jvm内存讲解以及优化

阳光穿透心脏的1/2处 2022-05-22 12:16 215阅读 0赞

Java程序在运行时都要开辟空间，任何软件在运行时都要在内存中开辟空间，Java虚拟机运行时也是要开辟空间的。JVM运行时在内存中开辟一片内存区域，启动时在自己的内存区域中进行更细致的划分，因为虚拟机中每一片内存处理的方式都不同，所以要单独进行管理。  
    JVM内存的划分有五片：  
    1.   寄存器；  
    2.   本地方法区；  
    3.   方法区；  
    4.   栈内存；  
    5.   堆内存。

而我们这里主要讲的是jvm的堆内存和非堆内存（即寄存器、本地方法区、方法区和栈内存，这里只是概述）。

1、jvm内存管理机制：

1)堆(Heap)和非堆(Non-heap)内存

按照官方的说法：“[Java][] 虚拟机具有一个堆，堆是运行时数据区域，所有类实例和数组的内存均从此处分配。堆是在 Java 虚拟机启动时创建的。”“在JVM中堆之外的内存称为非堆内存(Non-heap memory)”。  
 可以看出JVM主要管理两种类型的内存：堆和非堆。简单来说堆就是Java代码可及的内存，是留给开发人员使用的；非堆就是JVM留给自己用的，  
 所以方法区、JVM内部处理或优化所需的内存(如JIT编译后的代码缓存)、每个类结构(如运行时常数池、字段和方法数据)以及方法和构造方法的代码都在非堆内存中。

堆内存分配

JVM初始分配的堆内存由-Xms指定，默认是物理内存的1/64；JVM最大分配的堆内存由-Xmx指定，默认是物理内存的1/4。默认空余堆内存小于40%时，JVM就会增大堆直到-Xmx的最大限制；  
 空余堆内存大于70%时，JVM会减少堆直到-Xms的最小限制。因此服务器一般设置-Xms、-Xmx 相等以避免在每次GC 后调整堆的大小。  
 说明：如果-Xmx 不指定或者指定偏小，应用可能会导致java.lang.OutOfMemory错误，此错误来自JVM，不是Throwable的，无法用try...catch捕捉。

非堆内存分配

这里说明一下，PermGen space的全称是Permanent Generation space，是指内存的永久保存区域。PermGen space是属于非堆内存，但并不是非堆内存，因为非堆内存还包括了栈内存，而栈内存中存放的变量生命周期很短，并非永久存在的。

JVM使用-XX:PermSize设置非堆内存初始值，默认是物理内存的1/64；由XX:MaxPermSize设置最大非堆内存的大小，默认是物理内存的1/4。（还有一说：MaxPermSize缺省值和-server -client选项相关，-server选项下默认MaxPermSize为64m，-client选项下默认MaxPermSize为32m。这个我没有实验。）

XX:MaxPermSize设置过小会导致java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space 就是内存益出。   
说说为什么会内存益出：   
（1）这一部分内存用于存放Class和Meta的信息，Class在被 Load的时候被放入PermGen space区域，它和存放Instance的Heap区域不同。   
（2）GC(Garbage Collection)不会在主程序运行期对PermGen space进行清理，所以如果你的APP会LOAD很多CLASS 的话,就很可能出现PermGen space错误。  
  这种错误常见在web服务器对JSP进行pre compile的时候。

2)JVM内存限制(最大值)

首先JVM内存限制于实际的最大物理内存，假设物理内存无限大的话，JVM内存的最大值跟[操作系统][Link 1]有很大的关系。简单的说就32位处理器虽然可控内存空间有4GB,但是具体的操作系统会给一个限制，  
 这个限制一般是2GB-3GB（一般来说Windows系统下为1.5G-2G，[Linux][]系统下为2G-3G），而64bit以上的处理器就不会有限制了

2、jvm参数说明：

\-server:一定要作为第一个参数，在多个CPU时性能佳   
\-Xms：java Heap初始大小。 默认是物理内存的1/64。  
\-Xmx：java heap最大值。建议均设为物理内存的一半。不可超过物理内存。

\-XX:PermSize:设定内存的永久保存区初始大小，缺省值为64M。

\-XX:MaxPermSize:设定内存的永久保存区最大 大小，缺省值为64M。

\-XX:SurvivorRatio=2  :生还者池的大小,默认是2，如果垃圾回收变成了瓶颈，您可以尝试定制生成池设置

\-XX:NewSize: 新生代初始化内存的大小(注意：该值需要小于-Xms的值)。 缺省值为2M。

\-XX:MaxNewSize: 新生代可被分配的内存的最大上限(注意：该值需要小于-Xmx的值)。   缺省值为32M。

\-Xmn: 对-XX:newSize、-XX:MaxnewSize两个参数同时进行配置（注意：JDK1.4之后才有该参数）

\-XX:MaxTenuringThreshold: JVM 是根据记录对象年龄的方式来判断该对象是否应该移动到老年代，根据新生代的复制算法，当一个对象被移动到 Survivor 区之后 JVM 就给该对象的年龄记为1，每当熬过一次 minorGC 后对象的年龄就 +1 ，直到达到阈值(默认为15)就移动到老年代中，MaxTenuringThreshold就是此阈值。

如果 JVM 的堆大小大于 1GB，则应该使用值：-XX:newSize=640m -XX:MaxNewSize=640m -XX:SurvivorRatio=16，或者将堆的总大小的 50% 到 60% 分配给新生成的池。调大新对象区，减少Full GC次数。

\+XX:AggressiveHeap 会使得 Xms没有意义。这个参数让jvm忽略Xmx参数,疯狂地吃完一个G物理内存,再吃尽一个G的swap。   
\-Xss：每个线程的Stack大小，“-Xss 15120” 这使得JBoss每增加一个线程（thread)就会立即消耗15M内存，而最佳值应该是128K,默认值好像是512k.   
  
\-verbose:gc 现实垃圾收集信息   
\-Xloggc:gc.log 指定垃圾收集日志文件   
\-Xmn：young generation的heap大小，一般设置为Xmx的3、4分之一   
\-XX:+UseParNewGC ：缩短minor收集的时间   
\-XX:+UseConcMarkSweepGC ：缩短major收集的时间 此选项在Heap Size 比较大而且Major收集时间较长的情况下使用更合适。

\-XX:userParNewGC 可用来设置并行收集【多核CPU】  
\-XX:ParallelGCThreads 可用来增加并行度【多核CPU】  
\-XX:UseParallelGC 设置后可以使用并行清除收集器【多核CPU】

3、配置tomcat调用的虚拟机内存大小

（1）直接设置tomcat

Linux

修改TOMCAT\_HOME/bin/catalina.sh   
　　位置cygwin=false前。  
　　JAVA\_OPTS="-server -Xms256m -Xmx512m -XX:PermSize=64M -XX:MaxPermSize=128m" （仅做参考，具体数值根据自己的电脑内存配置）

windows

修改TOMCAT\_HOME/bin/catalina.bat   
　　第一行加上  
　　JAVA\_OPTS="-server -Xms256m -Xmx512m -XX:PermSize=64M -XX:MaxPermSize=128m"

（2）配置环境变量

环境变量中设     变量名：JAVA\_OPTS     变量值：-Xms512m   -Xmx512m

4、补充

1. 为什么有的机器我将-Xmx和-XX:MaxPermSize都设置为512M之后Eclipse可以启动，而有些机器无法启动？  
 通过上面对JVM内存管理的介绍我们已经了解到JVM内存包含两种：堆内存和非堆内存，另外JVM最大内存首先取决于实际的物理内存和操作系统。所以说设置VM参数导致程序无法启动主要有以下几种原因：  
1) 参数中-Xms的值大于-Xmx，或者-XX:PermSize的值大于-XX:MaxPermSize；  
2) -Xmx的值和-XX:MaxPermSize的总和超过了JVM内存的最大限制，比如当前操作系统最大内存限制，或者实际的物理内存等等。说到实际物理内存这里需要说明一点的是，  
 如果你的内存是1024MB，但实际系统中用到的并不可能是1024MB，因为有一部分被硬件占用了。

2. 为何将上面的参数写入到eclipse.ini文件Eclipse没有执行对应的设置？  
 那为什么同样的参数在快捷方式或者命令行中有效而在eclipse.ini文件中是无效的呢？这是因为我们没有遵守eclipse.ini文件的设置规则：  
参数形如“项 值”这种形式，中间有空格的需要换行书写，如果值中有空格的需要用双引号包括起来。比如我们使用-vm C:/Java/jre1.6.0/bin/javaw.exe参数设置虚拟机，  
在eclipse.ini文件中要写成这样：  
\-vm   
C:/Java/jre1.6.0/bin/javaw.exe   
\-vmargs   
\-Xms128M   
\-Xmx512M   
\-XX:PermSize=64M   
\-XX:MaxPermSize=128M   
实际运行的结果可以通过Eclipse中“Help”-“About Eclipse SDK”窗口里面的“Configuration Details”按钮进行查看。  
另外需要说明的是，Eclipse压缩包中自带的eclipse.ini文件内容是这样的：  
\-showsplash   
org.eclipse.platform   
\--launcher.XXMaxPermSize   
256m   
\-vmargs   
\-Xms40m   
\-Xmx256m   
其中–launcher.XXMaxPermSize（注意最前面是两个连接线）跟-XX:MaxPermSize参数的含义基本是一样的，我觉得唯一的区别就是前者是eclipse.exe启动的时候设置的参数，  
而后者是eclipse所使用的JVM中的参数。其实二者设置一个就可以了，所以这里可以把–launcher.XXMaxPermSize和下一行使用\#注释掉。

3. 其他的启动参数。 如果你有一个双核的CPU，也许可以尝试这个参数:  
\-XX:+UseParallelGC  
让GC可以更快的执行。（只是JDK 5里对GC新增加的参数）

补充：  
　　如果你的WEB APP下都用了大量的第三方jar，其大小超过了服务器jvm默认的大小，那么就会产生内存益出问题了。  
解决方法： 设置MaxPermSize大小   
可以在myelipse里选中相应的服务器比如tomcat5，展开里面的JDK子项页面，来增加服务器启动的JVM参数设置：  
\-Xms128m   
\-Xmx256m   
\-XX:PermSize=128M   
\-XX:MaxNewSize=256m   
\-XX:MaxPermSize=256m

另外需要考虑的是Java提供的垃圾回收机制。虚拟机的堆大小决定了虚拟机花费在收集垃圾上的时间和频度。收集垃圾可以接受的速度与应用有关，应该通过分析实际的垃圾收集的时间和频率来调整。如果堆的大小很大，那么完全垃圾收集就会很慢，但是频度会降低。如果你把堆的大小和内存的需要一致，完全收集就很快，但是会更加频繁。调整堆大小的的目的是最小化垃圾收集的时间，以在特定的时间内最大化处理客户的请求。在基准测试的时候，为保证最好的性能，要把堆的大小设大，保证垃圾收集不在整个基准测试的过程中出现。    如果系统花费很多的时间收集垃圾，请减小堆大小。一次完全的垃圾收集应该不超过 3-5 秒。如果垃圾收集成为瓶颈，那么需要指定代的大小，检查垃圾收集的详细输出，研究 垃圾收集参数对性能的影响。一般说来，你应该使用物理内存的 80% 作为堆大小。当增加处理器时，记得增加内存，因为分配可以并行进行，而垃圾收集不是并行的。

[Java]: http://lib.csdn.net/base/javase
[Link 1]: http://lib.csdn.net/base/operatingsystem
[Linux]: http://lib.csdn.net/base/linux