               設置了新域的大小，舊域大小即爲堆的大小減去新域的大小，不須要對舊域進行設置，JVM也沒有提供對舊域設置屬性。

           配置永久域(非堆內存)

               永久域默認大小爲4MB，運行程序時，JVM會調整永久域大小以知足須要。
               爲了不調整，可以使用-XX:PermSize設置初始值，使用-XX:MaxPermSize設置最大值
                   java -Xms512m -Xmx512m -Xmn128m -XX:PermSize=32m -XX:MaxPermSize=64m

           配置新域子空間

               默認狀態，JVM在新域使用複製收集器，對舊域使用標記-清除-壓縮收集器。
               在新域

       JVM內存區域配置的實戰案例: remark002_eclipse內存溢出崩潰_服務器JVM崩潰.txt

5. JVM性能調優

       調優配置參考

           JVM的堆大小決定了JVM花費在收集垃圾上的時間和頻度。

           應用中創建和釋放對象的速度決定了垃圾收集的頻度。

           編程中，注意使用對象的緩存而不是創建對象。

           對生存時間越長，須要收集時間也越長，收集也會變慢。

           一次徹底的垃圾收集應該不超過3-5秒。

           若是系統花費不少時間收集垃圾，應該減小堆大小。

           通常來講，你使用物理內存的80%爲堆大小。

           對於1GB內存，單CPU的機器來講，以下的一組參考配置

           -Xms800m -Xmx800m // 堆初始值和堆最大值同樣
           -Xmn200m           // 新域的內存
           -XX:PermSize=128m   // 永久域初始值
           -XX:MaxPermSize=128m // 永久域最大值
           -XX:NewSize=200m   // 新域的初始值
           -XX:MaxNewSize=200m // 新域最大值
           -XX:NewRatio=3        // 設置該值後可不設置NewSize
           -XX:SurvivorRatio=4 // 設置救助區域大小
           -XX:userParNewGC   // 可用來設置並行收集
           -XX:ParallelGCThreads   // 可用來增長並行度
           -XX:UseParallelGC // 設置後可使用並行清除收集器
           -XX:UseAdaptiveSizePolicy // 上面一個聯合使用效果更好，利用它能夠自動優化新域大小和救助空間比值

       咱們常常遇到java.lang.OutOfMemoryError. Java heap space的錯誤

           根源是JVM虛擬機默認Heap大小是64MB，可經過設置最小值和最大值來解決

               (1) windows中更改系統環境變量
                   加上 JAVA_OPTS=-Xm800m -Xmx800m

               (2) tomcat的話，能夠在\bin\catalina.bat或catalina.sh加上
                   set JAVA_OPTS=-Xm800m -Xmx800m

       JVM調優實戰

           heap內存設置

               進入JAVA_HOME/demo/jfc/SwingSet2目錄
                   java -jar -Xmn4m -Xms16m -Xmx16m SwingSet2.jar
                       出現以下錯誤: Exception in thread "Image Fetcher 1" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space

                   除了異常信息，會發現程序的響應速度變慢。
                   說明Heap size偏小，GC佔用了更多時間，應該分配到的執行時間較少。

                   設置成以下,則安然無恙:

                       java -jar -Xmn4m -Xms16m -Xmx32m SwingSet2.jar

                   Heap最大不要超過可用物理內存的80%，通常要將-Xms和-Xmx選項設置爲相同，
                   而-Xmn爲1/4的-Xmx(heap最大值)
編程