JVM內存管理詳解

內存管理和垃圾回收是JVM很是關鍵的點，對Java性能的剖析而言，瞭解內存管理和垃圾回收的基本策略很是重要。本篇對Sun JVM 6.0的內存管理和垃圾回收作大概的描述。 1.內存管理 在程序運行過程中，會建立大量的對象，這些對象，大部分是短週期的對象，小部分是長週期的對象，對於短週期的對象，須要頻繁地進行垃圾回收以保證無用對象儘早被釋放掉，對於長週期對象，則不須要頻率垃圾回收以確保無謂地垃圾掃描檢測。爲解決這種矛盾，Sun JVM的內存管理採用分代的策略。 1）年輕代(Young Gen)：年輕代主要存放新建立的對象，內存大小相對會比較小，垃圾回收會比較頻繁。年輕代分紅1個Eden Space和2個Suvivor Space（命名爲A和B） 當對象在堆建立時，將進入年輕代的Eden Space。 垃圾回收器進行垃圾回收時，掃描Eden Space和A Suvivor Space，若是對象仍然存活，則複製到B Suvivor Space，若是B Suvivor Space已經滿，則複製 Old Gen 掃描A Suvivor Space時，若是對象已經通過了幾回的掃描仍然存活，JVM認爲其爲一個Old對象，則將其移到Old Gen。 掃描完畢後，JVM將Eden Space和A Suvivor Space清空，而後交換A和B的角色（即下次垃圾回收時會掃描Eden Space和BSuvivor Space。 咱們能夠看到：Young Gen垃圾回收時，採用將存活對象複製到到空的Suvivor Space的方式來確保不存在內存碎片，採用空間換時間的方式來加速內存垃圾回收。 2）年老代(Tenured Gen)：年老代主要存放JVM認爲比較old的對象（通過幾回的Young Gen的垃圾回收後仍然存在），內存大小相對會比較大，垃圾回收也相對沒有那麼頻繁（譬如可能幾個小時一次）。年老代主要採用壓縮的方式來避免內存碎片（將存活對象移動到內存片的一邊），固然，有些垃圾回收器（譬如CMS垃圾回收器）出於效率的緣由，可能會不進行壓縮。 3）持久代(Perm Gen)：持久代主要存放類定義、字節碼和常量等不多會變動的信息，關於這塊的垃圾回收策略能夠參考個人另外一篇BLOG《Tomcat Context reloadabled 與 OutOfMemory(PermSpace) 》。 Class data sharing (CDS)( http://java.sun.com/j2se/1.5.0/docs/guide/vm/class-data-sharing.html)是JDK5新引入的特性，採用在虛擬機之間共享一些class定義信息（bootstrapClassLoader加載的類）的方式提速JVM的啓動和內存的佔用，主要用於客戶端，若是須要對類進行instrutment，最好把CDS關閉。（默認狀況下，JVM的server模式會關閉CDS，client模式會開啓CDS） -Xshare:off Disable class data sharing. -Xshare:on Require class data sharing to be enabled. If it could not be enabled for various reasons, print an error message and exit. -Xshare:auto The default; enable class data sharing whenever possible. 咱們經過JConsole截圖看看上面這幾個區的顯示（下圖），從左到右分別是EdenSpace、A Suvivor Space、Tenured Gen、Code Cache、Perm Gen(shared-wr)、Perm Gen(shared-ro)、Perm Gen 2．垃圾回收策略 評估垃圾回收策略的兩個重要度量是： 吞吐量(Throughput )：JVM花費在垃圾回收上的時間越長，則吞吐量越低 暫停時間(Pause time)：JVM垃圾回收過程中有一個暫停期，在暫停期間，應用程序不能運行，暫停時間是暫停期的長度 很是遺憾的是，通常這兩個指標是相互衝突的，改善其中一個會影響到另一個，根據情景的不一樣咱們決定是優先考慮吞吐量仍是暫停時間，對於須要實時響應的應用，咱們須要優先考慮暫停時間，對於後臺運行應用，咱們須要優先考慮吞吐量。 在考察各類垃圾回收器以前，咱們須要瞭解一下幾個重要的策略 並行(Parallel)：並行表示使用多個線程同時進行垃圾回收的工做，此策略通常會從同時改善暫停時間和吞吐量，在有多CPU內核的服務器上，這是基本上咱們要使用的策略。 併發(Concurrent)：並行表示垃圾回收器的一些工做（譬如垃圾標記）與應用程序同時進行，這將更進一步縮短暫停時間，須要注意的是，同時垃圾回收器的複雜性會大大增大，基本上是會下降吞吐量， 內存碎片處理：有不壓縮、壓縮和拷貝三種策略，從空間上講，拷貝將花費更多的內存（譬如如上內存管理的Young Gen，須要維持一個額外的Suvivor空間），從時間上來說，不壓縮會減低建立對象時的內存分配效率，在垃圾回收上，拷貝策略會比壓縮策略更高效。 Sun JVM有4垃圾回收器： Serial Collector：序列垃圾回收器，垃圾回收器對Young Gen和Tenured Gen都是使用單線的垃圾回收方式，對Young Gen，會使用拷貝策略避免內存碎片，對Old Gen，會使用壓縮策略避免內存碎片。基本上，在對內核的服務器上應該避免使用這種方式。在JVM啓動參數中使用-XX:+UseSerialGC啓用Serial Collector。 Parallel Collector：併發垃圾回收器，垃圾回收器對Young Gen和Tenured Gen都是使用多線程並行垃圾回收的方式，對Young Gen，會使用拷貝策略避免內存碎片，對Old Gen，會使用壓縮策略避免內存碎片。在JVM啓動參數中使用-XX:+UseParallelGC啓用Parallel Collector。 Parallel Compacting Collector：並行壓縮垃圾回收器，與Parallel Collector垃圾回收相似，但對Tenured Gen會使用一種更有效的垃圾回收策略，此垃圾回收器在暫停時間上會更短。在JVM啓動參數中使用-XX:+UseParallelOldGC啓用Parallel Compacting Collector。 Concurrent Mark-Sweep (CMS) Collector：併發標誌清除垃圾回收器，對Young Gen會使用與Parallel Collector一樣的垃圾回收策略，對Tenured Gen，垃圾回收的垃圾標誌線程與應用線程同時進行，而垃圾清除則須要暫停應用線程，但暫停時間會大大縮減，須要注意的是，因爲垃圾回收過程更加複雜，會下降整體的吞吐量。