JVM内存模型、GC、优化建议

JVM内存结构

JVM内存由堆、栈、本地方法栈、方法区、程序计数器组成



内存结构如下所示,s0是survivor from空间 ,s1是survivor to空间


1)堆

所有执行的new对象操作都会在堆中分配一块存储空间。堆被划分为新生代和老生代,新生代又被划分为Eden和survivor两部分,其中survivor又被划分为from space和to space。

新生代:所有new的对象首先在eden空间被创建,当Eden空间不足的时候,会将存活的对象转移到survivor空间中,新生代的大小通过-Xmn来控制,用-XX:SurvivorRatio来控制Eden和Survivor的比例大小

老生代:用于存放经多次YGC后仍然存活的对象

持久代:主要存放所有已加载的类信息、方法信息、常量等。

2)栈

每个线程执行的时候都会在栈中申请一块存储,每个存储中包含局部变量去和操作数栈,用于存放此次调用过程中的临时变量、参数和中间结果。

3)本地方法栈

用于支持native方法的执行,存储了每个native方法调用的状态

4)方法区

存放加载的类信息、静态变量、final类型的常量、属性和方法信息。JVM使用持久代(Permanet Generation)来存放方法区。

5)程序计数器

它是一块较小的内存空间,可以看做是当前线程所执行的字节码行号的指示器,也可以描述为程序计数器的就是给编译好的字节码添加行号,这样这些字节码就以程序计数器的编号来作为调度时候的标识了。

GC的方式

1)引用计数

对象每增加一个引用,计数加1,删除一个引用计数减1.当gc回收的时候只回收计数为0的对象

2)标记清除

此算法分两个步骤:1.从引用根节点标记所有有被引用的对象;2.遍历整个堆,清除未标记的对象。执行回收的时候会暂停jvm,同时被回收的对象存储未被整理,出现碎片化的内存区域

3)复制

把空间分为两个相等的区域,每次只使用其中的一块区域。垃圾回收的时候,遍历当前工作区,把正在使用的对象复制到另外一个区域,不使用的直接清除。算法只处理使用中的对象,复制成本小,而且不会出现碎片问题。缺点是需要两倍的内存空间。

4)标记-整理

结合标记-清除和复制的优点,分为两个阶段执行。1.从根节点开始标记被使用的对象;2.清除未标记的对象并且将标记的对象进行堆压缩重排。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。

优化建议

一切都是为了这一步,调优,在调优之前,我们需要记住下面的原则:

1、多数的Java应用不需要在服务器上进行GC优化;

2、多数导致GC问题的Java应用,都不是因为我们参数设置错误,而是代码问题;

3、在应用上线之前,先考虑将机器的JVM参数设置到最优(最适合);

4、减少创建对象的数量;

5、减少使用全局变量和大对象;

6、GC优化是到最后不得已才采用的手段;

7、在实际使用中,分析GC情况优化代码比优化GC参数要多得多;

GC优化的目的有两个

1、将转移到老年代的对象数量降低到最小;

2、减少full GC的执行时间;

为了达到上面的目的,一般地,你需要做的事情有:

1、减少使用全局变量和大对象;

2、调整新生代的大小到最合适;

3、设置老年代的大小为最合适;

4、选择合适的GC收集器;

如果满足下面的指标,则一般不需要进行GC:

1.Minor GC执行时间不到50ms;

2.Minor GC执行不频繁,约10秒一次;

3.Full GC执行时间不到1s;

4.Full GC执行频率不算频繁,不低于10分钟1次;

实例1:

java.lang.OutOfMemoryError: GC overhead limit exceeded错误

出现这种错误的情况有三个1.堆太小。2.有不能回收大对象的存在。3.有死循环

1.使用ps -ef |grep "java"查看jvm参数

如果堆区的大小设置和机器的内存比例较大,建议加大参数

2.检查代码中可能出现的大对象,使用完成后记得取消引用

3.是否有不可退出的循环,或者递归的方法存在

实例2:

服务器经常出现卡顿现象

使用jstat -gcutil查看gc参数

1.看Minor GC执行是否频繁,执行时间是否长。如果时间久则说明Eden空间小,可以适当调节堆的大小

2.看Full GC执行是否频繁,如果平凡发生Full GC,如果堆大小设置已经足够大,先查看NewRatio设置的比例值,如果值过大,将会导致:新生代太小,导致对象提前进入老年代,触发老年代发生Full GC;老年代较大,进行Full GC时耗时较大;

实例3:

发现内存占用率很高,Full GC频繁,使用

1.查看java程序的pid

ps aux|grep xxx

假如获取到的pid是8888

2.生成dump文件

sudo -u root -H  jmap -dump:format=b,file=dumpJvmPidIs8888.hprof 8888

如果找不到jmap命令,可以使用以下方法

sudo -u root -H  $JAVA_HOME/bin/jmap -dump:format=b,file=dumpJvmPidIs630.hprof 13518

3.检查dump下来的文件,看是否有大对象

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