1.概述

JVM作为是JAVA中重要的基石，是java编程人员进阶路上的必需了解内容。为了帮助大家快速了解一些JVM的相关知识，本文将基于一个JVM案例（内存占比较高，调用垃圾回收方法后，内存占比仍然很高），来分析类似问题的解决方案以及排查思路。

2.JVM高内存占用案例

首先大概讲一下这个案例的基础现象：有一个JAVA应用程序，在经过多次垃圾回收之后，内存占用仍然很高。

针对上述案例，提供一种排查思路，具体如下（本文演示环境：idea，安装环境：jdk 1.8）：

2.1 利用jps查看进程

jps（Java Virtual Machine Process Status Tool）是JDK提供的一个可以列出正在运行的Java虚拟机的进程信息的命令行工具，它可以显示JAVA虚拟机进程的执行主类（Main Class，main()函数所在的类）名称、本地虚拟机唯一ID（LVMID，Local Virtual Machine Identifier）等信息。注意，jps命令只显示它有访问权限的JAVA进程的信息。

jps一些指令信息：

指令	作用
-q	不显示主类名称、JAR文件名和传递给主方法的参数，只显示本地虚拟机唯一Id
-m	显示Java虚拟机启动时传递给main()方法的参数
-l	显示主类的完整包名，如果进程执行的是JAR文件，也会显示JAR文件的完整路径
-v	显示Java虚拟机启动时传递的JVM参数
-V	显示主类名称和本地虚拟机唯一Id，不显示JAR文件名和传递给主方法的参数
hostid	指定的远程主机，可以是ip地址和域名, 也可以指定具体协议，端口。如果不指定，则显示本机的Java虚拟机的进程信息
-help	显示jps命令的帮助信息

jps -[q] -[mlvV] -[hostid]
jps -[help]

注意：在没有指定任何参数的情况下，jps命令会显示每个Java虚拟机进程的本地虚拟机唯一ID，后面跟着主类名称或JAR文件名的简短形式。同时，指令中的m、l、v、V可以任意组合。

利用jps指令可以查看当前JAVA虚拟机正在运行的进程，对于本地虚拟机来说，本地虚拟机唯一ID和操作系统的进程ID（PID，Process Identifier）是一致的，如果同时启动多个Java虚拟机进程，无法根据进程名称确定某个进程，我们就是使用jps命令显示主类名称的功能区分出来。
由于本文的测试环境是本地环境，因此可以先用jps指令查看一下虚拟机当前运行的JAVA进程，如下：

本文的测试代码写在JvisiualTest类中，因此需要重点排查该类。如果在centOS环境下遇到内存大量占用的情况，可以先用top指令查看进程id和内存占用情况。

2.2 利用jmap指令查看堆栈信息

jmap(Java Memory Map)是jdk安装后自带的一些小工具，主要用于打印指定JAVA进程(或核心文件、远程调试服务器)的共享对象内存映射或堆内存细节。
利用如下指令展示pid的整体堆信息：

jmap -heap pid

下面仔细分析一下每个显示属性的具体意义：

Heap Configuration: //堆内存初始化配置MinHeapFreeRatio         = 0  //设置JVM堆最小空闲比率（默认40），对应jvm启动参数-XX:MinHeapFreeRatioMaxHeapFreeRatio         = 100  //设置JVM堆最大空闲比率（默认70），对应jvm启动参数-XX:MaxHeapFreeRatioMaxHeapSize              = 1864368128 (1778.0MB) //设置JVM堆的最大值，对应jvm启动参数-XX:MaxHeapSize=NewSize                  = 38797312 (37.0MB)  //设置JVM堆的“新生代”的默认大小，对应jvm启动参数-XX:NewSize=MaxNewSize               = 621281280 (592.5MB) //设置JVM堆的‘新生代’的最大值，对应jvm启动参数-XX:MaxNewSize=OldSize                  = 78643200 (75.0MB) //设置JVM堆的“老生代”的大小，对应jvm启动参数-XX:OldSize=NewRatio                 = 2 //“新生代”和“老生代”的大小比率，对应jvm启动参数-XX:NewRatio=SurvivorRatio            = 8 //设置年轻代中Eden区与Survivor区的大小比值，对应jvm启动参数-XX:SurvivorRatio=MetaspaceSize            = 21807104 (20.796875MB) //Metaspace扩容时触发FullGC的初始化阈值，也是最小的阈值，对应jvm启动参数-XX:MetaspaceSizeCompressedClassSpaceSize = 1073741824 (1024.0MB) //Java8在UseCompressedOops之外，额外增加了一个新选项叫做UseCompressedClassPointer。这个选项打开后，class信息中的指针也用32bit的Compressed版本。而这些指针指向的空间被称作“Compressed Class Space”。默认大小是1G，但可以通过“CompressedClassSpaceSize”调整MaxMetaspaceSize         = 17592186044415 MB //设置元空间Metaspace最大值，对应jvm启动参数-XX:MaxMetaspaceSizeG1HeapRegionSize         = 0 (0.0MB) // 使用G1收集器时，它将整个Java堆划分成约2048个大小相同的独立Region块，每个Region块大小根据堆空间的实际大小而定，整体被控制在1MB到32MB之间，且为2的N次幂，即1MB,2MB, 4MB, 8MB, 1 6MB, 32MB。可以通过-XX :G1HeapRegionSize设定。所有的Region大小相同，且在JVM生命周期内不会被改变Heap Usage: //堆内存使用情况
PS Young Generation
Eden Space: //Eden区内存分布capacity = 58720256 (56.0MB) //Eden区总容量used     = 45173512 (43.08081817626953MB) //Eden区已使用free     = 13546744 (12.919181823730469MB) //Eden区剩余容量76.93003245762416% used //Eden区使用比率
From Space: //其中一个Survivor区的内存分布capacity = 4718592 (4.5MB)used     = 4424216 (4.219261169433594MB)free     = 294376 (0.28073883056640625MB)93.76135932074652% used
To Space: //另一个Survivor区的内存分布capacity = 26214400 (25.0MB)used     = 0 (0.0MB)free     = 26214400 (25.0MB)0.0% used
PS Old Generation //当前的Old区内存分布capacity = 254279680 (242.5MB) //总容量used     = 161013136 (153.55409240722656MB) //已使用free     = 93266544 (88.94590759277344MB) //剩余容量63.32127521947487% used //使用率

2.3 利用jconsole查看堆内存信息

jconsole是jdk自带的监控工具，它用于连接正在运行的本地或者远程的JVM，对运行在java应用程序的资源消耗和性能进行监控，并利用可视化图表的形式提供监控界面，方便实时监控内存、堆栈信息等，同时该指令占用服务器的内存很小。
在idea中执行如下指令：

会得到如下结果：

执行GC后出现以下结果：

由上图可知，执行GC命令后，内存被回收了一部分，但是回收部分很小，内存并没有太大变化，说明大部分对象可能存在于老年代或永久代中，可以利用jvisualvm可视化方式来查看具体堆栈信息。

2.4 利用jvisualvm查看堆栈信息

jvisualvm是可以监控java运行内存的可视化工具，能够直观查看正在运行的JAVA服务内存信息、堆栈信息等，下面将利用该指令来查看一些关键信息。

执行上述命令会得到如下结果：

连接到异常的线程，可以得到如下堆内存信息：

抓取堆内存当前快照信息，得到结果如下：

得到当前堆内存快照信息如下：

由上图可知，其中占用内存最大的是一个ArrayList，内存大概209M，具体如下：

查看该数组可以发现，该ArrayList内部包含了200个Product对象，product对象内部有一个1048字节的对象，这些应该就是内存占用的原因：

2.5 源码分析

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.TimeUnit;public class JvisiualTest {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {List<Product> lists = new ArrayList<>();for (int i = 0; i < 200; i++) {lists.add(new Product());}TimeUnit.SECONDS.sleep(10000000);}
}class Product {private byte[] big = new byte[1024 * 1024];}

由上述代码可知，Product对象内部只有一个1M的对象，测试代码启动时，会生成200个Product对象，并放入ArrayList数组中，然后线程进入休眠状态，此时数组中的Product对象一直未被销毁，一直存在于老年代中，导致内存一直处于高占用状态。

3.小结

1.jps是一个实用指令，日常开发中可以查看java运行进程信息；
2.jmap可以打印指定JAVA进程的堆内存信息；
3.jconsole和jvisualvm是利用可视化的方式来查看堆内存信息及一些进程信息。

4.参考文献

1.https://www.jianshu.com/p/c52ffaca40a5
2.https://www.jianshu.com/p/b448c21d2e71
3.https://www.jianshu.com/p/5ee71f1724cd

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