浅谈JVM内存管理

JVM内存管理JVM的早期版本并没有进行分区管理；这样的后果是JVM进行垃圾回收时，不得不扫描JVM所管理的整片内存，所以搜集垃圾是很耗费资源的事情，也是早期JAVA程序的性能低下的主要原因。随着JVM的发展，JVM引进了分区管理的机制。采用分区管理机制的JVM将JVM所管理的所有内存资源分为2个大的部分。。永久存储区（PermanentSpace）和堆空间（TheHeapSpace）。其中堆空间又分为新生区（Young(New)generationspace）和养老区（Tenure(Old)generationspace），新生区又分为伊甸园（Edenspace），幸存者0区（Survivor0space）和幸存者1区（Survivor1space）•永久存储区（PermanentSpace）：永久存储区是JVM的驻留内存，用于存放JDK自身所携带的Class,Interface的元数据，应用服务器允许必须的Class,Interface的元数据和Java程序运行时需要的Class和Interface的元数据。被装载进此区域的数据是不会被垃圾回收器回收掉的，关闭JVM时，释放此区域所控制的内存。•堆空间（TheHeapSpace）：是JAVA对象生死存亡的地区，JAVA对象的出生，成长，死亡都在这个区域完成。堆空间又分别按JAVA对象的创建和年龄特征分为养老区和新生区。•新生区（Young(New)generationspace）：新生区的作用包括JAVA对象的创建和从JAVA对象中筛选出能进入养老区的JAVA对象。•伊甸园（Edenspace）：JAVA对空间中的所有对象在此出生，该区的名字因此而得名。也即是说当你的JAVA程序运行时，需要创建新的对象，JVM将在该区为你创建一个指定的对象供程序使用。创建对象的依据即是永久存储区中的元数据。•幸存者0区（Survivor0space）和幸存者1区（Survivor1space）：当伊甸园的控件用完时，程序又需要创建对象；此时JVM的垃圾回收器将对伊甸园区进行垃圾回收，将伊甸园区中的不再被其他对象所引用的对象进行销毁工作。同时将伊甸园中的还有其他对象引用的对象移动到幸存者0区。幸存者0区就是用于存放伊甸园垃圾回收时所幸存下来的JAVA对象。当将伊甸园中的还有其他对象引用的对象移动到幸存者0区时，如果幸存者0区也没有空间来存放这些对象时，JVM的垃圾回收器将对幸存者0区进行垃圾回收处理，将幸存者0区中不在有其他对象引用的JAVA对象进行销毁，将幸存者0区中还有其他对象引用的对象移动到幸存者1区。幸存者1区的作用就是用于存放幸存者0区垃圾回收处理所幸存下来的JAVA对象。•养老区（Tenure(Old)generationspace）：用于保存从新生区筛选出来的JAVA对象。•1.首先当启动J2EE应用服务器时，JVM随之启动，并将JDK的类和接口，应用服务器运行时需要的类和接口以及J2EE应用的类和接口定义文件也及编译后的Class文件或JAR包中的Class文件装载到JVM的永久存储区。在伊甸园中创建JVM，应用服务器运行时必须的JAVA对象，创建J2EE应用启动时必须创建的JAVA对象；J2EE应用启动完毕，可对外提供服务。2.JVM在伊甸园区根据用户的每次请求创建相应的JAVA对象，当伊甸园的空间不足以用来创建新JAVA对象的时候，JVM的垃圾回收器执行对伊甸园区的垃圾回收工作，销毁那些不再被其他对象引用的JAVA对象（如果该对象仅仅被一个没有其他对象引用的对象引用的话，此对象也被归为没有存在的必要，依此类推），并将那些被其他对象所引用的JAVA对象移动到幸存者0区。3.如果幸存者0区有足够控件存放则直接放到幸存者0区；如果幸存者0区没有足够空间存放，则JVM的垃圾回收器执行对幸存者0区的垃圾回收工作，销毁那些不再被其他对象引用的JAVA对象（如果该对象仅仅被一个没有其他对象引用的对象引用的话，此对象也被归为没有存在的必要，依此类推），并将那些被其他对象所引用的JAVA对象移动到幸存者1区。•4.如果幸存者1区有足够控件存放则直接放到幸存者1区；如果幸存者0区没有足够空间存放，则JVM的垃圾回收器执行对幸存者0区的垃圾回收工作，销毁那些不再被其他对象引用的JAVA对象（如果该对象仅仅被一个没有其他对象引用的对象引用的话，此对象也被归为没有存在的必要，依此类推），并将那些被其他对象所引用的JAVA对象移动到养老区。•5.如果养老区有足够控件存放则直接放到养老区；如果养老区没有足够空间存放，则JVM的垃圾回收器执行对养老区区的垃圾回收工作，销毁那些不再被其他对象引用的JAVA对象（如果该对象仅仅被一个没有其他对象引用的对象引用的话，此对象也被归为没有存在的必要，依此类推），并保留那些被其他对象所引用的JAVA对象。如果到最后养老区，幸存者1区，幸存者0区和伊甸园区都没有空间的话，则JVM会报告“JVM堆空间溢出（java.lang.OutOfMemoryError:Javaheapspace）”，也即是在堆空间没有空间来创建对象。这就是JVM的内存分区管理，相比不分区来说；一般情况下，垃圾回收的速度要快很多；因为在没有必要的时候不用扫描整片内存而节省了大量时间。通常大家还会遇到另外一种内存溢出错误“永久存储区溢出（java.lang.OutOfMemoryError:JavaPermanentSpace）•JVM相关参数：参数名参数说明-server启用能够执行优化的编译器,显著提高服务器的性能，但使用能够执行优化的编译器时，服务器的预备时间将会较长。生产环境的服务器强烈推荐设置此参数。-Xss单个线程堆栈大小值；JDK5.0以后每个线程堆栈大小为1M，以前每个线程堆栈大小为256K。在相同物理内存下，减小这个值能生成更多的线程。但是操作系统对一个进程内的线程数还是有限制的，不能无限生成，经验值在3000~5000左右。-XX:+UseParNewGC可用来设置年轻代为并发收集【多CPU】，如果你的服务器有多个CPU，你可以开启此参数；开启此参数，多个CPU可并发进行垃圾回收，可提高垃圾回收的速度。此参数和+UseParallelGC，-XX:ParallelGCThreads搭配使用。+UseParallelGC选择垃圾收集器为并行收集器。此配置仅对年轻代有效。即上述配置下，年轻代使用并发收集，而年老代仍旧使用串行收集。可提高系统的吞吐量。-XX:ParallelGCThreads年轻代并行垃圾收集的前提下（对并发也有效果）的线程数，增加并行度，即：同时多少个线程一起进行垃圾回收。此值最好配置与处理器数目相等。•永久存储区相关参数：•参数名参数说明-Xnoclassgc每次永久存储区满了后一般GC算法在做扩展分配内存前都会触发一次FULLGC，除非设置了-Xnoclassgc.-XX:PermSize应用服务器启动时，永久存储区的初始内存大-XX:MaxPermSize应用运行中，永久存储区的极限值。为了不消耗扩大JVM永久存储区分配的开销，将此参数和-XX:PermSize这个两个值设为相等。•堆空间相关参数参数名参数说明-Xms启动应用时，JVM堆空间的初始大小值。-Xmx应用运行中，JVM堆空间的极限值。为了不消耗扩大JVM堆控件分配的开销，将此参数和-Xms这个两个值设为相等，考虑到需要开线程，讲此值设置为总内存的80%.-Xmn此参数硬性规定堆空间的新生代空间大小，推荐设为堆空间大小的1/4。•上面所列的JVM参数关系到系统的性能，而其中-XX:PermSize，-XX:MaxPermSize，-Xms，-Xmx和-Xmn这5个参数更是直接关系到系统的性能，系统是否会出现内存溢出。-XX:PermSize和-XX:MaxPermSize分别设置应用服务器启动时，永久存储区的初始大小和极限大小；在生成环境中强烈推荐将这个两个值设置为相同的值，以避免分配永久存储区的开销，具体的值可取系统“疲劳测试”获取到的永久存储区的极限值；如果不进行设置-XX:MaxPermSize默认值为64M,一般来说系统的类定义文件大小都会超过这个默认值。-Xms和-Xmx分别是服务器启动时，堆空间的初始大小和极限值。-Xms的默认值是物理内存的1/64但小于1G，-Xmx的默认值是物理内存的1/4但小于1G.在生产环境中这些默认值是肯定不能满足我们的需要的。也就是你的服务器有8g的内存，不对JVM参数进行设置优化，应用服务器启动时还是按默认值来分配和约束JVM对内存资源的使用，不会充分的利用所有的内存资源。•到此我们就不难理解上文提到的“我的服务器有8g内存，系统也就100M左右，居然出现内存溢出”这个“怪现象”了。在上文我曾提到“永久存储区溢出（java.lang.OutOfMemoryError:JavaPermanentSpace）”和“JVM堆空间溢出（java.lang.OutOfMemoryError:Javaheapspace）”这两种溢出错误。现在大家都知道答案了：“永久存储区溢出（java.lang.OutOfMemoryError:JavaPermanentSpace）”乃是永久存储区设置太小，不能满足系统需要的大小，此时只需要调整-XX:PermSize和-XX:MaxPermSize这两个参数即可。“JVM堆空间溢出（java.lang.OutOfMemoryError:Javaheapspace）”错误是JVM堆空间不足，此时只需要调整-Xms和-Xmx这两个参数即可。•如何调优观察内存释放情况、集合类检查、对象树堆信息查看查看堆空间大小分配（年轻代、年老代、持久代分配）提供即时的垃圾回收功能•垃圾监控（长时间监控回收情况）•查看堆内类、对象信息查看：数量、类型等对象引用情况查看有了堆信息查看方面的功能，我们一般可以顺利解决以下问题：年老代年轻代大小划分是否合理内存泄漏垃圾回收算法设置是否合理线程监控线程信息监控：系统线程数量。线程状态监控：各个线程都处在什么样的状态下线程状态监控：各个线程都处在什么样的状态下Dump线程详细信息：查看线程内部运行情死锁检查热点分析•CPU热点：检查系统哪些方法占用的大量CPU时间•内存热点：检查哪些对象在系统中数量最大（一定时间内存活对象和销毁对象一起统计）•这两个东西对于系统优化很有帮助。我们可以根据找到的热点，有针对性的进行系统的瓶颈查找和进行系统优化，而不是漫无目的的进行所有代码的优化。•快照•快照是系统运行到某一时刻的一个定格。在我们进行调优的时候，不可能用眼睛去跟踪所有系统变化，依赖快照功能，我们就可以进行系统两个不同运行时刻，对象（或类、线程等）的不同，以便快速找到问题•举例说，我要检查系统进行垃圾回收以后，是否还有该收回的对象被遗漏下来的了。那么，我可以在进行垃圾回收前后，分别进行一次堆情况的快照，然后对比两次快照的对象情况。•内存泄漏检查•内存泄漏是比较常见的问题，而且解决方法也比较通用，这里可以重点说一下，而线程、热点方面的问题则是具体问题具体分析了。•内存泄漏一般可以理解为系统资源（各方面的资源，堆、栈、线程等）在错误使用的情况下，导致使用完毕的资源无法回收（或没有回收），从而导致新的资源分配请求无法完成，引起系统错误。•内存泄漏对系统危害比较大，因为他可以直接导致系统的崩溃。•需要区别一下，内存泄漏和系统超负荷两者是有区别的，虽然可能导致的最终结果是一样的。内存泄漏是用完的资源没有回收引起错误，而系统超负荷则是系统确实没有那么多资源可以分配了（其他的资源都在使用）。•年老代堆空间被占满•异常：java.lang.OutOfMemoryError:Javaheapspace•说明：•这是最典型的内存泄漏方式，简单说就是所有堆空间都被无法回收的垃圾对象占满，虚拟机无法再在分配新空间。•如上图所示，这是非常典型的内存泄漏的垃圾回收情况图。所有峰值部分都是一次垃圾回收点，所有谷底部分表示是一次垃圾