JVM 调优总结之 JVM 内存模型及相关参数配置

野性酷女 2021-09-18 04:52 208阅读 0赞

最近在读 Java 程序性能优化，本编主要记录下关于JVM 调优方面的知识点；具体的细节可以去看这本书的第五章。  
本章主要讲了：

*  JVM 内存模型结构
 *  与内存分配相关的 JVM 参数
 *  垃圾回收期的种类和使用方法
 *  常用的JVM调优参数

##### JVM 虚拟机内存模型 #####

首先是 JVM（Java 虚拟机） 内存模型，其将内存数据分为 程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈、Java 堆和方法区。（注意这里要区分 Java 虚拟机内存模型 和 Java 内存模型（JMM）是不同的，不要混淆）  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dqYXZhZG9n_size_16_color_FFFFFF_t_70]

1.  程序计数器（线程私有）  
    存放下一条运行的指令。
2.  Java 虚拟机栈（线程私有）  
    （管理Java函数的调用）和 Java 线程一起创建，保存放的的局部变量、部分结果和方法的调用以及返回。  
    常遇到的异常：**StackOverflowError 和 OutOfMemoryError**  
    在 Hot Spot 虚拟机中，使用 **-Xss** 参数这只虚拟机栈的大小。  
    **涉及工具**：jclasslib
3.  本地方法栈  
    管理本地方法的调用  
    也会抛出 **StackOverflowError 和 OutOfMemoryError**
4.  Java 堆（线程共享）  
    几乎所有的对象和数组都是在堆中分配空间。Java 堆分为老年代和新生代两个部分，新生代又细分为eden、survivor space0、survivor space1。  
    新生代用于存放刚产生的对象，老年代用于存放年龄稍长的对象（经历垃圾回收次数较多的对象）  
    **堆空间基本结构：**![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dqYXZhZG9n_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]
5.  方法区（线程共享）  
    主要保存类的元数据信息，包含类的类型信息、常量池、域信息和方法信息等。

*  类型信息：类的完整名称、类的修饰符和类的直接接口类表
 *  常量池：这个类方法、域等信息所引用的常量信息
 *  域信息：域名称、域类型、域修饰符（这个域我没太想明白是哪一部分）
 *  方法信息：方法名称、返回类型、方法参数、方法修饰符、方法字节码、操作数栈和方法栈帧的局部变量区大小和异常表。方法区的信息大部分来自 class 文件。在 Hot Spot 虚拟机中，方法区也称永久区，是一块独立于 Java 堆的内存空间。  
    永久区的 GC: 一是 GC 对永久区常量池的回收；二是永久区对类元数据的回收。

**注意：** 只要 ClassLoader 被回收，在 Full GC 时，永久区中的类的元数据是完全有可能被回收的。

##### JVM 内存分配参数 #####

1.  设置最大堆内存  
    最大堆指的是新生代和老年代的大小之和的最大值。
    
        -Xmx
2.  设置最小堆内存  
    JVM 启动时，占据的内存大小。
    
        -Xms
    
    如果 -Xms 指定的数值较小，那么 JVM 为了保证系统为了保证在指定的内存范围内运行，就会更加频繁的尽心 GC 操作，来释放内存空间，增加对 Minor GC 和 Full GC 的次数，对系统性能产生一定的影响。
3.  设置新生代  
    设置较大的新生代的大小会减小老年代的大小。新生代的大小一般设置为整个堆空间的 1/4 到 1/3
    
        -Xmn
    
    在 Hot Spot 虚拟机中，使用 **-XX:NewSize** 用于设置新生代的初始大小，设置 **-XX:MaxNewSize** 用于设置新生代的最大值。  
    **注意：** 若设置不同的 **-XX:NewSize** 和 **-XX:MaxNewSize** 可能会导致内存震荡，产生不必要的系统开销。
4.  设置持久代（老年代）  
    持久代（方法区）不属于堆的一部分。在 Hot Spot 虚拟机中，使用 **-XX:MaxPermSize** 可以设置持久代的对大值，使用 **-XX:PermSize** 设置持久代的初始化大小。  
    持久代的大小直接决定系统可以支持多少个类的定义和多少常量。  
    一般的应用程序设置为 64M 和 128M 就满足了。
5.  设置线程栈  
    线程栈是线程的一块私有空间（虚拟机栈）。如果栈空间过大，开设线程所需的内存成本就会上升，系统所能支持的线程总数就会下降。
    
        -Xss
    
    例如设置 **-Xss1M**，即设置每个线程拥有 1M 的栈空间。
6.  堆的比例分配  
    新生代：**-Xmn、-NewSize、-MaxNewSize**

*  **-XX:SurvivorRatio** 是用来设置新生代中，**eden** 空间和 **s0** 空间的比例关系。
 *  **-XX:NewRatio** 设置新生代和老年代的比例
 *  **-XX:PrintGCDetails** 打印堆的实际大小

##### 堆分配参数总结 #####

*  **-Xms**：初始堆大小
 *  **-Xmx**：最大堆大小
 *  **-Xss**：线程栈的大小
 *  **-XX:MinHeapFreeRatio**：设置堆空间的最小空闲比例。当堆空间的空闲内存小于这个数值时，JVM 便会扩大堆内存
 *  **-XX:MaxHeapFreeRatio**：设置对空间的最大空闲比例。当对空间的空闲内存大于这个数值时，JVM 便会压缩堆内存
 *  **-XX:NewSize**： 新生代大小
 *  **-XX:NewRatio**：老年代和新生代的比例
 *  **-XX:SurvivirRatio**：新生代中 eden 和 survivor 区的比例
 *  **-XX:PermSize**：永久代初始值
 *  **-XX:TargetSurvivorRatio**：survivor 区的可使用率。当 survivor 区的空间使用率达到这个数值时，会将对象放入老年代。

视图：  
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