JVM虚拟机选项：Xms Xmx PermSize MaxPermSize区别

Posted 2021-06-02 秋天的枫叶

java虽然是自动回收内存，但是应用程序，尤其服务器程序最好根据业务情况指明内存分配限制。
否则可能导致应用程序宕掉。

举例说明含义：
-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。

说明：如果-Xmx不指定或者指定偏小，应用可能会导致java.lang.OutOfMemory错误，此错误来自JVM不是Throwable的，无法用try...catch捕捉。

PermSize和MaxPermSize指明虚拟机为java永久生成对象（Permanate generation）
如，class对象、方法对象这些可反射（reflective）对象分配内存限制，这些内存不包括在Heap（堆内存）区之中。

-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
过小会导致：java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space

MaxPermSize缺省值和-server -client选项相关。
-server选项下默认MaxPermSize为64m
-client选项下默认MaxPermSize为32m


经验：
1、慎用最小限制选项Xms,PermSize已节约系统资源。

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近期研究对jvm的内存使用情况进行监控，因此对观察虚拟机的内存使用方法做了一些收集，对jvm的参数设置了解了一下：

几个基本概念：

PermGen space：全称是Permanent Generation space，即永久代。就是说是永久保存的区域,用于存放Class和Meta信息，Class在被Load的时候被放入该区域，GC(Garbage Collection)应该不会对PermGen space进行清理，所以如果你的APP会LOAD很多CLASS的话，就很可能出现PermGen space错误。
Heap space：存放Instance。Java Heap分为3个区，Young即新生代，Old即老生代和Permanent。Young保存刚实例化的对象。当该区被填满时，GC会将对象移到Old区。Permanent区则负责保存反射对象。

几个参数设置的意义：

xms/xmx：定义YOUNG+OLD段的总尺寸，
ms为JVM启动时YOUNG+OLD的内存大小；
mx为最大可占用的YOUNG+OLD内存大小。
在用户生产环境上一般将这两个值设为相同，以减少运行期间系统在内存申请上所花的开销。

NewSize/MaxNewSize：定义YOUNG段的尺寸，
NewSize为JVM启动时YOUNG的内存大小；
MaxNewSize为最大可占用的YOUNG内存大小。

在用户生产环境上一般将这两个值设为相同，以减少运行期间系统在内存申请上所花的开销。
PermSize/MaxPermSize：定义Perm段的尺寸，PermSize为JVM启动时Perm的内存大小；MaxPermSize为最大可占用的Perm内存大小。在用户生产环境上一般将这两个值设为相同，以减少运行期间系统在内存申请上所花的开销。
SurvivorRatio：设置YOUNG代中Survivor空间和Eden空间的比例

申请一块内存的过程：

A. JVM会试图为相关Java对象在Eden中初始化一块内存区域
B. 当Eden空间足够时，内存申请结束。否则到下一步
C. JVM试图释放在Eden中所有不活跃的对象（这属于1或更高级的垃圾回收）；释放后若Eden空间仍然不足以放入新对象，则试图将部分Eden中活跃对象放入Survivor区/OLD区
D. Survivor区被用来作为Eden及OLD的中间交换区域，当OLD区空间足够时，Survivor区的对象会被移到Old区，否则会被保留在Survivor区
E. 当OLD区空间不够时，JVM会在OLD区进行完全的垃圾收集（0级）
F. 完全垃圾收集后，若Survivor及OLD区仍然无法存放从Eden复制过来的部分对象，导致JVM无法在Eden区为新对象创建内存区域，则出现”out of memory错误”

我们的一种resin服务器的jvm参数设置：

“-Xmx2000M -Xms2000M -Xmn500M -XX:PermSize=250M -XX:MaxPermSize=250M -Xss256K -XX:+DisableExplicitGC -XX:SurvivorRatio=1 -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:+UseParNewGC -XX:+CMSParallelRemarkEnabled -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection -XX:CMSFullGCsBeforeCompaction=0 -XX:+CMSClassUnloadingEnabled -XX:LargePageSizeInBytes=128M -XX:+UseFastAccessorMethods -XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly -XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=60 -XX:SoftRefLRUPolicyMSPerMB=0 -XX:+PrintClassHistogram -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCTimeStamps -XX:+PrintHeapAtGC -Xloggc:log/gc.log”

 是一种典型的响应时间优先型的配置。

Java中有四种不同的回收算法，对应的启动参数为
–XX:+UseSerialGC
–XX:+UseParallelGC
–XX:+UseParallelOldGC
–XX:+UseConcMarkSweepGC

1. Serial Collector
大部分平台或者强制 java -client 默认会使用这种。
young generation算法 = serial
old generation算法 = serial (mark-sweep-compact)
这种方法的缺点很明显，stop-the-world, 速度慢。服务器应用不推荐使用。

2. Parallel Collector
在linux x64上默认是这种，其他平台要加 java -server 参数才会默认选用这种。
young = parallel，多个thread同时copy
old = mark-sweep-compact = 1
优点：新生代回收更快。因为系统大部分时间做的gc都是新生代的，这样提高了throughput(cpu用于非gc时间)
缺点：当运行在8G/16G server上old generation live object太多时候pause time过长

3. Parallel Compact Collector (ParallelOld)
young = parallel = 2
old = parallel，分成多个独立的单元，如果单元中live object少则回收，多则跳过
优点：old old generation上性能较 parallel 方式有提高
缺点：大部分server系统old generation内存占用会达到60%-80%, 没有那么多理想的单元live object很少方便迅速回收，同时compact方面开销比起parallel并没明显减少。

4. Concurent Mark-Sweep(CMS) Collector
young generation = parallel collector = 2
old = cms
同时不做 compact 操作。
优点：pause time会降低, pause敏感但CPU有空闲的场景需要建议使用策略4.
缺点：cpu占用过多，cpu密集型服务器不适合。另外碎片太多，每个object的存储都要通过链表连续跳n个地方，空间浪费问题也会增大。

 内存监控的方法：

1.  jmap -heap pid
        查看java 堆（heap）使用情况
 
        using thread-local object allocation.
        Parallel GC with 4 thread(s)          //GC 方式

         Heap Configuration:       //堆内存初始化配置
         MinHeapFreeRatio=40     //对应jvm启动参数-XX:MinHeapFreeRatio设置JVM堆最小空闲比率(default 40)
         MaxHeapFreeRatio=70  //对应jvm启动参数 -XX:MaxHeapFreeRatio设置JVM堆最大空闲比率(default 70)
         MaxHeapSize=512.0MB  //对应jvm启动参数-XX:MaxHeapSize=设置JVM堆的最大大小
         NewSize  = 1.0MB          //对应jvm启动参数-XX:NewSize=设置JVM堆的‘新生代’的默认大小
         MaxNewSize =4095MB   //对应jvm启动参数-XX:MaxNewSize=设置JVM堆的‘新生代’的最大大小
         OldSize  = 4.0MB            //对应jvm启动参数-XX:OldSize=<value>:设置JVM堆的‘老生代’的大小
         NewRatio  = 8         //对应jvm启动参数-XX:NewRatio=:‘新生代’和‘老生代’的大小比率
         SurvivorRatio = 8    //对应jvm启动参数-XX:SurvivorRatio=设置年轻代中Eden区与Survivor区的大小比值
          PermSize= 16.0MB       //对应jvm启动参数-XX:PermSize=<value>:设置JVM堆的‘永生代’的初始大小
          MaxPermSize=64.0MB  //对应jvm启动参数-XX:MaxPermSize=<value>:设置JVM堆的‘永生代’的最大大小
 
 
          Heap Usage:               //堆内存分步
          PS Young Generation
          Eden Space:          //Eden区内存分布
            capacity = 20381696 (19.4375MB)  //Eden区总容量
            used     = 20370032 (19.426376342773438MB)  //Eden区已使用
            free     = 11664 (0.0111236572265625MB)  //Eden区剩余容量
            99.94277218147106% used  //Eden区使用比率
         From Space:        //其中一个Survivor区的内存分布
             capacity = 8519680 (8.125MB)
             used     = 32768 (0.03125MB)
             free     = 8486912 (8.09375MB)
             0.38461538461538464% used
        To Space:            //另一个Survivor区的内存分布
            capacity = 9306112 (8.875MB)
            used     = 0 (0.0MB)
            free     = 9306112 (8.875MB)
            0.0% used
        PS Old Generation  //当前的Old区内存分布
            capacity = 366280704 (349.3125MB)
            used     = 322179848 (307.25464630126953MB)
            free     = 44100856 (42.05785369873047MB)
            87.95982001825573% used
        PS Perm Generation  //当前的 “永生代” 内存分布
            capacity = 3