JVM内存模型以及垃圾回收

JVM内存模型以及垃圾回收JAVA堆的描述如下：内存由Perm和Heap组成.其中Heap={Old+NEW={Eden,from,to}}JVM内存模型中分两大块，一块是NEWGeneration,另一块是OldGeneration.在NewGeneration中，有一个叫Eden的空间，主要是用来存放新生的对象，还有两个SurvivorSpaces（from,to）,它们用来存放每次垃圾回收后存活下来的对象。在OldGeneration中，主要存放应用程序中生命周期长的内存对象，还有个PermanentGeneration，主要用来放JVM自己的反射对象，比如类对象和方法对象等。垃圾回收描述：在NewGeneration块中，垃圾回收一般用Copying的算法，速度快。每次GC的时候，存活下来的对象首先由Eden拷贝到某个SurvivorSpace,当SurvivorSpace空间满了后,剩下的live对象就被直接拷贝到OldGeneration中去。因此，每次GC后，Eden内存块会被清空。在OldGeneration块中，垃圾回收一般用mark-compact的算法，速度慢些，但减少内存要求.垃圾回收分多级，0级为全部(Full)的垃圾回收，会回收OLD段中的垃圾；1级或以上为部分垃圾回收，只会回收NEW中的垃圾，内存溢出通常发生于OLD段或Perm段垃圾回收后，仍然无内存空间容纳新的Java对象的情况。当一个URL被访问时，内存申请过程如下：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”outofmemory错误”JVM调优建议:ms/mx：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Survivor空间和Eden空间的比例内存溢出的可能性1.OLD段溢出这种内存溢出是最常见的情况之一，产生的原因可能是：1)设置的内存参数过小(ms/mx,NewSize/MaxNewSize)2)程序问题单个程序持续进行消耗内存的处理，如循环几千次的字符串处理，对字符串处理应建议使用StringBuffer。此时不会报内存溢出错，却会使系统持续垃圾收集，无法处理其它请求，相关问题程序可通过ThreadDump获取（见系统问题诊断一章）单个程序所申请内存过大，有的程序会申请几十乃至几百兆内存，此时JVM也会因无法申请到资源而出现内存溢出，对此首先要找到相关功能，然后交予程序员修改，要找到相关程序，必须在Apache日志中寻找。当Java对象使用完毕后，其所引用的对象却没有销毁，使得JVM认为他还是活跃的对象而不进行回收，这样累计占用了大量内存而无法释放。由于目前市面上还没有对系统影响小的内存分析工具，故此时只能和程序员一起定位。2.Perm段溢出通常由于Perm段装载了大量的Servlet类而导致溢出，目前的解决办法：1)将PermSize扩大，一般256M能够满足要求2)若别无选择，则只能将servlet的路径加到CLASSPATH中，但一般不建议这么处理3.CHeap溢出系统对CHeap没有限制，故CHeap发生问题时，Java进程所占内存会持续增长，直到占用所有可用系统内存其他：JVM有2个GC线程。第一个线程负责回收Heap的Young区。第二个线程在Heap不足时，遍历Heap，将Young区升级为Older区。Older区的大小等于-Xmx减去-Xmn，不能将-Xms的值设的过大，因为第二个线程被迫运行会降低JVM的性能。为什么一些程序频繁发生GC？有如下原因：l程序内调用了System.gc()或Runtime.gc()。l一些中间件软件调用自己的GC方法，此时需要设置参数禁止这些GC。lJava的Heap太小，一般默认的Heap值都很小。l频繁实例化对象，Release对象。此时尽量保存并重用对象，例如使用StringBuffer()和String()。如果你发现每次GC后，Heap的剩余空间会是总空间的50%，这表示你的Heap处于健康状态。许多Server端的Java程序每次GC后最好能有65%的剩余空间。经验之谈：1．Server端JVM最好将-Xms和-Xmx设为相同值。为了优化GC，最好让-Xmn值约等于-Xmx的1/3[2]。2．一个GUI程序最好是每10到20秒间运行一次GC，每次在半秒之内完成[2]。注意：1．增加Heap的大小虽然会降低GC的频率，但也增加了每次GC的时间。并且GC运行时，所有的用户线程将暂停，也就是GC期间，Java应用程序不做任何工作。2．Heap大小并不决定进程的内存使用量。进程的内存使用量要大于-Xmx定义的值，因为Java为其他任务分配内存，例如每个线程的Stack等。2．Stack的设定每个线程都有他自己的Stack。-Xss每个线程的Stack大小Stack的大小限制着线程的数量。如果Stack过大就好导致内存溢漏。-Xss参数决定Stack大小，例如-Xss1024K。如果Stack太小，也会导致Stack溢漏。3．硬件环境硬件环境也影响GC的效率，例如机器的种类，内存，swap空间，和CPU的数量。如果你的程序需要频繁创建很多transient对象，会导致JVM频繁GC。这种情况你可以增加机器的内存，来减少Swap空间的使用[2]。4．4种GC第一种为单线程GC，也是默认的GC。，该GC适用于单CPU机器。第二种为ThroughputGC，是多线程的GC，适用于多CPU，使用大量线程的程序。第二种GC与第一种GC相似，不同在于GC在收集Young区是多线程的，但在Old区和第一种一样，仍然采用单线程。-XX:+UseParallelGC参数启动该GC。第三种为ConcurrentLowPauseGC，类似于第一种，适用于多CPU，并要求缩短因GC造成程序停滞的时间。这种GC可以在Old区的回收同时，运行应用程序。-XX:+UseConcMarkSweepGC参数启动该GC。第四种为IncrementalLowPauseGC，适用于要求缩短因GC造成程序停滞的时间。这种GC可以在Young区回收的同时，回收一部分Old区对象。-Xincgc参数启动该GC。1.Heap设定与垃圾回收Java内存分为3个区，Young，Old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。通常把前两个区域叫做堆区(Heap),Permanent区则负责保存反射对象,Class的meta信息等.堆区发生内存溢出的异常为:java.lang.OutOfMemoryError:Javaheapspace,Permanent区发生内存溢出是为:OutOfMemoryError:PermGenspace.JVM的Heap分配可以使用-X参数设定，-Xms初始Heap大小-Xmxjavaheap最大值-Xmnyounggeneration的heap大小JVM有2个GC线程。第一个线程负责回收Heap的Young区。第二个线程在Heap不足时，遍历Heap，将Young区升级为Older区。Older区的大小等于-Xmx减去-Xmn，不能将-Xms的值设的过大，因为第二个线程被迫运行会降低JVM的性能。为什么一些程序频繁发生GC？有如下原因：l程序内调用了System.gc()或Runtime.gc()。l一些中间件软件调用自己的GC方法，此时需要设置参数禁止这些GC。lJava的Heap太小，一般默认的Heap值都很小。l频繁实例化对象，Release对象。此时尽量保存并重用对象，例如使用StringBuffer()和String()。如果你发现每次GC后，Heap的剩余空间会是总空间的50%，这表示你的Heap处于健康状态。许多Server端的Java程序每次GC后最好能有65%的剩余空间。经验之谈：1．Server端JVM最好将-Xms和-Xmx设为相同值。为了优化GC，最好让-Xmn值约等于-Xmx的1/3[2]。2．一个GUI程序最好是每10到20秒间运行一次GC，每次在半秒之内完成[2]。注意：1．增加Heap的大小虽然会降低GC的频率，但也增加了每次GC的时间。并且GC运行时，所有的用户线程将暂停，也就是GC期间，Java应用程序不做任何工作。2．Heap大小并不决定进程的内存使用量。进程的内存使用量要大于-Xmx定义的值，因为Java为其他任务分配内存，例如每个线程的Stack等。2．Stack的设定每个线程都有他自己的Stack。-Xss每个线程的StackStack的大小限制着线程的数量。如果Stack过大就好导致内存溢漏。-Xss参数决定Stack大小，例如-Xss1024K。如果Stack太小，也会导致Stack溢漏。3,Permanent区程序发布时候可能遇到的OutOfMemoryError:PermGenspace,Class在被加载的时就会被放到PermGenspace中,它和存放类实例(Instance)的Heap区域不同,GC(GarbageCollection)不会在主程序运行期对PermGens