JVM的内存模型，（GC）垃圾处理，调优监控(基于HotSpot VM，JDK1.5+)JAVA内存模型

Posted 2021-06-27 Java_may

一，JVM内存模型概括 

 

还有一个寄存器，线程运行于其上面

1.程序计数器
记录线程的执行位置，线程私有内存，唯一一个在Java虚拟机规范中没有规定任何OutOfMemoryError情况的区域

2.线程栈（VM stack）

栈的默认大小是1M

-Xss2m 这样设置成2M

异常 ：Fatal: Stack size too small

异常的引起一般是线程数目太多

3.本地方法栈（native stack）

即为一些Native方法分配的stack

异常：java.lang.OutOfMemoryError: unable to create new native thread

一般也是由线程太多引起，增加栈空间，同上方法

4.堆(heap)，程序可用堆

截图自JConsole
每个线程的栈都是该线程私有的，堆则是所有线程共享的

这里说的堆，主要指程序能控制的，包括

The New Generational Heap，默认4M，此区域一般为JVM内存的1/15大小

此代分为Eden space区，Survivo space区可以看成emptySurvivo区，Survivor区,

当new 一个对象时，首先是在Eden space区，当Eden space区满时，Survivor space区进行垃圾回收（此处复制算法），当对象在Survivo space区经过几次回收Tenured Generation

复制算法，每次算法开始都得停止当前所有的线程，然后把Survivor区的所有活跃的对象复制到emptySurvivo区，然后对Survivor区空间进行清除变成emptySurvivo，以前的emptySurvivo成为了Survivor区。（互换）

Tenured Generation，

此处储存年老代的对象，此处的垃圾回收采用The Mark and Sweep 算法

GC标记算法/清理算法（The Mark and Sweep algorithms）进行回收，从引用进行标记，然后按照引用的程度或无引用到的对象进行回收，然后再对清除了的内存进行合并.

关于GC，因为GC主要就是对堆的回收，当然还有常量池和永久代，所以此处总结下GC

GC策略介绍

对于GC在 HotSpot VM 常用的有三种：

1.serial collector，单线程收集器，回收时都需要暂停当前线程，长时间等待，

配置

Client下默认方式

强制加上 -XX:+UseSerialGC

2.parallel collector( throughput collector )，并行收集器，或叫多线程的收集，

年轻代：暂停应用程序，多个垃圾收集线程并行的复制收集。
年老代：暂停应用程序, 多个垃圾收集线程并行的复制收集。

server下默认方式，具体配置

设置并行收集的线程数目，如20个线程，-XX:ParallelGCThreads=20

配置年轻代为并行收集  -XX:+UseParallelGC.

配置年老代垃圾收集方式为并行收集（JDK6.0开始支持）-XX:+UseParallelOldGC

设置暂停时间，设置每次年轻代垃圾回收的最长时间如果无法满足此时间，JVM会自动调整年轻代大小，以满足此值，如 -XX:MaxGCPauseMillis= 100， 

设置吞吐量，吞吐量为垃圾回收时间与非垃圾回收时间的比值  -XX:GCTimeRatio 来调整GC的时间

3.concurrent collector(concurrent low pause collector)，并发收集器，

年轻代：同样是暂停应用程序，多个垃圾收集线程并行的复制收集。
年老代：和并行的区别在这，只是在初始标记（initial mark）和二次标记（remark）时需要stop-the-world。但收集时时间很长，所以不能等年轻代满后再开始清理.

使用启动并发收集器 -XX:+UseConcMarkSweepGC

XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=指定还有多少剩余堆时开始执行并发收集

• 根据官方文档，他们俩个需要在多CPU的情况下，才能发挥作用。在一个CPU的情况下，会不如默认的serial collector，因为线程管理需要耗费CPU资源。而在两个CPU的情况下，也提高不大。只是在更多CPU的情况下，才会有所提高。当然 concurrent low pause collector有一种模式可以在CPU较少的机器上，提供尽可能少的停顿的模式，见CMS GC Incremental mode。
• 当要使用throughput collector时，在java opt里加上-XX:+UseParallelGC，启动throughput collector收集。也可加上-XX:ParallelGCThreads=<desired number>来改变线程数。还有两个参数 -XX:MaxGCPauseMillis=<nnn>和 -XX:GCTimeRatio=<nnn>，MaxGCPauseMillis=<nnn>用来控制最大暂停时间，而-XX: GCTimeRatio可以提高GC说占CPU的比，以最大话的减小heap。

GC的触发条件（基于serial collector，不同的GC策略略有不同，基本都差不多）

对于new generation来说，当eden区的对象空大于Survivor0（假设为from）的free空间时，会发生minor gc，即对整个Survivor0区，Survivor1区进行一个复制算法垃圾回收，并且部分对象转到Old Generation

当new generation满了（即eden区+Survivor0区大于Old Generation的free空间时），将发生major gc，即对New Generation和Old Generation两代都进行垃圾回收

当然还一种程序调用system.gc(),但此方法也不一定会调用，只是建议

所以得出，如果JVM的设置内存过大，发生GC的回收频率将越小，但是回收的时间越长（特别对new generation进行复制算法的复制时是需要停止当前所有线程的），所以并不是说JVM的内存设置的越大越好，得根据实际情况进行优化。

异常 java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space

一般是由于垃圾回收后，old generation里空间也不够用了

堆内存的相关参数设置

默认值（基于-server）

-server时最大堆内存是物理内存的1/4，但小于1G. JDK 1.5以前是64M

（官方： Smaller of 1/4th of the physical memory or 1GB.Before J2SE 5.0, the default maximum heap size was 64MB.）

-client 小一倍

参数设置

-Xms128m
表示JVM Heap(堆内存)最小尺寸128MB，初始分配
-Xmx512m
表示JVM Heap(堆内存)最大允许的尺寸256MB，按需分配

new Generation与Old Generation的比例，默认为1:2，即为2

-XX:NewRatio= 参数可以设置（也可以-XX:NewSize和-XX:MaxNewsize设置新域的初始值和最大值）

Eden与Survivor的比例，默认为32

-XX:SurvivorRation=参数可以设置

当对象默认经过1次New Generation 就转入Old Generation（这个不同文章上不同，待我确定）

-XX:MaxTenuringThreshold=参数可以设置 （默认0）

用-XX:+PrintTenuringDistributio可以查看值

5.方法区，永久代（Perm Space）

其实也可与看成堆内存的一部分，看成永久代（Perm Space），但GC也会回收，但很少回收，它用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据，比如一个int x，在不同的环境中是不同的，此信息就存在方法区

异常：java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space

引起，一般是太多的类信息，比如应用spring很多反射信息，可以适度设置大点

方法区或永生代相关设置

-XX:PermSize=64MB 最小尺寸，初始分配
-XX:MaxPermSize=256MB 最大允许分配尺寸，按需分配

XX:+CMSClassUnloadingEnabled -XX:+CMSPermGenSweepingEnabled 设置垃圾不回收

默认大小

-server选项下默认MaxPermSize为64m
-client选项下默认MaxPermSize为32m

6.常量池

Class文件中除了有类的版本、字段、方法、接口等描述等信息外，还有一项信息是常量表(constant_pool table)，用于存放编译期已可知的常量，这部分内容将在类加载后进入方法区（永久代）存放。但

Java语言并不要求常量一定只有编译期预置入Class的常量表的内容才能进入方法区常量池，运行期间也可将新内容放入常量池（最典型的String.intern()方法）。

GC的作用主要是用来卸载类和回收常量池，当然有部分方法区，即使永久代（Perm Space）也会一定的回收

7.native内存区“Code Cache”(non-heap)

这个没画出来，但通过工具可以看到，用于存放编译和保存本地代码（native code）的内存

二，对TOMCAT监控调优

1，监控TOMCAT内存

JConsole，JDK自带

直接在命令行输入JConsole，打开JConsole，如堆那个图，就可以监控了

远程监控，需要在启动程序时，配置 com.sun.management.jmxremote 即可

比如tomcat，

打开%tomcat_home%/bin/catalina.bat （linux下是catalina.sh），在JAVA_OPTS=%JAVA_OPTS%后加上参数

-Dcom.sun.management.jmxremote.port=1090 -Dcom.sun.management.jmxremote.ssl=false -Dcom.sun.management.jmxremote.authenticate=false

然后打开JConsole

然后连接即可

如打开堆图，可以找到上面说的各个部分

Eden Space (heap)： 内存最初从这个线程池分配给大部分对象。

Survivor Space(heap)：用于保存从Eden Space copy的对象，复制算法，分两部分Survivor

Tenured Generation (heap)：用于保持已经在 survivor space内存池中存在了一段时间的对象。

Perm Generation (non-heap): 方法区，保存虚拟机自己的静态(refective)数据，例如类（class）和方法（method）对象。Java虚拟机共享这些类数据。这个区域被分割为只读的和只写的

Code Cache(non-heap):HotSpot Java虚拟机包括一个用于编译和保存本地代码（native code）的内存，叫做“代码缓存区”（code cache）

2，打印Tomcat的日志

在前面继续加上参数 -Xloggc:%TOMCAT_HOME%\\logs\\tomcat_gc.log  ， 把LOG日志文件输出到tomcat_gc.log 

打开日志如下

0.755: [GC 11747K->1664K(62848K), 0.0039655 secs] 0.759: [Full GC 1664K->1604K(62848K), 0.0241215 secs]

如果不满意，可以进行调优，参数如文中上面参数所示，直接设置于JAVA_OTPS即可

3，利用JSTA查看GC情况

JProfiler ：商业软件，需要付费。功能强大。详细说明参考

VisualVM ：JDK自带，功能强大，与JProfiler类似，官网地址下载http://visualvm.java.net/download.html(当然JDK7现在都自带了，在jdk1.7.0_10\\bin里)

JConsole和VisualVM 在JDK都自带了 o(∩_∩)o 哈哈  感觉JProfiler这些收费的挺尴尬

OK，垃圾回收和调优原理打完收工，大概清楚 ，调优了就有方向了，具体参数可以查文档等

本文是基于HotSpot VM，其它JVM可能有些不一样，累死了，欢迎加小编V：k15197783918