jvm原理及调优
一、java内存管理及垃圾回收
jvm内存组成结构
jvm栈由堆、栈、本地方法栈、方法区等部分组成,结构图如下所示:
(1)堆
所有通过new创建的对象的内存都在堆中分配,堆的大小可以通过-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成Eden区和Survivor区,最后Survivor由From Space和To Space组成,结构图如下所示:
新生代。新建的对象都是用新生代分配内存,Eden空间不足的时候,会把存活的对象转移到Survivor中。新生代大小可以由-Xmn来控制,也可以用-XX:SurvivorRatio来控制Eden和Survivor的比例。
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。
(2)栈
每个线程执行每个方法的时候都会在栈中申请一个栈帧,每个栈帧包括局部变量区和操作数栈,用于存放此次方法调用过程中的临时变量、参数和中间结果。
-Xss:设置每个线程的栈帧大小。JDK1.5+每个线程栈帧大小为1M,一般来说如果栈不是很深的话,1M是绝对够用的。
(3)本地方法栈
用于支持native方法的执行,储存了每个native方法调用的状态。
(4)方法区
存放了要加载的类信息、静态变量、final类型的常量、字段和方法信息。jvm用持久带来存放方法区,可通过-XX:PermSize和-XX:PermMaxSize来指定最小值和最大值。
垃圾回收按照基本回收策略分
引用计数(Reference Counting)
比较古老的回收算法。原理是此对象有一个引用,即增加一个计数,删除一个引用则减少一个计数,垃圾回收时,只用收集计数为0的对象。此算法最致命的是无法回收循环引用的对象。
标记-清除(Mark-Sweep)
此算法执行分两阶段。第一阶段从根引用节点开始标记所有被引用的对象,第二个阶段遍历整个堆,把未标记的对象清除。此算法需要暂停这个应用,同时会产生内存碎片。
复制(Copying)
此算法把内存空间划为两个相等的区域,每次只使用其中一个区域。垃圾回收时,遍历当前使用区域,把正在使用的对象复制到另外一个区域中。算法每次只处理正在使用中的对象,因此复制成本比较小,同时复制过去以后还能进行相应的内存整理,不会出现“碎片”的问题。当然,此算法的缺点也是很明显的,就是需要两倍内存空间
标记-整理(Mark-Compact)
此算法结合了“标记-清除”和“复制”两个算法的优点。也是分两个阶段,第一阶段从根节点开始标记所有被引用的对象,第二阶段遍历整个堆,把清除未标记对象并且把存活对象“压缩”到堆的其中一块。此算法避免了“标记-清除”的碎片问题,同时也避免了“复制”算法的空间问题。
二、jvm内存调优
首先需要注意的是在对jvm内存调优的时候不能只看操作系统级别java进程所占的内存,这个数值不能准确的反映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更多地使用JDK提供的内存查看工具,比如JConsole和Java VitualVM。
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。特别要关注FUll GC,因为它会对整个堆进行整理,导致Full GC一般有以下几种情况
旧生代空间不足
Permanent Generation空间不足
system.gc()被显示调用
调优主要手段是通过控制堆内存的各个部分的比例和GC策略来实现。
各部分比例不良设置导致的后果:
1)新生代设置过小
2)新生代设置过大
3)Survivor设置过小
4)Survivor设置过大