個人JVM總結

前言

本篇博客將結合博主在實際工做中對JVM的認識，以及前一段時間春節大流量下對Java後臺服務的一些參數設置的一個總結。若是你對JVM還不熟悉，能夠參考博主之前的博客：《對Java內存結構的一點思考和實踐》

JVM體系結構

上圖，包含了組成JVM的各個要素，下面咱們簡單先來介紹下它們。

類加載子系統：負責從文件系統或者網絡上加載CLASS信息，加載的信息存放在內存空間中的方法區。

方法區：就是存放類信息、常量信息、常量池信息等。

Java堆：在JVM啓動的時候會創建Java堆，Java堆是Java程序最主要的內存區域，也是JVM進行垃圾回收的核心區域，幾乎全部的對象都放置在Java堆中，而且堆空間是全部線程共享的。

Java棧：每一個虛擬機線程都會有一個私有的棧空間，即Java棧。在Java棧中保存着局部變量、方法參數、方法調用、返回值等信息。總之，這個空間和多線程有關係，和方法的執行有關係。

本地方法棧：要知道一些Java類的實現是依賴於native方法的，也就是一般用C編寫的本地方法，本地方法棧和Java棧相似。

垃圾收集系統：Java進行垃圾清理的機制，後文在詳細介紹。

PC寄存器：寄存器也是每一個線程私有的空間，JVM會爲每一個線程建立PC寄存器，在任意時刻，一個JAVA線程老是在執行一個方法，即當前線程的當前方法。實際上，若是當前方法不是本地方法，那麼會將當前方法的信息存入PC寄存器。在PC寄存器中，實際上，就是一個指針的概念，表明了當前線程的一個執行環境。在多線程進行上下文切換的時候，PC寄存器就發揮做用了。

執行引擎：負責執行虛擬機的字節碼。

堆、棧、方法區

能夠說，在內存當中，咱們最爲關心的就是堆、棧、方法區。下面咱們重點剖析下，它們三者之間的關係。

好比，有一個User類，有2個實例對象u1/u2，那麼存儲結構信息就如上圖所示。

堆，解決的是數據存儲的問題，即數據怎麼放，放在哪裏。即User類的2個實例對象都存放在堆中。

棧，解決的是程序的運行問題，即程序如何執行。說白了，u1/u2這2個局部變量，對真實對象的引用就存放在棧中。

方法區，是堆、棧的一個輔助區域，或者說是先決條件，沒有類信息等，如何建立對象呢。

Java堆能夠細分爲新生代、老年代。其中新生代存放新生的對象或者年齡不大的對象；老年代則存放老年對象。新生代分爲Eden、S0、S1這三個區域，SO/S1也稱爲from/to區域。S0/S1這兩個區域是大小相等而且能夠互換角色的空間，在後文的複製回收算法中在詳細描述它們。

在絕大多數狀況下，對象首先分配在Eden區域，在一次新生代回收後，若是對象還存活，則會進入S0/S1區域，以後每通過一次新生代回收，若是對象存活，它的年齡就加一，當年齡達到閥值後，就會進入老年代。

Java棧的結構

Java方法區，也稱之爲永久區（Perm）。方法區，它保存系統的類信息，好比類的字段、方法、常量池等信息。方法區的大小決定了系統能夠保存多少個類，若是系統定義了太多的類，而方法區空間不足，就有可能拋出內存溢出錯誤。

JVM參數設置

-XX:+PrintGC                   使用這個參數，虛擬機啓動後，只要遇到GC，就會打印日誌        

-XX:+PrintGCDetails            能夠查看詳細信息，包括各個區的狀況

-XX:+PrintCommandLineFlags     將給虛擬機設置的參數所有打印出來

-Xms200m                       設置JAVA程序啓動時初始堆大小

-Xmx500m                       設置JAVA程序能夠得到的最大堆大小

注意：在實際開發中，咱們通常狀況下，都會將堆的初始值和最大值設置成同樣的。這樣的好處在於減小程序運行時的垃圾回收次數，從而提升性能。

-Xmn70m                        設置新生代的大小

注意：若是設置一個比較大的新生代，那麼勢必減小老年代的大小，因此這個參數對系統性能以及GC行爲有很大影響。在實際中，通常將新生代大小設置爲整個堆大小的1/3到1/4左右。也就是說新生代：老年代=1/2 到 1/3。總而言之，咱們應該儘量將對象預留在新生代，減小老年代的GC次數。

-XX:SurvivorRatio              用於新生代中Eden/from=Eden/to的比例 

-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError 

-XX:HeapDumpPath=/log/xxx.dump   

開啓堆內存溢出OOM錯誤導出堆信息功能，並打印到指定路徑下

注意：實際上這個堆內存導出文件，能夠用相關內存分析工具進行分析。

-Xss1m                         線程的最大棧空間

注意：這個參數直接決定了方法能夠調用的最大深度，特別是遞歸調用。

-XX:PermSize=64M 

-XX:MaxPermSize=64M            方法區的初始、最大大小設置

-XX:MaxDirectMemorySize        

注意：這個參數用於配置直接內存。什麼是直接內存，想想NIO，你就會明白。若是不設置，默認就是最大堆大小。所以若是直接內存若是沒有有效釋放空間，或者達到堆空間的最大大小，就會OOM。

-client/-server                事實上，在JDK1.7 64之後，就已經沒有這方面的事情了。

-XX:MaxTenuringThreshold=15    設置新生代對象進入老年代的對象的年齡閥值，默認就是15次

-XX:PretenureSizeThreshold     

若是對象的大小比較大，沒法在Eden直接分配呢？會直接進入老年代！可是須要注意TLAB的優先分配。

-XX:+UseTLAB

-XX:+PrintTLAB

-XX:+TLABSize

使用、打印、設置TLAB大小。後文會介紹TLAB。

-XX:UseSerialGC                 設置新生代、老年代使用串行回收器

-XX:UseParNewGC                 

-XX:ParallelGCThreads

設置新生代ParNew回收器，以及回收線程的個數

-XX:UseParallelOldGC            

CMS相關參數後文介紹。

GC

垃圾收集算法

引用計數法

一句話，若是對象存在被引用，則計數器加一，失效則減一；若是計數器爲0，就能夠回收。

沒法解決循環引用的問題，並且計數器常常加減，操做頻繁，性能不佳。實際工做中並無使用。

標記清除法

分爲標記、清除階段。那麼怎麼標記呢？並非採用上面的引用計數法，而是基於ROOT樹尋找路徑來肯定是否應該被標記。被標記將被清除，這會致使空間碎片的問題。垃圾回收後的空間不是連續的，顯然不連續的內存空間的效率要低於連續內存空間的效率。

複製算法

核心思想就是將內存空間分爲2塊，每次只是用其中一塊。在垃圾回收時，將其中一塊A的沒法回收的留存對象所有COPY到另外一塊B內存中，而後清除塊A內存中的全部對象。垃圾回收時，反覆去交換這2塊空間的角色，完成垃圾收集工做。這裏，顯然避免了內存碎片的問題，可是須要注意的是複製的成本。若是有不少對象須要複製呢？咱們知道新生代的不少對象很不穩定，是會被頻繁回收的，所以對於新生代而言，這種算法的複製成本比較小，因此被普遍應用。相比老年代而言，大量的對象是穩定的，甚至是不會被回收的，所以複製成本太大了，不適合。

標記壓縮法

在標記清除算法的基礎上作了些改進，就是把存活的對象壓縮到內存的另外一端，然後進行垃圾清理，從而避免了內存碎片的問題。事實上，老年代採用的就是這種算法。

其實，爲何分爲新生代、老年代？說白了，就是想根據對象的特色進行分類，不一樣的特色就可使用不一樣的算法，這就是分代的好處。對於新生代、老年代而言，新生代回收頻率很高，可是每次回收耗時很短；而老年代回收頻率很低，耗時會相對較長，因此應該儘可能減小老年代的GC。

停頓現象

垃圾回收的任務就是識別和回收垃圾對象，完成內存清理動做。爲了讓GC高效的執行，大部分狀況下，會要求系統進入一個停頓的狀態，也就是暫停了全部的應用線程。由於只有這樣纔不會有新的垃圾產生，同時停頓也保證了系統在某一瞬間的一致性，有益於垃圾的標記。所以在進行GC的時候，會產生應用程序的停頓。

TLAB

Thread Local Allocate Buffer，線程本地分配緩存，一個線程專用的內存分配區域。在實際中，每一個線程勢必會用到內存，爲何不提早就爲每一個線程建立一個較小的專屬的內存區域呢？沒必要等到線程使用到內存的時候在去申請。這樣的話，會加速線程的運行速度，並且也避免了多線程的問題。固然，TLAB區域並不會太大。

垃圾收集器

串行回收器

所謂串行，就是單線程進行垃圾回收工做。新生代、老年代均可以使用。若是機器的並行性能比較差，能夠考慮這種，由於它的專一性、獨佔性會有不錯的表現。

並行回收器：ParNew

在串行回收器的基礎上進行功能加強，就是使用多線程。適用於新生代。顯然，對於並行能力較強的計算機而言，會有效縮短垃圾回收的實際時間。

並行回收器：ParallelGC

多線程獨佔+複製算法，新生代回收，很是關注系統的吞吐量，由於它提供參數來進行吞吐量的控制，好比設置最大垃圾收集停頓時間-XX:MaxGCPauseMillis。

並行回收器：ParallelOldGC

多線程獨佔+標記壓縮算法，老年代回收。

目前最主流的回收器：CMS

CMS，即Concurrent Mark Sweep，併發標記清除，採用標記算法，適用老年代，關注系統停頓時間。

須要注意的是，CMS並非獨佔的回收器，也就是說CMS回收過程當中，應用程序仍然在不斷工做，這是CMS回收器的一大優勢。也正由於如此，CMS回收，應用程序不停頓運行，垃圾繼續會產生，須要足夠的內存空間。CMS並不會等到應用程序飽和纔開始回收，而是根據指定的閥值開始回收。好比-XX:CMSInitiatingOccupancyFration設置爲68，就是說當老年代空間使用達到68%的時候，CMS開始回收。另外，CMS爲了不標記算法產生的內存碎片問題，提供了功能，好比-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection可讓CMS回收一次後進行內存碎片整理，-XX:CMSFullGCBeforeCompaction參數能夠設置多少次CMS回收後，對內存進行一次壓縮整理。

G1回收器

目前應用並不普遍。其主要的思想在於分區算法，把內存區域劃分爲N多個小的獨立的空間，其實是想細粒度的對內存進行劃分，這樣就能夠細粒度的回收，而不是對整個空間進行垃圾回收，從而提高性能，並減小了GC停頓時間。

到這裏，JVM總結就結束了，但願對你有用吧~