Java JVM內(nèi)存模型及垃圾回收

1、JVM內(nèi)存模型以及垃圾回收2008-06-03 11:08JAVA堆的描述如下：內(nèi)存由 Perm 和 Heap 組成. 其中Heap = Old + NEW = Eden , from, to JVM內(nèi)存模型中分兩大塊，一塊是 NEW Generation, 另一塊是Old Generation. 在New Generation中，有一個(gè)叫Eden的空間，主要是用來(lái)存放新生的對(duì)象，還有兩個(gè)Survivor Spaces（from,to）, 它們用來(lái)存放每次垃圾回收后存活下來(lái)的對(duì)象。在Old Generation中，主要存放應(yīng)用程序中生命周期長(zhǎng)的內(nèi)存對(duì)象，還有個(gè)Permanent Generat

2、ion，主要用來(lái)放JVM自己的反射對(duì)象，比如類(lèi)對(duì)象和方法對(duì)象等。垃圾回收描述：在New Generation塊中，垃圾回收一般用Copying的算法，速度快。每次GC的時(shí)候，存活下來(lái)的對(duì)象首先由Eden拷貝到某個(gè)Survivor Space, 當(dāng)Survivor Space空間滿了后, 剩下的live對(duì)象就被直接拷貝到Old Generation中去。因此，每次GC后，Eden內(nèi)存塊會(huì)被清空。在Old Generation塊中，垃圾回收一般用mark-compact的算法，速度慢些，但減少內(nèi)存要求.垃圾回收分多級(jí)，0級(jí)為全部(Full的垃圾回收，會(huì)回收OLD段中的垃圾；1級(jí)或以上為部分垃圾回收

3、，只會(huì)回收NEW中的垃圾，內(nèi)存溢出通常發(fā)生于OLD段或Perm段垃圾回收后，仍然無(wú)內(nèi)存空間容納新的Java對(duì)象的情況。當(dāng)一個(gè)URL被訪問(wèn)時(shí)，內(nèi)存申請(qǐng)過(guò)程如下：A. JVM會(huì)試圖為相關(guān)Java對(duì)象在Eden中初始化一塊內(nèi)存區(qū)域B. 當(dāng)Eden空間足夠時(shí)，內(nèi)存申請(qǐng)結(jié)束。否則到下一步C. JVM試圖釋放在Eden中所有不活躍的對(duì)象（這屬于1或更高級(jí)的垃圾回收）, 釋放后若Eden空間仍然不足以放入新對(duì)象，則試圖將部分Eden中活躍對(duì)象放入Survivor區(qū)D. Survivor區(qū)被用來(lái)作為Eden及OLD的中間交換區(qū)域，當(dāng)OLD區(qū)空間足夠時(shí)，Survivor區(qū)的對(duì)象會(huì)被移到Old區(qū)，否則會(huì)被保留在S

4、urvivor區(qū)E. 當(dāng)OLD區(qū)空間不夠時(shí)，JVM會(huì)在OLD區(qū)進(jìn)行完全的垃圾收集（0級(jí)）F. 完全垃圾收集后，若Survivor及OLD區(qū)仍然無(wú)法存放從Eden復(fù)制過(guò)來(lái)的部分對(duì)象，導(dǎo)致JVM無(wú)法在Eden區(qū)為新對(duì)象創(chuàng)建內(nèi)存區(qū)域，則出現(xiàn)”out of memory錯(cuò)誤”JVM調(diào)優(yōu)建議:ms/mx：定義YOUNG+OLD段的總尺寸，ms為JVM啟動(dòng)時(shí)YOUNG+OLD的內(nèi)存大?。籱x為最大可占用的YOUNG+OLD內(nèi)存大小。在用戶生產(chǎn)環(huán)境上一般將這兩個(gè)值設(shè)為相同，以減少運(yùn)行期間系統(tǒng)在內(nèi)存申請(qǐng)上所花的開(kāi)銷(xiāo)。NewSize/MaxNewSize：定義YOUNG段的尺寸，NewSize為JVM啟動(dòng)時(shí)YO

5、UNG的內(nèi)存大??；MaxNewSize為最大可占用的YOUNG內(nèi)存大小。在用戶生產(chǎn)環(huán)境上一般將這兩個(gè)值設(shè)為相同，以減少運(yùn)行期間系統(tǒng)在內(nèi)存申請(qǐng)上所花的開(kāi)銷(xiāo)。PermSize/MaxPermSize：定義Perm段的尺寸，PermSize為JVM啟動(dòng)時(shí)Perm的內(nèi)存大小；MaxPermSize為最大可占用的Perm內(nèi)存大小。在用戶生產(chǎn)環(huán)境上一般將這兩個(gè)值設(shè)為相同，以減少運(yùn)行期間系統(tǒng)在內(nèi)存申請(qǐng)上所花的開(kāi)銷(xiāo)。SurvivorRatio：設(shè)置Survivor空間和Eden空間的比例內(nèi)存溢出的可能性1. OLD段溢出這種內(nèi)存溢出是最常見(jiàn)的情況之一，產(chǎn)生的原因可能是：1 設(shè)置的內(nèi)存參數(shù)過(guò)小(ms/mx, N

6、ewSize/MaxNewSize2 程序問(wèn)題單個(gè)程序持續(xù)進(jìn)行消耗內(nèi)存的處理，如循環(huán)幾千次的字符串處理，對(duì)字符串處理應(yīng)建議使用StringBuffer。此時(shí)不會(huì)報(bào)內(nèi)存溢出錯(cuò)，卻會(huì)使系統(tǒng)持續(xù)垃圾收集，無(wú)法處理其它請(qǐng)求，相關(guān)問(wèn)題程序可通過(guò)Thread Dump獲?。ㄒ?jiàn)系統(tǒng)問(wèn)題診斷一章）單個(gè)程序所申請(qǐng)內(nèi)存過(guò)大，有的程序會(huì)申請(qǐng)幾十乃至幾百兆內(nèi)存，此時(shí)JVM也會(huì)因無(wú)法申請(qǐng)到資源而出現(xiàn)內(nèi)存溢出，對(duì)此首先要找到相關(guān)功能，然后交予程序員修改，要找到相關(guān)程序，必須在Apache日志中尋找。當(dāng)Java對(duì)象使用完畢后，其所引用的對(duì)象卻沒(méi)有銷(xiāo)毀，使得JVM認(rèn)為他還是活躍的對(duì)象而不進(jìn)行回收，這樣累計(jì)占用了大量?jī)?nèi)存而無(wú)法

7、釋放。由于目前市面上還沒(méi)有對(duì)系統(tǒng)影響小的內(nèi)存分析工具，故此時(shí)只能和程序員一起定位。2. Perm段溢出通常由于Perm段裝載了大量的Servlet類(lèi)而導(dǎo)致溢出，目前的解決辦法：1 將PermSize擴(kuò)大，一般256M能夠滿足要求2 若別無(wú)選擇，則只能將servlet的路徑加到CLASSPATH中，但一般不建議這么處理3. C Heap溢出系統(tǒng)對(duì)C Heap沒(méi)有限制，故C Heap發(fā)生問(wèn)題時(shí)，Java進(jìn)程所占內(nèi)存會(huì)持續(xù)增長(zhǎng)，直到占用所有可用系統(tǒng)內(nèi)存其他：JVM有2個(gè)GC線程。第一個(gè)線程負(fù)責(zé)回收Heap的Young區(qū)。第二個(gè)線程在Heap不足時(shí)，遍歷Heap，將Young 區(qū)升級(jí)為Older區(qū)。O

8、lder區(qū)的大小等于-Xmx減去-Xmn，不能將-Xms的值設(shè)的過(guò)大，因?yàn)榈诙€(gè)線程被迫運(yùn)行會(huì)降低JVM的性能。為什么一些程序頻繁發(fā)生GC？有如下原因：l         程序內(nèi)調(diào)用了System.gc(或Runtime.gc(。l         一些中間件軟件調(diào)用自己的GC方法，此時(shí)需要設(shè)置參數(shù)禁止這些GC。l         Java的Heap太小，一

9、般默認(rèn)的Heap值都很小。l         頻繁實(shí)例化對(duì)象，Release對(duì)象。此時(shí)盡量保存并重用對(duì)象，例如使用StringBuffer(和String(。如果你發(fā)現(xiàn)每次GC后，Heap的剩余空間會(huì)是總空間的50%，這表示你的Heap處于健康狀態(tài)。許多Server端的Java程序每次GC后最好能有65%的剩余空間。經(jīng)驗(yàn)之談：1Server端JVM最好將-Xms和-Xmx設(shè)為相同值。為了優(yōu)化GC，最好讓-Xmn值約等于-Xmx的1/32。2一個(gè)GUI程序最好是每10到20秒間運(yùn)行一次GC，每次在半秒之內(nèi)完成2。注意

10、：1增加Heap的大小雖然會(huì)降低GC的頻率，但也增加了每次GC的時(shí)間。并且GC運(yùn)行時(shí)，所有的用戶線程將暫停，也就是GC期間，Java應(yīng)用程序不做任何工作。2Heap大小并不決定進(jìn)程的內(nèi)存使用量。進(jìn)程的內(nèi)存使用量要大于-Xmx定義的值，因?yàn)镴ava為其他任務(wù)分配內(nèi)存，例如每個(gè)線程的Stack等。2Stack的設(shè)定每個(gè)線程都有他自己的Stack。-Xss每個(gè)線程的Stack大小Stack的大小限制著線程的數(shù)量。如果Stack過(guò)大就好導(dǎo)致內(nèi)存溢漏。-Xss參數(shù)決定Stack大小，例如-Xss1024K。如果Stack太小，也會(huì)導(dǎo)致Stack溢漏。3硬件環(huán)境硬件環(huán)境也影響GC的效率，例如機(jī)器的種類(lèi)，內(nèi)存，swap空間，和CPU的數(shù)量。如果你的程序需要頻繁創(chuàng)建很多transient對(duì)象，會(huì)導(dǎo)致JVM頻繁GC。這種情況你可以增加機(jī)器的內(nèi)存，來(lái)減少Swap空間的使用2。44種GC第一種為單線程GC，也是默認(rèn)的GC。，該GC適用于單CPU機(jī)器。第二種為T(mén)hroughput GC，是多線程的GC，適用于多CPU，使用大量線程的程序。第二種GC與第一種GC相似，不同在于GC在收集Young區(qū)是多線程的，但在Old區(qū)和第一種一樣，仍然采用單線程。-XX:+UseParallelGC參數(shù)啟動(dòng)該GC。第三種為Concurrent Low Pause GC，類(lèi)似于第一種，適用于多