JVM内存设置参数分析

╰半橙微兮° 2022-09-24 14:20 380阅读 0赞

引言：JVM提供了诸多的参数进行JVM各个方面内存大小的设置，为Java应用进行优化提供了诸多的工具，本文将会详细分析各个参数的功能与使用。

  1. 内存大小-Xmx/-Xms

    使用示例: -Xmx20m -Xms5m 

  1.  说明： 当下Java应用最大可用内存为20M， 最小内存为5M
  3.  代码测试1：  
  6. public class JVMTest {
  7.     public static void main(String[] args) {
  8.         System.out.print("Xmx=");
  9.         System.out.println(Runtime.getRuntime().maxMemory()/1024.0/1024+"M");
  11.         System.out.print("free mem=");
  12.         System.out.println(Runtime.getRuntime().freeMemory()/1024.0/1024+"M");
  14.         System.out.print("total mem=");
  15.         System.out.println(Runtime.getRuntime().totalMemory()/1024.0/1024+"M");
  16.     }
  17. }

程序执行结果：

  1.  ![Center][]
  3. 大家可以发现，这里打印出来的Xmx值和设置的值之间是由差异的，total Memory和最大的内存之间还是存在一定差异的，就是说JVM一般会尽量保持内存在一个尽可能底的层面，而非贪婪做法按照最大的内存来进行分配。
  5.  在测试代码中新增如下语句，申请内存分配：  
  8. byte[] b=new byte[4*1024*1024];
  9.         System.out.println("分配了1M空间给数组");

程序运行结果：

  1.   ![Center 1][]

在申请分配了4m内存空间之后，total memory上升了，同时可用的内存也上升了，可以发现其实JVM在分配内存过程中是动态的， 按需来分配的。

  1. 各个代系之间的大小设置
  • -Xmn新生代的设置

  • -XX:NewRatio新生代和年老代的比例； 4表示年轻代：年老代=1:4, 即年轻代占堆的1/5.

  • -XX:SurvivorRatio新生代内部Survivor和Eden区域的比例; 示例: 8表示两个Survivor：Eden=2:8, 即一个Survivor占1/10的新生代空间 

  1.  代码示例：  
  4.  JVM的设置为： -Xmx20m -Xms20m -Xmn1m  -XX:+PrintGCDetails  
  7. byte[] b=null;
  8.     for(int i=0;i<10;i++)
  9.          b=new byte[1*1024*1024];

结果输出: 

  1. [GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 512K->488K(1024K)] 512K->488K(19968K), 0.0014737 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] 
  2. Xmx=19.5M
  3. free mem=8.774787902832031M
  4. total mem=19.5M
  5. Heap
  6.  PSYoungGen      total 1024K, used 747K [0x00000000ffe80000, 0x0000000100000000, 0x0000000100000000)
  7.   eden space 512K, 50% used [0x00000000ffe80000,0x00000000ffec0fa8,0x00000000fff00000)
  8.   from space 512K, 95% used [0x00000000fff00000,0x00000000fff7a020,0x00000000fff80000)
  9.   to   space 512K, 0% used [0x00000000fff80000,0x00000000fff80000,0x0000000100000000)
  10.  ParOldGen       total 18944K, used 10240K [0x00000000fec00000, 0x00000000ffe80000, 0x00000000ffe80000)
  11.   object space 18944K, 54% used [0x00000000fec00000,0x00000000ff6000a0,0x00000000ffe80000)
  12.  Metaspace       used 2546K, capacity 4486K, committed 4864K, reserved 1056768K
  13.   class space    used 279K, capacity 386K, committed 512K, reserved 1048576K
  14. Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM warning: NewSize (1536k) is greater than the MaxNewSize (1024k). A new max generation size of 1536k will be used.

结果分析：

  1.  由于内存申请大小为1M， 故年轻代无法满足需求，所以10m的内存分配都放到了年老代。这里发生了一次GC，一个内存分配失败，在年轻代中。
  3.   关注一下Hotspot的Warning信息，这个提示由于年轻带比较小，故其将其设置了一个NewSize, 较大的值1536k，而非JVM参数中设置的1M大小。

代码示例2： 

  1.  JVM参数设置： -Xmx20m -Xms20m -Xmn15m  -XX:+PrintGCDetails  
  2.   GC输出结果：  
  5. Xmx=18.5M
  6. free mem=7.484504699707031M
  7. total mem=18.5M
  8. Heap
  9.  PSYoungGen      total 13824K, used 11525K [0x00000000ff100000, 0x0000000100000000, 0x0000000100000000)
  10.   eden space 12288K, 93% used [0x00000000ff100000,0x00000000ffc417f8,0x00000000ffd00000)
  11.   from space 1536K, 0% used [0x00000000ffe80000,0x00000000ffe80000,0x0000000100000000)
  12.   to   space 1536K, 0% used [0x00000000ffd00000,0x00000000ffd00000,0x00000000ffe80000)
  13.  ParOldGen       total 5120K, used 0K [0x00000000fec00000, 0x00000000ff100000, 0x00000000ff100000)
  14.   object space 5120K, 0% used [0x00000000fec00000,0x00000000fec00000,0x00000000ff100000)
  15.  Metaspace       used 2542K, capacity 4486K, committed 4864K, reserved 1056768K
  16.   class space    used 279K, capacity 386K, committed 512K, reserved 1048576K
  18. 结果分析： 没有发生分配失败和GC回收。 10M的分配都进入了Eden区域。 年老代中为0， Survivior区域为0.

代码示例3： 

  1.    JVM参数设置：-Xmx20m -Xms20m -Xmn7m  -XX:+PrintGCDetails
  3.    GC结果输出：  
  6. [GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 5962K->488K(6656K)] 5962K->1592K(19968K), 0.0013317 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] 
  7. Xmx=19.5M
  8. free mem=12.827682495117188M
  9. total mem=19.5M
  10. Heap
  11.  PSYoungGen      total 6656K, used 5790K [0x00000000ff900000, 0x0000000100000000, 0x0000000100000000)
  12.   eden space 6144K, 86% used [0x00000000ff900000,0x00000000ffe2d8d8,0x00000000fff00000)
  13.   from space 512K, 95% used [0x00000000fff00000,0x00000000fff7a020,0x00000000fff80000)
  14.   to   space 512K, 0% used [0x00000000fff80000,0x00000000fff80000,0x0000000100000000)
  15.  ParOldGen       total 13312K, used 1104K [0x00000000fec00000, 0x00000000ff900000, 0x00000000ff900000)
  16.   object space 13312K, 8% used [0x00000000fec00000,0x00000000fed14010,0x00000000ff900000)
  17.  Metaspace       used 2543K, capacity 4486K, committed 4864K, reserved 1056768K
  18.   class space    used 279K, capacity 386K, committed 512K, reserved 1048576K

结果分析：

  1.     发生了GC回收，年轻代中回收了将近5M内存，整体占用内存是19M，包括（年轻代和年老代）， 用时0.001秒
  3.  代码示例4：
  5.    JVM参数设置： -Xmx20m -Xms20m -Xmn7m   -XX:SurvivorRatio=2 -XX:+PrintGCDetails  
  6.    结果输出：  
  9. [GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 3882K->1512K(5632K)] 3882K->1600K(18944K), 0.0013471 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] 
  10. [GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 4664K->1520K(5632K)] 4752K->1656K(18944K), 0.0012496 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] 
  11. [GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 4663K->1496K(5632K)] 4799K->1632K(18944K), 0.0061350 secs] [Times: user=0.05 sys=0.00, real=0.01 secs] 
  12. Xmx=18.5M
  13. free mem=15.833610534667969M
  14. total mem=18.5M
  15. Heap
  16.  PSYoungGen      total 5632K, used 2676K [0x00000000ff900000, 0x0000000100000000, 0x0000000100000000)
  17.   eden space 4096K, 28% used [0x00000000ff900000,0x00000000ffa27268,0x00000000ffd00000)
  18.   from space 1536K, 97% used [0x00000000ffd00000,0x00000000ffe76040,0x00000000ffe80000)
  19.   to   space 1536K, 0% used [0x00000000ffe80000,0x00000000ffe80000,0x0000000100000000)
  20.  ParOldGen       total 13312K, used 136K [0x00000000fec00000, 0x00000000ff900000, 0x00000000ff900000)
  21.   object space 13312K, 1% used [0x00000000fec00000,0x00000000fec22000,0x00000000ff900000)
  22.  Metaspace       used 2542K, capacity 4486K, committed 4864K, reserved 1056768K
  23.   class space    used 279K, capacity 386K, committed 512K, reserved 1048576K

结果分析：

  1.    这里SurvivorRatio=2， 表示 2Survior: Eden = 2；2， 这里计算的值不是完全按照1:1来设置的，具体原因未知， 3:4 的结果。 但是设置到10m的时候，就是2:2来走的，这里的可能原因是小数点的值取舍。
  3.   发了3次GC，都是发生在新生代。

代码示例5：

  1.  JVM参数： -Xmx20m -Xms20m -XX:NewRatio=1   -XX:SurvivorRatio=2 -XX:+PrintGCDetails  
  2.  结果输出：  
  5. [GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 4932K->1608K(7680K)] 4932K->1616K(17920K), 0.0750661 secs] [Times: user=0.08 sys=0.00, real=0.08 secs] 
  6. [GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 5804K->1576K(7680K)] 5812K->1584K(17920K), 0.0223095 secs] [Times: user=0.03 sys=0.00, real=0.02 secs] 
  7. Xmx=17.5M
  8. free mem=13.863265991210938M
  9. total mem=17.5M
  10. Heap
  11.  PSYoungGen      total 7680K, used 3818K [0x00000000ff600000, 0x0000000100000000, 0x0000000100000000)
  12.   eden space 5120K, 43% used [0x00000000ff600000,0x00000000ff830af0,0x00000000ffb00000)
  13.   from space 2560K, 61% used [0x00000000ffd80000,0x00000000fff0a030,0x0000000100000000)
  14.   to   space 2560K, 0% used [0x00000000ffb00000,0x00000000ffb00000,0x00000000ffd80000)
  15.  ParOldGen       total 10240K, used 8K [0x00000000fec00000, 0x00000000ff600000, 0x00000000ff600000)
  16.   object space 10240K, 0% used [0x00000000fec00000,0x00000000fec02000,0x00000000ff600000)
  17.  Metaspace       used 2542K, capacity 4486K, committed 4864K, reserved 1056768K
  18.   class space    used 279K, capacity 386K, committed 512K, reserved 1048576K

结果分析：

  1.   NewRatio为1， 则新生代和年老代的比例是1:1， 都为10M。 SurvivorRatio为2， 则2个survior：eden = 2:2， 平均分配， 5m, 2.5m, 2.5m.
  3.  发生了两次GC操作。分别回收了大约3m和4m的内存空间。
  5. 代码示例6：
  7. JVM参数：-Xmx20m -Xms20m -XX:NewRatio=1   -XX:SurvivorRatio=3 -XX:+PrintGCDetails  
  8. 结果输出：  
  11. [GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 5962K->1656K(8192K)] 5962K->1664K(18432K), 0.0025830 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] 
  12. Xmx=18.0M
  13. free mem=11.257377624511719M
  14. total mem=18.0M
  15. Heap
  16.  PSYoungGen      total 8192K, used 6958K [0x00000000ff600000, 0x0000000100000000, 0x0000000100000000)
  17.   eden space 6144K, 86% used [0x00000000ff600000,0x00000000ffb2d8e0,0x00000000ffc00000)
  18.   from space 2048K, 80% used [0x00000000ffc00000,0x00000000ffd9e020,0x00000000ffe00000)
  19.   to   space 2048K, 0% used [0x00000000ffe00000,0x00000000ffe00000,0x0000000100000000)
  20.  ParOldGen       total 10240K, used 8K [0x00000000fec00000, 0x00000000ff600000, 0x00000000ff600000)
  21.   object space 10240K, 0% used [0x00000000fec00000,0x00000000fec02000,0x00000000ff600000)
  22.  Metaspace       used 2542K, capacity 4486K, committed 4864K, reserved 1056768K
  23.   class space    used 279K, capacity 386K, committed 512K, reserved 1048576K

结果分析：

  1.   出现了一次内存分配失败，年轻代发生了一次GC回收，回收了将近4M空间。这次修改SurviorRatio的比例，将Eden区域放大，由于其分配的空间为1m左右，则会降低GC的发生次数。

  1. 堆的分配参数设置

    • -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError OOM之时导出堆镜像到文件
    • -XX:+HeapDumpPath 导出OOM文件的路径设置

    • -XX:OnOutOfMemoryError 在OOM时，执行一个脚本

      1.    示例如下：-XX:OnOutOfMemoryError=D:/tools/jdk1.7\_40/bin/printstack.bat %p   在发生OOM之时，发送邮件或者重启应用等动作。

    代码示例： 

  1. import java.util.ArrayList;
  2. import java.util.List
  4. public class OOMTest {
  6.     public static void main(String[] args) {
  7.         List<Object> refs = new ArrayList<Object>();
  9.         for (int i=0; i<25; i++) {
  10.             refs.add(new byte[1*1024*1024]);
  11.         }
  12.     }
  13. }

JVM参数设置： -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:+HeapDumpPath=d:\oom.dump

结果输出：

  1. java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
  2. Dumping heap to d:\oom.dump ...
  3. Heap dump file created [14814170 bytes in 0.022 secs]
  4. Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
  5.     at org.homework.test.jvm.jvmopt.OOMTest.main(OOMTest.java:12)

Dump文件的位置在D盘的oom.dump，文件大小为14m，一般这类文件的打开需要使用visualvm之类来进行。

  1.  ![Center 2][]

打开JDK的安装路径，在bin目录下即可发现visualvm的可程序程序:

  1. ![Center 3][]

基于visualvm打开dump文件，发现问题所在原因，是由于byte申请占用太多的空间，达到98%的内容。

Center 4

  1. 总结

    一般情况下，需要根据实际的情况而定来决定其比例和大小；记得在生产应用记得配置OOM的设置，确保在OOM情况下，可以将当时的堆文件镜像转储到本地文件。或者可以配置触发事件，确保发送OOM，可以通知相关方及时采取措施进行处理。

    官方推荐新生代占堆的3/8，幸存代占新生代的1/10。

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