JVM的运行原理及优化配置

JVM的运行原理及优化配置

运行原理：
当一个URL被访问时，内存申请过程如下：
1. JVM会试图为相关Java对象在Eden中初始化一块内存区域
2. 当Eden空间足够时，内存申请结束。否则到下一步
3. 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/OLD区
4. 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
5. 当OLD区空间不够时，JVM会在OLD区进行完全的垃圾收集（0级）
6. 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”out of memory错误”

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jvm的功能模块：

• 持久区（Perm）
• 新生代区（YOUNG） 由1个Eden和2个Survivor组成
• 旧生代区（OLD）
  结构如下图：
  

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Java堆相关参数：

参数名	描述
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，默认1:6

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内存溢出的可能性： OLD段溢出

1) 设置的内存参数过小(ms/mx, NewSize/MaxNewSize)

2) 程序问题

程序无限循环或循环次数过多的创建对象，也有可能单个程序所申请内存过大，在创建对象使用完后没有及时释放对象的空间。

Perm段溢出

通常由于Perm段装载了大量的Servlet类而导致溢出

将PermSize扩大，一般256M能够满足要求 ; 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

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Java中四种垃圾回收算法：

• –XX:+UseSerialGC
• –XX:+UseParallelGC
• –XX:+UseParallelOldGC
• –XX:+UseConcMarkSweepGC

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Throughput GC，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Concurrent Low Pause GC，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Incremental Low Pause GC，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。

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Heap设定与垃圾回收：

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：
A 程序内调用了System.gc()或Runtime.gc()。
B 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。
C Java的Heap太小，一般默认的Heap值都很小。
D 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。
3．Stack的设定 每个线程都有他自己的Stack。-Xss用来设置 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。