JVM 堆内存设置原理
堆内存设置
原理
- Permanent 即 持久代(Permanent Generation),主要存放的是Java类定义信息,与垃圾收集器要收集的Java对象关系不大。
- Heap = { Old + NEW = {Eden, from, to} },Old 即 年老代(Old Generation),New 即 年轻代(Young Generation)。年老代和年轻代的划分对垃圾收集影响比较大。
年轻代
所有新生成的对象首先都是放在年轻代。年轻代的目标就是尽可能快速的收集掉那些生命周期短的对象。年轻代一般分3个区,1个Eden区,2个Survivor区(from 和 to)。
年老代
在年轻代中经历了N次(可配置)垃圾回收后仍然存活的对象,就会被复制到年老代中。因此,可以认为年老代中存放的都是一些生命周期较长的对象。
持久代
所以,当一组对象生成时,内存申请过程如下:
- JVM会试图为相关Java对象在年轻代的Eden区中初始化一块内存区域。
- 当Eden区空间足够时,内存申请结束。否则执行下一步。
- JVM试图释放在Eden区中所有不活跃的对象(Young GC)。释放后若Eden空间仍然不足以放入新对象,JVM则试图将部分Eden区中活跃对象放入Survivor区。
- Survivor区被用来作为Eden区及年老代的中间交换区域。当年老代空间足够时,Survivor区中存活了一定次数的对象会被移到年老代。
- 当年老代空间不够时,JVM会在年老代进行完全的垃圾回收(Full GC)。
- Full GC后,若Survivor区及年老代仍然无法存放从Eden区复制过来的对象,则会导致JVM无法在Eden区为新生成的对象申请内存,即出现“Out of Memory”。
OOM(“Out of Memory”)异常一般主要有如下2种原因:
2. 持久代溢出,表现为:java.lang.OutOfMemoryError:PermGenspace
参数说明
- -Xmx3550m:设置JVM最大堆内存为3550M。
- -Xms3550m:设置JVM初始堆内存为3550M。此值可以设置与-Xmx相同,以避免每次垃圾回收完成后JVM重新分配内存。
- -Xss128k:设置每个线程的栈大小。JDK5.0以后每个线程栈大小为1M,之前每个线程栈大小为256K。应当根据应用的线程所需内存大小进行调整。在相同物理内存下,减小这个值能生成更多的线程。但是操作系统对一个进程内的线程数还是有限制的,不能无限生成,经验值在3000~5000左右。需要注意的是:当这个值被设置的较大(例如>2MB)时将会在很大程度上降低系统的性能。
- -Xmn2g:设置年轻代大小为2G。在整个堆内存大小确定的情况下,增大年轻代将会减小年老代,反之亦然。此值关系到JVM垃圾回收,对系统性能影响较大,官方推荐配置为整个堆大小的3/8。
- -XX:NewSize=1024m:设置年轻代初始值为1024M。
- -XX:MaxNewSize=1024m:设置年轻代最大值为1024M。
- -XX:PermSize=256m:设置持久代初始值为256M。
- -XX:MaxPermSize=256m:设置持久代最大值为256M。
- -XX:NewRatio=4:设置年轻代(包括1个Eden和2个Survivor区)与年老代的比值。表示年轻代比年老代为1:4。
- -XX:SurvivorRatio=4:设置年轻代中Eden区与Survivor区的比值。表示2个Survivor区(JVM堆内存年轻代中默认有2个大小相等的Survivor区)与1个Eden区的比值为2:4,即1个Survivor区占整个年轻代大小的1/6。
- -XX:MaxTenuringThreshold=7:表示一个对象如果在Survivor区(救助空间)移动了7次还没有被垃圾回收就进入年老代。如果设置为0的话,则年轻代对象不经过Survivor区,直接进入年老代,对于需要大量常驻内存的应用,这样做可以提高效率。如果将此值设置为一个较大值,则年轻代对象会在Survivor区进行多次复制,这样可以增加对象在年轻代存活时间,增加对象在年轻代被垃圾回收的概率,减少Full GC的频率,这样做可以在某种程度上提高服务稳定性。
- 高优先级:-XX:NewSize/-XX:MaxNewSize
- 中优先级:-Xmn(默认等效 -Xmn=-XX:NewSize=-XX:MaxNewSize=?)
- 低优先级:-XX:NewRatio
推荐使用-Xmn参数,原因是这个参数简洁,相当于一次设定 NewSize/MaxNewSIze,而且两者相等,适用于生产环境。-Xmn 配合 -Xms/-Xmx,即可将堆内存布局完成。
垃圾回收器选择
JVM给出了3种选择:串行收集器、并行收集器、并发收集器。串行收集器只适用于小数据量的情况,所以生产环境的选择主要是并行收集器和并发收集器。
默认情况下JDK5.0以前都是使用串行收集器,如果想使用其他收集器需要在启动时加入相应参数。JDK5.0以后,JVM会根据当前系统配置进行智能判断。
串行收集器
并行收集器(吞吐量优先)
- -XX:+UseParallelGC:设置为并行收集器。此配置仅对年轻代有效。即年轻代使用并行收集,而年老代仍使用串行收集。
- -XX:ParallelGCThreads=20:配置并行收集器的线程数,即:同时有多少个线程一起进行垃圾回收。此值建议配置与CPU数目相等。
- -XX:+UseParallelOldGC:配置年老代垃圾收集方式为并行收集。JDK6.0开始支持对年老代并行收集。
- -XX:MaxGCPauseMillis=100:设置每次年轻代垃圾回收的最长时间(单位毫秒)。如果无法满足此时间,JVM会自动调整年轻代大小,以满足此时间。
- -XX:+UseAdaptiveSizePolicy:设置此选项后,并行收集器会自动调整年轻代Eden区大小和Survivor区大小的比例,以达成目标系统规定的最低响应时间或者收集频率等指标。此参数建议在使用并行收集器时,一直打开。
并发收集器(响应时间优先)
- -XX:+UseConcMarkSweepGC:即CMS收集,设置年老代为并发收集。CMS收集是JDK1.4后期版本开始引入的新GC算法。它的主要适合场景是对响应时间的重要性需求大于对吞吐量的需求,能够承受垃圾回收线程和应用线程共享CPU资源,并且应用中存在比较多的长生命周期对象。CMS收集的目标是尽量减少应用的暂停时间,减少Full GC发生的几率,利用和应用程序线程并发的垃圾回收线程来标记清除年老代内存。
- -XX:+UseParNewGC:设置年轻代为并发收集。可与CMS收集同时使用。JDK5.0以上,JVM会根据系统配置自行设置,所以无需再设置此参数。
- -XX:CMSFullGCsBeforeCompaction=0:由于并发收集器不对内存空间进行压缩和整理,所以运行一段时间并行收集以后会产生内存碎片,内存使用效率降低。此参数设置运行0次Full GC后对内存空间进行压缩和整理,即每次Full GC后立刻开始压缩和整理内存。
- -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection:打开内存空间的压缩和整理,在Full GC后执行。可能会影响性能,但可以消除内存碎片。
- -XX:+CMSIncrementalMode:设置为增量收集模式。一般适用于单CPU情况。
- -XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=70:表示年老代内存空间使用到70%时就开始执行CMS收集,以确保年老代有足够的空间接纳来自年轻代的对象,避免Full GC的发生。
其它垃圾回收参数
- -XX:+ScavengeBeforeFullGC:年轻代GC优于Full GC执行。
- -XX:-DisableExplicitGC:不响应 System.gc() 代码。
- -XX:+UseThreadPriorities:启用本地线程优先级API。即使
java.lang.Thread.setPriority()
生效,不启用则无效。 - -XX:SoftRefLRUPolicyMSPerMB=0:软引用对象在最后一次被访问后能存活0毫秒(JVM默认为1000毫秒)。
- -XX:TargetSurvivorRatio=90:允许90%的Survivor区被占用(JVM默认为50%)。提高对于Survivor区的使用率。
辅助信息参数设置
- -XX:-CITime:打印消耗在JIT编译的时间。
- -XX:ErrorFile=./hs_err_pid.log:保存错误日志或数据到指定文件中。
- -XX:HeapDumpPath=./java_pid.hprof:指定Dump堆内存时的路径。
- -XX:-HeapDumpOnOutOfMemoryError:当首次遭遇内存溢出时Dump出此时的堆内存。
- -XX:OnError=";":出现致命ERROR后运行自定义命令。
- -XX:OnOutOfMemoryError=";":当首次遭遇内存溢出时执行自定义命令。
- -XX:-PrintClassHistogram:按下 Ctrl+Break 后打印堆内存中类实例的柱状信息,同JDK的 jmap -histo 命令。
- -XX:-PrintConcurrentLocks:按下 Ctrl+Break 后打印线程栈中并发锁的相关信息,同JDK的 jstack -l 命令。
- -XX:-PrintCompilation:当一个方法被编译时打印相关信息。
- -XX:-PrintGC:每次GC时打印相关信息。
- -XX:-PrintGCDetails:每次GC时打印详细信息。
- -XX:-PrintGCTimeStamps:打印每次GC的时间戳。
- -XX:-TraceClassLoading:跟踪类的加载信息。
- -XX:-TraceClassLoadingPreorder:跟踪被引用到的所有类的加载信息。
- -XX:-TraceClassResolution:跟踪常量池。
- -XX:-TraceClassUnloading:跟踪类的卸载信息。
关于参数名称等
- 标准参数(-),所有JVM都必须支持这些参数的功能,而且向后兼容;例如:
- -client——设置JVM使用Client模式,特点是启动速度比较快,但运行时性能和内存管理效率不高,通常用于客户端应用程序或开发调试;在32位环境下直接运行Java程序默认启用该模式。
- -server——设置JVM使Server模式,特点是启动速度比较慢,但运行时性能和内存管理效率很高,适用于生产环境。在具有64位能力的JDK环境下默认启用该模式。
- 非标准参数(-X),默认JVM实现这些参数的功能,但是并不保证所有JVM实现都满足,且不保证向后兼容;
- 非稳定参数(-XX),此类参数各个JVM实现会有所不同,将来可能会不被支持,需要慎重使用;
JVM服务参数调优实战
大型网站服务器案例
服务器配置:8 CPU, 8G MEM, JDK 1.6.X
- -Xmx 与 -Xms 相同以避免JVM反复重新申请内存。-Xmx 的大小约等于系统内存大小的一半,即充分利用系统资源,又给予系统安全运行的空间。
- -Xmn1256m 设置年轻代大小为1256MB。此值对系统性能影响较大,Sun官方推荐配置年轻代大小为整个堆的3/8。
- -Xss128k 设置较小的线程栈以支持创建更多的线程,支持海量访问,并提升系统性能。
- -XX:SurvivorRatio=6 设置年轻代中Eden区与Survivor区的比值。系统默认是8,根据经验设置为6,则2个Survivor区与1个Eden区的比值为2:6,一个Survivor区占整个年轻代的1/8。
- -XX:ParallelGCThreads=8 配置并行收集器的线程数,即同时8个线程一起进行垃圾回收。此值一般配置为与CPU数目相等。
- -XX:MaxTenuringThreshold=0 设置垃圾最大年龄(在年轻代的存活次数)。如果设置为0的话,则年轻代对象不经过Survivor区直接进入年老代。对于年老代比较多的应用,可以提高效率;如果将此值设置为一个较大值,则年轻代对象会在Survivor区进行多次复制,这样可以增加对象再年轻代的存活时间,增加在年轻代即被回收的概率。根据被海量访问的动态Web应用之特点,其内存要么被缓存起来以减少直接访问DB,要么被快速回收以支持高并发海量请求,因此其内存对象在年轻代存活多次意义不大,可以直接进入年老代,根据实际应用效果,在这里设置此值为0。
- -XX:+UseConcMarkSweepGC 设置年老代为并发收集。CMS(ConcMarkSweepGC)收集的目标是尽量减少应用的暂停时间,减少Full GC发生的几率,利用和应用程序线程并发的垃圾回收线程来标记清除年老代内存,适用于应用中存在比较多的长生命周期对象的情况。
内部集成构建服务器案例
服务器配置:1 CPU, 4G MEM, JDK 1.6.X
参数方案:
-server -XX:PermSize=196m -XX:MaxPermSize=196m -Xmn320m -Xms768m -Xmx1024m
调优说明:
- -XX:PermSize=196m -XX:MaxPermSize=196m 根据集成构建的特点,大规模的系统编译可能需要加载大量的Java类到内存中,所以预先分配好大量的持久代内存是高效和必要的。
- -Xmn320m 遵循年轻代大小为整个堆的3/8原则。
- -Xms768m -Xmx1024m 根据系统大致能够承受的堆内存大小设置即可。
Attaching to process ID 11540, please wait...
Debugger attached successfully.
Server compiler detected.
JVM version is 20.12-b01
using thread-local object allocation.
Parallel GC with 4 thread(s)
Heap Configuration:
MinHeapFreeRatio = 40
MaxHeapFreeRatio = 70
MaxHeapSize = 1073741824 (1024.0MB)
NewSize = 335544320 (320.0MB)
MaxNewSize = 335544320 (320.0MB)
OldSize = 5439488 (5.1875MB)
NewRatio = 2
SurvivorRatio = 8
PermSize = 205520896 (196.0MB)
MaxPermSize = 205520896 (196.0MB)
Heap Usage:
PS Young Generation
Eden Space:
capacity = 255852544 (244.0MB)
used = 101395504 (96.69828796386719MB)
free = 154457040 (147.3017120361328MB)
39.63044588683081% used
From Space:
capacity = 34144256 (32.5625MB)
used = 33993968 (32.41917419433594MB)
free = 150288 (0.1433258056640625MB)
99.55984397492803% used
To Space:
capacity = 39845888 (38.0MB)
used = 0 (0.0MB)
free = 39845888 (38.0MB)
0.0% used
PS Old Generation
capacity = 469762048 (448.0MB)
used = 44347696 (42.29325866699219MB)
free = 425414352 (405.7067413330078MB)
9.440459523882184% used
PS Perm Generation
capacity = 205520896 (196.0MB)
used = 85169496 (81.22396087646484MB)
free = 120351400 (114.77603912353516MB)
41.440796365543285% used
结果是比较健康的。
没办法,笔试老爱考这些东西
本文转自http://blog.csdn.net/sivyer123/article/details/17139443,所有权力归原作者所有。
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