jvm一些記錄

轉自:https://www.cnblogs.com/andy-zhou/p/5327288.html
jvm參數
-Xmx:JVM最大可用內存
-Xms:JVM初始內存
-Xmn:年輕代大小
-Xss:每個線程的堆棧大小
-XX:NewRatio=4:設置年輕代(包括Eden和兩個Survivor區)與年老代的比值(除去持久代)。設置爲4,則年輕代與年老代所佔比值爲1:4,年輕代佔整個堆棧的1/5
-XX:SurvivorRatio=4:設置年輕代中Eden區與Survivor區的大小比值。設置爲4,則兩個Survivor區與一個Eden區的比值爲2:4,一個Survivor區佔整個年輕代的1/6
-XX:MaxPermSize=16m:設置持久代大小爲16m
-XX:MaxTenuringThreshold=0:設置垃圾最大年齡。如果設置爲0的話,則年輕代對象不經過Survivor區,直接進入年老代。對於年老代比較多的應用,可以提高效率。如果將此值設置爲一個較大值,則年輕代對象會在Survivor區進行多次複製,這樣可以增加對象再年輕代的存活時間,增加在年輕代即被回收的概率
-XX:+UseParallelGC:選擇垃圾收集器爲並行收集器。此配置僅對年輕代有效。即上述配置下,年輕代使用併發收集,而年老代仍舊使用串行收集
-XX:ParallelGCThreads=20:配置並行收集器的線程數,即:同時多少個線程一起進行垃圾回收。此值最好配置與處理器數目相等
-XX:+UseParallelOldGC:配置年老代垃圾收集方式爲並行收集。JDK6.0支持對年老代並行收集。
-XX:MaxGCPauseMillis=100:設置每次年輕代垃圾回收的最長時間,如果無法滿足此時間,JVM會自動調整年輕代大小,以滿足此值
-XX:+UseAdaptiveSizePolicy:設置此選項後,並行收集器會自動選擇年輕代區大小和相應的Survivor區比例,以達到目標系統規定的最低相應時間或者收集頻率等,此值建議使用並行收集器時,一直打開
-XX:+UseConcMarkSweepGC:設置年老代爲併發收集。測試中配置這個以後,-XX:NewRatio=4的配置失效了,原因不明。所以,此時年輕代大小最好用-Xmn設置
-XX:+UseParNewGC: 設置年輕代爲並行收集。可與CMS收集同時使用。JDK5.0以上,JVM會根據系統配置自行設置,所以無需再設置此值
-XX:CMSFullGCsBeforeCompaction:由於併發收集器不對內存空間進行壓縮、整理,所以運行一段時間以後會產生“碎片”,使得運行效率降低。此值設置運行多少次GC以後對內存空間進行壓縮、整理
-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection:打開對年老代的壓縮。可能會影響性能,但是可以消除碎片

爲什麼要把堆和棧區分出來呢?棧中不是也可以存儲數據嗎?
第一,從軟件設計的角度看,棧代表了處理邏輯,而堆代表了數據。這樣分開,使得處理邏輯更爲清晰。分而治之的思想。這種隔離、模塊化的思想在軟件設計的方方面面都有體現。
第二,堆與棧的分離,使得堆中的內容可以被多個棧共享(也可以理解爲多個線程訪問同一個對象)。這種共享的收益是很多的。一方面這種共享提供了一種有效的數據交互方式(如:共享內存),另一方面,堆中的共享常量和緩存可以被所有棧訪問,節省了空間。
第三,棧因爲運行時的需要,比如保存系統運行的上下文,需要進行地址段的劃分。由於棧只能向上增長,因此就會限制住棧存儲內容的能力。而堆不同,堆中的對象是可以根據需要動態增長的,因此棧和堆的拆分,使得動態增長成爲可能,相應棧中只需記錄堆中的一個地址即可。
第四,面向對象就是堆和棧的完美結合。其實,面向對象方式的程序與以前結構化的程序在執行上沒有任何區別。但是,面向對象的引入,使得對待問題的思考方式發生了改變,而更接近於自然方式的思考。當我們把對象拆開,你會發現,對象的屬性其實就是數據,存放在堆中;而對象的行爲(方法),就是運行邏輯,放在棧中。我們在編寫對象的時候,其實即編寫了數據結構,也編寫的處理數據的邏輯。不得不承認,面向對象的設計,確實很美。

對象引用類型分爲強引用軟引用弱引用虛引用
強引用:就是我們一般聲明對象是時虛擬機生成的引用,強引用環境下,垃圾回收時需要嚴格判斷當前對象是否被強引用,如果被強引用,則不會被垃圾回收
軟引用:軟引用一般被做爲緩存來使用。與強引用的區別是,軟引用在垃圾回收時,虛擬機會根據當前系統的剩餘內存來決定是否對軟引用進行回收。如果剩餘內存比較緊張,則虛擬機會回收軟引用所引用的空間;如果剩餘內存相對富裕,則不會進行回收。換句話說,虛擬機在發生OutOfMemory時,肯定是沒有軟引用存在的。
弱引用:弱引用與軟引用類似,都是作爲緩存來使用。但與軟引用不同,弱引用在進行垃圾回收時,是一定會被回收掉的,因此其生命週期只存在於一個垃圾回收週期內。

強引用不用說,我們系統一般在使用時都是用的強引用。而“軟引用”和“弱引用”比較少見。他們一般被作爲緩存使用,而且一般是在內存大小比較受限的情況下做爲緩存。因爲如果內存足夠大的話,可以直接使用強引用作爲緩存即可,同時可控性更高。因而,他們常見的是被使用在桌面應用系統的緩存。

在Java中,一個空Object對象的大小是8byte,這個大小隻是保存堆中一個沒有任何屬性的對象的大小。

垃圾回收
按照基本回收策略分
引用計數(Reference Counting):
比較古老的回收算法。原理是此對象有一個引用,即增加一個計數,刪除一個引用則減少一個計數。垃圾回收時,只用收集計數爲0的對象。此算法最致命的是無法處理循環引用的問題。

標記-清除(Mark-Sweep):
此算法執行分兩階段。第一階段從引用根節點開始標記所有被引用的對象,第二階段遍歷整個堆,把未標記的對象清除。此算法需要暫停整個應用,同時,會產生內存碎片。

複製(Copying):
此算法把內存空間劃爲兩個相等的區域,每次只使用其中一個區域。垃圾回收時,遍歷當前使用區域,把正在使用中的對象複製到另外一個區域中。次算法每次只處理正在使用中的對象,因此複製成本比較小,同時複製過去以後還能進行相應的內存整理,不會出現“碎片”問題。當然,此算法的缺點也是很明顯的,就是需要兩倍內存空間。

標記-整理(Mark-Compact):
此算法結合了“標記-清除”和“複製”兩個算法的優點。也是分兩階段,第一階段從根節點開始標記所有被引用對象,第二階段遍歷整個堆,把清除未標記對象並且把存活對象“壓縮”到堆的其中一塊,按順序排放。此算法避免了“標記-清除”的碎片問題,同時也避免了“複製”算法的空間問題。

按分區對待的方式分
增量收集(Incremental Collecting):實時垃圾回收算法,即:在應用進行的同時進行垃圾回收。不知道什麼原因JDK5.0中的收集器沒有使用這種算法的。

分代收集(Generational Collecting):基於對對象生命週期分析後得出的垃圾回收算法。把對象分爲年青代、年老代、持久代對不同生命週期的對象使用不同的算法(上述方式中的一個)進行回收。現在的垃圾回收器(從J2SE1.2開始)都是使用此算法的。

按系統線程分
串行收集:串行收集使用單線程處理所有垃圾回收工作, 因爲無需多線程交互,實現容易,而且效率比較高。但是,其侷限性也比較明顯,即無法使用多處理器的優勢,所以此收集適合單處理器機器。當然,此收集器也可以用在小數據量(100M左右)情況下的多處理器機器上。

並行收集:並行收集使用多線程處理垃圾回收工作,因而速度快,效率高。而且理論上CPU數目越多,越能體現出並行收集器的優勢。

併發收集:相對於串行收集和並行收集而言,前面兩個在進行垃圾回收工作時,需要暫停整個運行環境,而只有垃圾回收程序在運行,因此,系統在垃圾回收時會有明顯的暫停,而且暫停時間會因爲堆越大而越長。
如何區分垃圾

上面說到的“引用計數”法,通過統計控制生成對象和刪除對象時的引用數來判斷。垃圾回收程序收集計數爲0的對象即可。但是這種方法無法解決循環引用。所以,後來實現的垃圾判斷算法中,都是從程序運行的根節點出發,遍歷整個對象引用,查找存活的對象。那麼在這種方式的實現中,垃圾回收從哪兒開始的呢?即,從哪兒開始查找哪些對象是正在被當前系統使用的。上面分析的堆和棧的區別,其中棧是真正進行程序執行地方,所以要獲取哪些對象正在被使用,則需要從Java棧開始。同時,一個棧是與一個線程對應的,因此,如果有多個線程的話,則必須對這些線程對應的所有的棧進行檢查。

同時,除了棧外,還有系統運行時的寄存器等,也是存儲程序運行數據的。這樣,以棧或寄存器中的引用爲起點,我們可以找到堆中的對象,又從這些對象找到對堆中其他對象的引用,這種引用逐步擴展,最終以null引用或者基本類型結束,這樣就形成了一顆以Java棧中引用所對應的對象爲根節點的一顆對象樹,如果棧中有多個引用,則最終會形成多顆對象樹。在這些對象樹上的對象,都是當前系統運行所需要的對象,不能被垃圾回收。而其他剩餘對象,則可以視爲無法被引用到的對象,可以被當做垃圾進行回收。

因此,垃圾回收的起點是一些根對象(java棧, 靜態變量, 寄存器…)。而最簡單的Java棧就是Java程序執行的main函數。這種回收方式,也是上面提到的“標記-清除”的回收方式

如何處理碎片
由於不同Java對象存活時間是不一定的,因此,在程序運行一段時間以後,如果不進行內存整理,就會出現零散的內存碎片。碎片最直接的問題就是會導致無法分配大塊的內存空間,以及程序運行效率降低。所以,在上面提到的基本垃圾回收算法中,“複製”方式和“標記-整理”方式,都可以解決碎片的問題。

如何解決同時存在的對象創建和對象回收問題
垃圾回收線程是回收內存的,而程序運行線程則是消耗(或分配)內存的,一個回收內存,一個分配內存,從這點看,兩者是矛盾的。因此,在現有的垃圾回收方式中,要進行垃圾回收前,一般都需要暫停整個應用(即:暫停內存的分配),然後進行垃圾回收,回收完成後再繼續應用。這種實現方式是最直接,而且最有效的解決二者矛盾的方式。

但是這種方式有一個很明顯的弊端,就是當堆空間持續增大時,垃圾回收的時間也將會相應的持續增大,對應應用暫停的時間也會相應的增大。一些對相應時間要求很高的應用,比如最大暫停時間要求是幾百毫秒,那麼當堆空間大於幾個G時,就很有可能超過這個限制,在這種情況下,垃圾回收將會成爲系統運行的一個瓶頸。爲解決這種矛盾,有了併發垃圾回收算法,使用這種算法,垃圾回收線程與程序運行線程同時運行。在這種方式下,解決了暫停的問題,但是因爲需要在新生成對象的同時又要回收對象,算法複雜性會大大增加,系統的處理能力也會相應降低,同時,“碎片”問題將會比較難解決。

爲什麼要分代
分代的垃圾回收策略,是基於這樣一個事實:不同的對象的生命週期是不一樣的。因此,不同生命週期的對象可以採取不同的收集方式,以便提高回收效率。

在Java程序運行的過程中,會產生大量的對象,其中有些對象是與業務信息相關,比如Http請求中的Session對象、線程、Socket連接,這類對象跟業務直接掛鉤,因此生命週期比較長。但是還有一些對象,主要是程序運行過程中生成的臨時變量,這些對象生命週期會比較短,比如:String對象,由於其不變類的特性,系統會產生大量的這些對象,有些對象甚至只用一次即可回收。

試想,在不進行對象存活時間區分的情況下,每次垃圾回收都是對整個堆空間進行回收,花費時間相對會長,同時,因爲每次回收都需要遍歷所有存活對象,但實際上,對於生命週期長的對象而言,這種遍歷是沒有效果的,因爲可能進行了很多次遍歷,但是他們依舊存在。因此,分代垃圾回收採用分治的思想,進行代的劃分,把不同生命週期的對象放在不同代上,不同代上採用最適合它的垃圾回收方式進行回收。

如何分代
虛擬機中的共劃分爲三個代:年輕代(Young Generation)、年老點(Old Generation)和持久代(Permanent Generation)。其中持久代主要存放的是Java類的類信息,與垃圾收集要收集的Java對象關係不大。年輕代和年老代的劃分是對垃圾收集影響比較大的

年輕代:
所有新生成的對象首先都是放在年輕代的。年輕代的目標就是儘可能快速的收集掉那些生命週期短的對象。**年輕代分三個區。一個Eden區,兩個Survivor區(一般而言)。大部分對象在Eden區中生成。當Eden區滿時,還存活的對象將被複制到Survivor區(兩個中的一個),當這個Survivor區滿時,此區的存活對象將被複制到另外一個Survivor區,當這個Survivor去也滿了的時候,從第一個Survivor區複製過來的並且此時還存活的對象,將被複制“年老區(Tenured)”。需要注意,Survivor的兩個區是對稱的,沒先後關係,所以同一個區中可能同時存在從Eden複製過來 對象,和從前一個Survivor複製過來的對象,而複製到年老區的只有從第一個Survivor去過來的對象。而且,Survivor區總有一個是空的。**同時,根據程序需要,Survivor區是可以配置爲多個的(多於兩個),這樣可以增加對象在年輕代中的存在時間,減少被放到年老代的可能。
年老代:
在年輕代中經歷了N次垃圾回收後仍然存活的對象(也可能Survivor區還沒有滿),就會被放到年老代中。因此,可以認爲年老代中存放的都是一些生命週期較長的對象。
持久代:
用於存放靜態文件,如今Java類、方法等。持久代對垃圾回收沒有顯著影響,但是有些應用可能動態生成或者調用一些class,例如Hibernate等,在這種時候需要設置一個比較大的持久代空間來存放這些運行過程中新增的類。持久代大小通過-XX:MaxPermSize=進行設置

什麼情況下觸發垃圾回收
由於對象進行了分代處理,因此垃圾回收區域、時間也不一樣。GC有兩種類型:Scavenge GC和Full GC。
Scavenge GC
一般情況下,當新對象生成,並且在Eden申請空間失敗時,就會觸發Scavenge GC,對Eden區域進行GC,清除非存活對象,並且把尚且存活的對象移動到Survivor區。然後整理Survivor的兩個區。這種方式的GC是對年輕代的Eden區進行,不會影響到年老代。因爲大部分對象都是從Eden區開始的,同時Eden區不會分配的很大,所以Eden區的GC會頻繁進行。因而,一般在這裏需要使用速度快、效率高的算法,使Eden去能儘快空閒出來。
Full GC
對整個堆進行整理,包括Young、Tenured和Perm。Full GC因爲需要對整個對進行回收,所以比Scavenge GC要慢,因此應該儘可能減少Full GC的次數。在對JVM調優的過程中,很大一部分工作就是對於FullGC的調節。有如下原因可能導致Full GC:
· 年老代(Tenured)被寫滿
· 持久代(Perm)被寫滿
· System.gc()被顯示調用
·上一次GC之後Heap的各域分配策略動態變化

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