JVM-内存管理和内存回收

Dear 丶 2022-08-06 04:10 174阅读 0赞

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一、堆

所有通过new创建的对象的内存都在堆中分配，其大小可以通过-Xmx和-Xms来控制。堆被划分为新生代和旧生代，新生代又被进一步划分为Eden和Survivor区，最后Survivor由From Space和To Space组成。

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新建的对象都是用新生代分配内存，旧生代用于存放新生代中经过多次垃圾回收仍然存活的对象。

二、方法区

可通过-XX:PermSize和-XX:MaxPermSize来指定最小值和最大值。

## 垃圾回收机制 ##

JVM分别对新生代和旧生代采用不同的垃圾回收机制。

### 新生代GC ###

1.Eden空间不足的时候，会把存活的对象转移到Survivor中。

2.新生代通常存活时间较短，因此基于Copying算法来进行回收，所谓Copying算法就是扫描出存活的对象，并复制到一块新的完全未使用的空间中，对应于新生代，就是在Eden和From Space或To Space之间copy。新生代采用空闲指针的方式来控制GC触发，指针保持最后一个分配的对象在新生代区间的位置，当有新的对象要分配内存时，用于检查空间是否足够，不够就触发GC。当连续分配对象时，对象会逐渐从eden到survivor，最后到旧生代。

3.新生代满了后，会把对象转移到旧生代，然后清空继续装载，当旧生代也满了后，就会报outofmemory的异常。

在执行机制上JVM提供了串行GC（Serial GC）、并行回收GC（Parallel Scavenge）和并行GC（ParNew）

1）串行GC

在整个扫描和复制过程采用单线程的方式来进行，适用于单CPU、新生代空间较小及对暂停时间要求不是非常高的应用上，是client级别默认的GC方式，可以通过-XX:+UseSerialGC来强制指定

2）并行回收GC

在整个扫描和复制过程采用多线程的方式来进行，适用于多CPU、对暂停时间要求较短的应用上，是server级别默认采用的GC方式，可用-XX:+UseParallelGC来强制指定，用-XX:ParallelGCThreads=4来指定线程数

3）并行GC

与旧生代的并发GC配合使用

### 旧生代GC ###

旧生代与新生代不同，对象存活的时间比较长，比较稳定，因此采用标记（Mark）算法来进行回收，所谓标记就是扫描出存活的对象，然后再进行回收未被标记的对象，回收后对用空出的空间要么进行合并，要么标记出来便于下次进行分配，总之就是要减少内存碎片带来的效率损耗。在执行机制上JVM提供了串行GC（Serial MSC）、并行GC（parallel MSC）和并发GC（CMS）。

### GC组合 ###

### 以上各种GC机制是需要组合使用的，指定方式由下表所示： <table> <tbody> <tr> <td> 指定方式 </td> <td> 新生代GC方式 </td> <td> 旧生代GC方式 </td> </tr> <tr> <td> -XX:+UseSerialGC </td> <td> 串行GC </td> <td> 串行GC </td> </tr> <tr> <td> -XX:+UseParallelGC </td> <td> 并行回收GC </td> <td> 并行GC </td> </tr> <tr> <td> -XX:+UseConeMarkSweepGC </td> <td> 并行GC </td> <td> 并发GC </td> </tr> <tr> <td> -XX:+UseParNewGC </td> <td> 并行GC </td> <td> 串行GC </td> </tr> <tr> <td> -XX:+UseParallelOldGC </td> <td> 并行回收GC </td> <td> 并行GC </td> </tr> <tr> <td> -XX:+ UseConeMarkSweepGC -XX:+UseParNewGC </td> <td> 串行GC </td> <td> 并发GC </td> </tr> <tr> <td> 不支持的组合 </td> <td colspan="2"> 1、-XX:+UseParNewGC -XX:+UseParallelOldGC 2、-XX:+UseParNewGC -XX:+UseSerialGC </td> </tr> </tbody> </table> ###

## JAVA 内存调优 ##

对JVM内存调优的时候不能只看操作系统级别Java进程所占用的内存，这个数值不能准确的反应堆内存的真实占用情况，因为GC过后这个值是不会变化的，因此内存调优的时候要更多地使用JDK提供的内存查看工具，比如JConsole和Java VisualVM。

对JVM内存的系统级的调优主要的目的是减少GC的频率和Full GC的次数，过多的GC和Full GC是会占用很多的系统资源（主要是CPU），影响系统的吞吐量。

System.gc()被显示调用，触发Full GC。垃圾回收不要手动触发，尽量依靠JVM自身的机制 。

下列情况：

1）新生代设置过小

一是新生代GC次数非常频繁，增大系统消耗；二是导致大对象直接进入旧生代，占据了旧生代剩余空间，诱发Full GC

2）新生代设置过大

一是新生代设置过大会导致旧生代过小（堆总量一定），从而诱发Full GC；二是新生代GC耗时大幅度增加

一般说来新生代占整个堆1/3比较合适

3）Survivor设置过小

导致对象从eden直接到达旧生代，降低了在新生代的存活时间

4）Survivor设置过大

导致eden过小，增加了GC频率

另外，通过-XX:MaxTenuringThreshold=n来控制新生代存活时间，尽量让对象在新生代被回收。

JVM提供两种较为简单的GC策略的设置方式：

1）吞吐量优先

JVM以吞吐量为指标，自行选择相应的GC策略及控制新生代与旧生代的大小比例，来达到吞吐量指标。这个值可由-XX:GCTimeRatio=n来设置

2）暂停时间优先

JVM以暂停时间为指标，自行选择相应的GC策略及控制新生代与旧生代的大小比例，尽量保证每次GC造成的应用停止时间都在指定的数值范围内完成。这个值可由-XX:MaxGCPauseRatio=n来设置

JVM常见配置

1.  堆设置
    
     *  \-Xms:初始堆大小
     *  \-Xmx:最大堆大小
     *  \-XX:NewSize=n:设置年轻代大小
     *  \-XX:NewRatio=n:设置年轻代和年老代的比值。如:为3，表示年轻代与年老代比值为1：3，年轻代占整个年轻代年老代和的1/4
     *  \-XX:SurvivorRatio=n:年轻代中Eden区与两个Survivor区的比值。注意Survivor区有两个。如：3，表示Eden：Survivor=3：2，一个Survivor区占整个年轻代的1/5
     *  \-XX:MaxPermSize=n:设置持久代大小
2.  收集器设置
    
     *  \-XX:+UseSerialGC:设置串行收集器
     *  \-XX:+UseParallelGC:设置并行收集器
     *  \-XX:+UseParalledlOldGC:设置并行年老代收集器
     *  \-XX:+UseConcMarkSweepGC:设置并发收集器
3.  垃圾回收统计信息
    
     *  \-XX:+PrintGC
     *  \-XX:+PrintGCDetails
     *  \-XX:+PrintGCTimeStamps
     *  \-Xloggc:filename
4.  并行收集器设置
    
     *  \-XX:ParallelGCThreads=n:设置并行收集器收集时使用的CPU数。并行收集线程数。
     *  \-XX:MaxGCPauseMillis=n:设置并行收集最大暂停时间
     *  \-XX:GCTimeRatio=n:设置垃圾回收时间占程序运行时间的百分比。公式为1/(1+n)
5.  并发收集器设置
    
     *  \-XX:+CMSIncrementalMode:设置为增量模式。适用于单CPU情况。
     *  \-XX:ParallelGCThreads=n:设置并发收集器年轻代收集方式为并行收集时，使用的CPU数。并行收集线程数。

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