一份关于jvm内存调优及原理的学习笔记(转)
JVM
一.虚拟机的基本结构
1.jvm整体架构
类加载子系统：负责从文件系统或者网络中加载class信息，存入方法区中。
方法区（Perm）：存放加载后的class信息，包括静态方法，jdk1.6以前包含了常量池。
参数：-XX:PermSize初始值 -XX:MaxPermSize最大值
Java堆（Heap）：java工程的主要内存工作区域，所有线程共享，jdk1.7以后包含了常量池。参数： -Xms初始值 -Xmx最大值
直接内存：java堆外，直接向系统申请的内存区间，允许NIO库使用。申请空间慢，读写快。默认下最大可用空间等于堆的最大可用空间。在server模式下，读写速度是堆的10倍。
参数：-XX:MaxDirectMemorySize 最大值
垃圾回收器：
Java栈：线程私有，用于存放局部变量，方法参数，同时和java方法的调用返回密切相关。
参数：-Xss最大值
本地方法栈：和java栈类似，主要用于本地方法调用。
PC寄存器：线程私有
执行引擎：
Java [-options] class [args...]
其中-options是java虚拟机的启动参数，args是传递给main方法的参数、
2.java堆
根据垃圾回收机制的不同，java堆有可能拥有不同的结构，常见的java堆分为新生代和老年代。其中新生代存放刚创建的对象及年龄不大的对象，老年带存放着在新生代中经历过多次回收后还存在的对象。
对象晋升过程：
新生代分为eden区s0,s1区（from，to）。多数情况下对象首先分配在eden区，在一次新生代回收后，存活下来的对象存入s0或s1区。每经过一次新生代的回收，对象的年龄加1。默认情况下年龄达到15的对象将晋升至老年代。如果在第一次回收的时候，存活的对象大于s0（s1）空间，将直接晋升至老年代，如果在为对象第一次分配空间时，对象空间大于eden空间的话，对象也直接分配到老年代。
3.java栈
Java栈和数据结构中的栈有着类似的含义，先进后出，只支持入栈和出栈操作。Java栈中保存的只要内容是栈帧，每一次进行函数调用，都会有一个对应的栈帧被压入栈中，函数调用结束，都会有一个栈帧被弹出栈。
栈帧
每一个栈帧中包含局部变量表，操作数栈和帧数据区。
栈上分配
栈上分配的基本思想，是将线程私有的对象，打散分配到栈上，分配在栈上的函数调用结束后对象会自行销毁，不需要垃圾回收接入，从而提升性能。对于大量的零散小对象，栈上分配提供了一种很好的对象分配优化策略，但由于和堆空间相比，栈空间较小，因此大对象无法也不适合在栈上分配
栈上分配依赖逃逸分析和标量替换的实现，同时必须在server模式下才能启用。参数-XX:+DoEscapeAnalysis启用逃逸分析 -XX:+EliminateAllocations开启标量替换(默认打开).
例：-server -Xms 100m -Xmx 100m -XX:+DoEscapeAnalysis -XX:+EliminateAllocations
二．Jvm常用参数
1.GC参数
-XX:+PrintGC 每次触发GC的时候打印相关日志
-XX:+PrintGCDetails 更详细的GC日志
-XX:+PrintHeapAtGC 每次GC时打印堆的详细详细信息
-XX:+PrintGCApplicationConcurrentTime 打印应用程序执行时间
-XX:+PrintGCApplicationAtoppedTime 打印应用程序由GC引起的停顿时间
-XX:+PrintReferenceGC 跟踪系统内的软引用，弱引用，虚引用和finallize队列。
1.类跟踪
-verbose:class 跟踪类的加载和卸载
-XX:+TraceClassLoading 单独跟踪类加载
-XX:+TraceClassUnloading 单独跟踪类卸载
-XX:+PrintClassHistogram 查看运行时类的分布情况，使用时在控制台按ctrl+break
2.系统参数查看
-XX:+PrintVMOptions 运行时，打印jvm接受的命令行显式参数
-XX:+PrintCommandLineFlags 打印传递jvm的显式和隐式参数
-XX:+PrintFlagsFinal 打印所有系统参数值
3.堆
-Xms 堆初始值
-Xmx 堆最大可用值
-Xmn 新生代大小，一般设为整个堆的1/3到1/4左右
-XX:SurvivorRatio 设置新生代中eden区和from/to空间的比例关系n/1
-XX:NewRatio 设置老年代与新生代的比
想要合理的分配堆内存，需要了解对象的晋升过程，可以参照上面介绍堆空间架构时，对对象晋升过程的描述。
基本策略：堆的不同分布情况，对系统会产生一定的影响。尽可能将对象预留在新生代，减少老年代GC的次数（通常老年回收起来比较慢）。实际工作中，通常将堆的初始值和最大值设置相等，这样可以减少程序运行时进行的垃圾回收次数和空间扩展，从而提高程序性能。
4.非堆
-XX:PermSize 方法区（永久区）初始值
-XX:MaxPermSize 方法区（永久区）最大值
-Xss 设置栈空间大小
-XX:MaxDirectMemorySize 直接内存最大可用空间，设置不当可能导致系统OOM
5.虚拟机工作模式
-client 默认工作模式
-server server工作模式，启动虚拟机时需要显式指定
与client模式相比，server模式启动较慢，会尝试搜集更多的系统性能信息，使用更复杂的优化算法对程序进行优化，server模式下系统完全启动并进入稳定期后，执行速度远远快于client模式，适合长期后台运行的系统。Client模式更适合运行时间不长，又追求启动速度的客户端程序。
三．Jvm性能监控工具
1.JConsole
内存监控，线程监控，类加载情况，虚拟机信息
2.Visual VM
线程dump和分析，性能分析，内存快照分析，BTrace
3.Mission Control
MBean服务器，飞行记录器
四．分析java堆
1.常见的内存溢出原因及解决思路
(1)堆溢出：设置-Xmx调整最大可用堆空间
(2)直接内存溢出：可能是系统内存空间不足，同时没达到参数默认的上限，没有触发GC导致OOM，解决方法是通过-XX:MaxDirectMemorySize 来限制最大内存。
(3)过多线程导致OOM：由于每开启一个线程都会给这个线程分配一个栈，因此当线程数达到一定程度，系统空间不足的时候就会内存溢出，可以尝试减少堆空间，或者可以通过设置参数-Xss限制每个栈的大小。
(4)永久区溢出：系统加载的类过多，导致永久区溢出，通过-XX:MaxPermSize来设置永久区最大可用空间。
(5)GC效率低下引起的OOM：GC是内存回收的关键，回收效率低很有可能引起内存溢出，可以通过合理的分配堆（包括新生代和老年代）空间去解决。
2.String造成的内存泄漏
内存泄漏是指，不再使用的对象占据内存不释放，导致可用内存不断减小，最终引起内存泄漏。在Java1.6中String.subString()方法就存在这样的问题。
SubString中新生成的对象并没有从value中获取自己需要的那部分，而是直接简单的使用了相同的引用，只是修改了offset和count，以此来确定新的String对象的值。当原始字符串还在用的时候这种情况是没有问题的，并且共用value还节省了部分的空间，但是一旦原始字符串被回收，value中多余的部分就造成了空间浪费。
3.浅堆和深堆
浅堆：是指一个对象本身所消耗的内存，不包括其内部引用的对象的大小。
深堆：是指对象的保留集中所有对象浅堆的大小之和。
保留集：是指当对象A被垃圾回收后，可以释放的所有对象的集合（包括A本身），通俗的讲就是，仅被对象A所持有的对象的集合。
4.OQL查询语句
类似于sql语法的查询语句，可以在堆中进行对象的查找和筛选。
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