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，有一個叫Eden的空間，主要是用來存放新生的對象，還有兩個Survivor Spaces（from,to）, 它們用來存放每次垃圾回收后存活下來的對象。在Old Generation中，主要存放應用程序中生命周期長的內(nèi)存對象，還有個Permanent Generat

2、ion，主要用來放JVM自己的反射對象，比如類對象和方法對象等。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的時候，存活下來的對象首先由Eden拷貝到某個Survivor Space, 當Survivor Space空間滿了后, 剩下的live對象就被直接拷貝到Old Generation中去。因此，每次GC后，Eden內(nèi)存塊會被清空。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，0級為全部(Full的垃圾回收，會回收OLD段中的垃圾；1級或以上為部分垃圾回收

3、，只會回收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，仍然無內(nèi)存空間容納新的Java對象的情況。當一個URL被訪問時，內(nèi)存申請過程如下：A. JVM會試圖為相關(guān)Java對象在Eden中初始化一塊內(nèi)存區(qū)域B. 當Eden空間足夠時，內(nèi)存申請結(jié)束。否則到下一步C. JVM試圖釋放在Eden中所有不活躍的對象（這屬于1或更高級的垃圾回收）, 釋放后若Eden空間仍然不足以放入新對象，則試圖將部分Eden中活躍對象放入Survivor區(qū)D. Survivor區(qū)被用來作為Eden及OLD的中間交換區(qū)域，當OLD區(qū)空間足夠時，Survivor區(qū)的對象會被移到Old區(qū)，否則會被保留在S

4、urvivor區(qū)E. 當OLD區(qū)空間不夠時，JVM會在OLD區(qū)進行完全的垃圾收集（0級）F. 完全垃圾收集后，若Survivor及OLD區(qū)仍然無法存放從Eden復制過來的部分對象，導致JVM無法在Eden區(qū)為新對象創(chuàng)建內(nèi)存區(qū)域，則出現(xiàn)”out of memory錯誤”JVM調(diào)優(yōu)建議:ms/mx：定義YOUNG+OLD段的總尺寸，ms為JVM啟動時YOUNG+OLD的內(nèi)存大??；mx為最大可占用的YOUNG+OLD內(nèi)存大小。在用戶生產(chǎn)環(huán)境上一般將這兩個值設為相同，以減少運行期間系統(tǒng)在內(nèi)存申請上所花的開銷。NewSize/MaxNewSize：定義YOUNG段的尺寸，NewSize為JVM啟動時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)境上一般將這兩個值設為相同，以減少運行期間系統(tǒng)在內(nèi)存申請上所花的開銷。PermSize/MaxPermSize：定義Perm段的尺寸，PermSize為JVM啟動時Perm的內(nèi)存大??；MaxPermSize為最大可占用的Perm內(nèi)存大小。在用戶生產(chǎn)環(huán)境上一般將這兩個值設為相同，以減少運行期間系統(tǒng)在內(nèi)存申請上所花的開銷。SurvivorRatio：設置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)存溢出是最常見的情況之一，產(chǎn)生的原因可能是：1 設置的內(nèi)存參數(shù)過小(ms/mx, N

6、ewSize/MaxNewSize2 程序問題單個程序持續(xù)進行消耗內(nèi)存的處理，如循環(huán)幾千次的字符串處理，對字符串處理應建議使用StringBuffer。此時不會報內(nèi)存溢出錯，卻會使系統(tǒng)持續(xù)垃圾收集，無法處理其它請求，相關(guān)問題程序可通過Thread Dump獲?。ㄒ娤到y(tǒng)問題診斷一章）單個程序所申請內(nèi)存過大，有的程序會申請幾十乃至幾百兆內(nèi)存，此時JVM也會因無法申請到資源而出現(xiàn)內(nèi)存溢出，對此首先要找到相關(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Java對象使用完畢后，其所引用的對象卻沒有銷毀，使得JVM認為他還是活躍的對象而不進行回收，這樣累計占用了大量內(nèi)存而無法

7、釋放。由于目前市面上還沒有對系統(tǒng)影響小的內(nèi)存分析工具，故此時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類而導致溢出，目前的解決辦法：1 將PermSize擴大，一般256M能夠滿足要求2 若別無選擇，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C Heap沒有限制，故C Heap發(fā)生問題時，Java進程所占內(nèi)存會持續(xù)增長，直到占用所有可用系統(tǒng)內(nèi)存其他：JVM有2個GC線程。第一個線程負責回收Heap的Young區(qū)。第二個線程在Heap不足時，遍歷Heap，將Young 區(qū)升級為Older區(qū)。O

8、lder區(qū)的大小等于-Xmx減去-Xmn，不能將-Xms的值設的過大，因為第二個線程被迫運行會降低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，此時需要設置參數(shù)禁止這些GC。l         Java的Heap太小，一

9、般默認的Heap值都很小。l         頻繁實例化對象，Release對象。此時盡量保存并重用對象，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)驗之談：1Server端JVM最好將-Xms和-Xmx設為相同值。為了優(yōu)化GC，最好讓-Xmn值約等于-Xmx的1/32。2一個GUI程序最好是每10到20秒間運行一次GC，每次在半秒之內(nèi)完成2。注意

10、：1增加Heap的大小雖然會降低GC的頻率，但也增加了每次GC的時間。并且GC運行時，所有的用戶線程將暫停，也就是GC期間，Java應用程序不做任何工作。2Heap大小并不決定進程的內(nèi)存使用量。進程的內(nèi)存使用量要大于-Xmx定義的值，因為Java為其他任務分配內(nèi)存，例如每個線程的Stack等。2Stack的設定每個線程都有他自己的Stack。-Xss每個線程的Stack大小Stack的大小限制著線程的數(shù)量。如果Stack過大就好導致內(nèi)存溢漏。-Xss參數(shù)決定Stack大小，例如-Xss1024K。如果Stack太小，也會導致Stack溢漏。3硬件環(huán)境硬件環(huán)境也影響GC的效率，例如機器的種類，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對象，會導致JVM頻繁GC。這種情況你可以增加機器的內(nèi)存，來減少Swap空間的使用2。44種GC第一種為單線程GC，也是默認的GC。，該GC適用于單CPU機器。第二種為Throughput 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)啟動該GC。第三種為Concurrent Low Pause GC，類似于第一種，適用于多