jvm 03-java堆內存模型
阿新 • • 發佈：2018-11-08
數據 工具 capacity 範圍 commit abstract eal nth nor
- java中最大的特點在於其具備良好的垃圾收集特性
- GC是整個java之中最重要的安全保證
- 整個JVM中的GC的處理機制：對不需要的對象進行標記，而後進行清除
JVM堆內存劃分
- 在JDK1.8之後，將最初的永久帶內存空間取消了，該圖為JDK1.8之前的內存空間組成
- 取消永久代目的是為了將HotSpot於JRockit兩個虛擬機標準聯合為一個
- 在整個JVM堆內存之中實際上將內存分為了三部分：
- 新生帶（年輕代）：新對象和沒達到一定年齡的對象都在年輕代
- 老年代：被長時間使用的對象，老年代的內存空間應該要比年輕代更大
- 元空間（JDK1.8之前叫永久代）：像一些方法中的操作臨時對象等，JDK1.8之前是占用JVM內存，JDK1.8之後直接使用物理內存
GC流程
- 基本所有數據都會保存在JVM的堆內存之中
- 對於整個的GC流程裏面，最需要處理的事年輕代與老年代的內存清理操作
- 元空間（永久代）都不在GC範圍內
具體流程：
- 當現在有一個新的對象產生，JVM需要為該對象進行內存空間的申請
- 先判斷Eden區是否有內存空間，如果有，直接將新對象保存在Eden區
- 如果Eden區的內存空間不足，會自動執行一個Minor GC操作，將Eden區的無用內存空間進行清理
- 清理Eden區之後繼續判斷Eden區內存空間情況，如果充足，則將新對象直接保存在Eden區
- 如果執行了Minor GC之後發現Eden區的內存依然不足，那就判斷存活區的內存空間，並將Eden區的部分活躍對象保存在存活區
- 活躍對象遷移到存活區後，繼續判斷Eden區內存空間情況，如果充足，則將新對象直接保存在Eden區
- 如果存活區也沒有空間了，則繼續判斷老年區，如果老年區充足，則將存活區的部分活躍對象保存在老年區
- 存活區的活躍對象遷移到老年區後，則將Eden區的部分活躍對象保存在存活區
- 活躍對象遷移到存活區後，繼續判斷Eden區內存空間情況，如果充足，則將新對象直接保存在Eden區
- 如果老年區也滿了，這時候產生Major GC（Full GC）進行老年區的內存清理
- 如果老年區執行了Major GC之後發現無法進行對象保存，會產生OutOfMemoryError異常
堆內存參數調整（調優關鍵）
- 實際上每一塊子內存區中都會存在有一部分的可變伸縮區
- 如果空間不足時，則在可變範圍之內擴大內存空間
當一段時間後，內存空間有余，再將可變空間進行釋放
堆內存空間調整參數
- -Xms：設置初始分配大小，默認為物理內存的1/64
- -Xmx：最大分配內存，默認為物理內存的1/4
- -XX:+PrintGCDetails：輸出詳細的GC處理日誌
- -XX:+PrintGCTimeStamps：輸出GC的時間戳信息
- -XX:+PrintGCDateStamps：輸出GC的時間戳信息（以日期的形式）
- -XX:+PrintHeapAtGC：在GC進行處理的前後打印堆內存信息
- -Xloggc:(SavePath)：設置日誌信息保存文件
- 在堆內存的調整策略中，基本上只要調整兩個參數：-Xms和-Xmx
可通過Runtime類獲取內存的整體信息
代碼如下：
package cn.liang.jvm; public class memoryTest { public static void main(String[] args) { Runtime runtime = Runtime.getRuntime(); long maxMemory = runtime.maxMemory(); long totalMemory = runtime.totalMemory(); System.out.println("max_memory=" + maxMemory /(double)1024/1024 + "M"); System.out.println("total_memory=" + totalMemory /(double)1024/1024 + "M"); } }輸出結果：
max_memory=3641.0M total_memory=245.5M說明整個內存空間的可變範圍（伸縮區）：245.5M ~ 3641.0M之間，有可能造成整個程序的性能
為了避免伸縮區的可調策略，使初始化內存等於最大內存，從而提升整個程序性能
輸出結果：max_memory=981.5M total_memory=981.5M Heap PSYoungGen total 305664K, used 15729K [0x00000007aab00000, 0x00000007c0000000, 0x00000007c0000000) eden space 262144K, 6% used [0x00000007aab00000,0x00000007aba5c420,0x00000007bab00000) from space 43520K, 0% used [0x00000007bd580000,0x00000007bd580000,0x00000007c0000000) to space 43520K, 0% used [0x00000007bab00000,0x00000007bab00000,0x00000007bd580000) ParOldGen total 699392K, used 0K [0x0000000780000000, 0x00000007aab00000, 0x00000007aab00000) object space 699392K, 0% used [0x0000000780000000,0x0000000780000000,0x00000007aab00000) Metaspace used 2708K, capacity 4486K, committed 4864K, reserved 1056768K class space used 293K, capacity 386K, committed 512K, reserved 1048576K
觀察GC的觸發操作
代碼如下：
package cn.liang.jvm; import java.util.Random; public class gctest { public static void main(String[] args) { Random random = new Random(); String str = "hello liang"; while (true) { str +=str + random.nextInt(99999999); str.intern(); } } }輸出結果：
[GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 1769K->511K(2560K)] 1769K->775K(9728K), 0.0015982 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] [GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 2374K->240K(2560K)] 2638K->1119K(9728K), 0.0011725 secs] [Times: user=0.01 sys=0.00, real=0.00 secs] [GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 2100K->256K(2560K)] 7841K->5996K(9728K), 0.0005402 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] [GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 256K->240K(2560K)] 5996K->5980K(9728K), 0.0005811 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] [Full GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 240K->0K(2560K)] [ParOldGen: 5740K->3925K(7168K)] 5980K->3925K(9728K), [Metaspace: 2662K->2662K(1056768K)], 0.0064126 secs] [Times: user=0.01 sys=0.00, real=0.00 secs] [GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 41K->32K(2560K)] 6397K->6388K(9728K), 0.0003653 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] [GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 32K->32K(1536K)] 6388K->6388K(8704K), 0.0003294 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] [Full GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 32K->0K(1536K)] [ParOldGen: 6356K->2710K(7168K)] 6388K->2710K(8704K), [Metaspace: 2662K->2662K(1056768K)], 0.0035285 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] [GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 19K->0K(2048K)] 5160K->5140K(9216K), 0.0004489 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.01 secs] [GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 0K->0K(2048K)] 5140K->5140K(9216K), 0.0003114 secs] [Times: user=0.00 sys=0.01, real=0.00 secs] [Full GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 0K->0K(2048K)] [ParOldGen: 5140K->5140K(7168K)] 5140K->5140K(9216K), [Metaspace: 2662K->2662K(1056768K)], 0.0030502 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] [GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 0K->0K(2048K)] 5140K->5140K(9216K), 0.0003198 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] [Full GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 0K->0K(2048K)] [ParOldGen: 5140K->5127K(7168K)] 5140K->5127K(9216K), [Metaspace: 2662K->2662K(1056768K)], 0.0039555 secs] [Times: user=0.01 sys=0.00, real=0.00 secs] Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space at java.util.Arrays.copyOf(Arrays.java:3332) at java.lang.AbstractStringBuilder.ensureCapacityInternal(AbstractStringBuilder.java:124) at java.lang.AbstractStringBuilder.append(AbstractStringBuilder.java:448) at java.lang.StringBuilder.append(StringBuilder.java:136) at cn.liang.jvm.gctest.main(gctest.java:11) Heap PSYoungGen total 2048K, used 40K [0x00000007bfd00000, 0x00000007c0000000, 0x00000007c0000000) eden space 1024K, 3% used [0x00000007bfd00000,0x00000007bfd0a120,0x00000007bfe00000) from space 1024K, 0% used [0x00000007bfe00000,0x00000007bfe00000,0x00000007bff00000) to space 1024K, 0% used [0x00000007bff00000,0x00000007bff00000,0x00000007c0000000) ParOldGen total 7168K, used 5127K [0x00000007bf600000, 0x00000007bfd00000, 0x00000007bfd00000) object space 7168K, 71% used [0x00000007bf600000,0x00000007bfb01c78,0x00000007bfd00000) Metaspace used 2693K, capacity 4486K, committed 4864K, reserved 1056768K class space used 292K, capacity 386K, committed 512K, reserved 1048576K
日後如果發現你的程序執行速度變慢了，可以針對程序的運行內存進行分析
- 可視化工具：..\Java\jdk1.8.0_131\bin\jvisualvm.exe
- 命令查看：jmap（jmap -heap JavaPID）
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