jvm调优转载自http://www.cnblogs.com/xingzc/p/5756119.html
jvm最重要其实就是要理清垃圾回收的策略实现过程,相对于当前系统配置合适的回收算法以及堆和栈内存大小的相关分配
1.数据类型
java虚拟机中,数据类型可以分为两类:基本类型和引用类型。基本类型的变量保存原始值,即:它代表的值就是数值本身,而引用类型的变量保存引用值。“引用值”代表了某个对象的引用,而不是对象本身,对象本身存放在这个引用值所表示的地址的位置。
基本类型包括:byte、short、int、long、char、float、double、boolean、returnAddress??
引用类型包括:类类型、接口类型和数组
byte |
1B(8位) |
-128 ~ 127 |
0 |
short |
2B(16位) |
-215 ~ 215-1 |
0 |
Int |
4B(32位) |
-231 ~ 231-1 |
0 |
long |
8B(64位) |
-263 ~ 263-1 |
0 |
char |
2B(16位) |
0 ~ 216-1 |
\U0000 |
float |
4B(32位) |
1.4013E-45 ~3.4028E+38 |
0.0F |
double |
8B(64位) |
4.9E-324 ~1.7977E+308 |
0.0D |
boolean |
1B(8位) |
True, false |
false |
2.堆与栈
堆和栈是程序运行的关键,很有必要它他们的关系说清楚。
栈是运行时的单位,而堆是存储的单元。
栈解决程序的运行问题,即程序如何执行,或者说如何处理数据,堆解决的是数据存储的问题,即数据怎么放,放在哪儿。
在java中一个线程就会相应有一个线程栈与之对应,这点很容易理解,因为不同的线程执行逻辑有所不同,因此需要一个独立的线程栈。而堆则是所有线程共享的。栈因为是运行单位,因此里面存储的信息都是跟当前线程(或程序)相关的信息。包括局部变量、程序运行状态、方法返回值等等,而堆只负责存储对象信息。
为什么要把堆和栈区分出来呢?栈中不是也可以存储数据吗?
1. 从软件设计的角度看,栈代表了处理逻辑,而堆代表了数据。这样分开,使得处理逻辑更为清晰。分而治之的思想。这种隔离、模块化的思想在软件设计的方方面面都有体现。
2.堆与栈的分离,使得堆中的内容可以被多个栈共享(也可以理解为多个线程访问同一个对象)。这种共享的收益是很多的。一方面这种共享提供了一种有效的数据交互方式(如:共享内存),另一方面,堆中的共享常量和缓存可以被所有栈访问,节省了空间。
3. 栈因为运行时的需要,比如保存系统运行的上下文,需要进行地址段的划分。由于栈只能向上增长,因此就会限制住栈存储内容的能力,而堆不同,堆中的对象是可以根据需要动态增长的,因此栈和堆的拆分使得动态增长成为可能,相应栈中只需记录堆中的一个地址即可。
4. 面向对象就是堆和栈的完美结合。其实,面向对象方式的程序与以前结构化的程序在执行上没有任何区别。但是,面向对象的引入,使得对待问题的思考方式发生了改变,而更接近于自然方式的思考。当我们把对象拆开,你会发现,对象的属性其实就是数据,存放在堆中;而对象的行为(方法),就是运行逻辑,放在栈中。我们在编写对象的时候,其实就是编写了数据结构,也编写了处理数据的逻辑。不得不承认,面向对象的设计,确实很美。
在java中,Main函数就是栈的起始点,也是程序的起始点。
程序要运行总是有一个起点的。同C语言一样,java中的Main就是那个起点。无论什么java程序,找到main就找到了程序执行的入口。
堆中存什么?栈中存什么?
堆中存的是对象。栈中存的是基本数据类型和堆中对象的引用。一个对象的大小是不可估计的,或者说是可以动态变化的,但是在栈中,一个对象只对应了一个4byte的引用(堆栈分离的好处)。
为什么不把基本类型放堆中呢?因为其占用的空间一般是1~8个字节---需要空间比较少,而且因为是基本类型,所以不会出现动态增长的情况---长度固定,因此栈中存储就够了,如果把它存在堆中是没有什么意义的(还会浪费空间,后面说明)。可以这么说,基本类型和对象的引用都是存放在栈中,而且都是几个字节的一个数,因此在程序运行时,它们的处理方式是统一的。但是基本类型、对象引用和对象本身就有所区别了,因为一个是栈中的数据一个是堆中的数据。最常见的一个问题就是,java中参数传递时的问题。
java中的参数传递是传值呢?还是传引用?
1. 不要试图与C进行类比,java中没有指针的概念。
2. 程序运行永远都是在栈中进行的,因而参数传递时,只存在传递基本类型和对象引用的问题。不会直接传递对象本身。
明确以上两点后。java在方法调用传递参数时,因为没有指针,所以它都是进行传值调用(这点可以参考C的传值调用)。因此,很多书里面都说java是进行传值调用,这点没有问题,而且也简化了C中复杂性。
但是传引用的错觉是如何造成的呢?在运行栈中,基本类型和引用的处理是一样的,都是传值,所以,如果是传引用的方法调用,也同时可以理解为“传引用值”的传值调用,即引用的处理跟基本类型是完全一样的。但是当进入被调用方法时,被传递的这个引用的值,被程序解释(或者查找)到堆中的对象,这个时候才对应到真正的对象。如果此时进行修改,修改的是引用对应的对象,而不是对象本身,即:修改的是堆中的数据。所以这个修改是可以保持的。
对象,从某种意义上说,是由基本类型组成的。可以把一个对象看作为一棵树,对象的属性如果还是对象,则还是一棵树(即非叶子节点),基本类型则为树的叶子节点。程序参数传递时,被传递的值本身都是不能进行修改的,但是,如果这个值是一个非叶子节点(即一个对象引用),则可以修改这个节点下面的所有内容。
堆和栈中,栈是程序运行最根本的东西。程序运行可以没有堆,但是不能没有栈。而堆是为栈进行数据存储服务的,说白了堆就是一块共享的内存。不过,正是因为堆和栈的分离的思想,才使得java的垃圾回收成为可能。
java中,栈的大小通过-Xss来设置,当栈中存储的数据比较多时,需要适当调大这个值,否则会出现 java.lang.StackOverflowError异常。常见的出现这个异常的是无法返回的递归,因为此时栈中保存的信息都是方法返回的记录点。
java对象的大小
基本数据类型的大小是固定的,这里就不多说了,对于非基本类型的java对象,其大小就值得商讨。
在java中,一个空Object对象的大小是8byte,这个大小只是保存堆中一个没有任何属性的对象的大小。看看下面语句:
Object ob = new Object();
这样在程序中完成了一个java对象的声明,但是它所占的空间为:4byte+8byte。4byte是上面部分所说的java栈中保存引用的所需要空间。
而那8byte则是java堆中对象的信息。因为所有的java非基本类型的对象都需要默认继承Object对象,因此不论什么样的java对象,其大小都必须是大于8byte。
有了Object对象的大小,我们就可以计算其他对象的大小了。
其大小为:空对象大小(8byte)+int大小(4byte)+Boolea大小(1byte)+空Object引用的大小(4byte)=17byte。但是因为java在对对象内存分配时都是以8的整数倍来分的,因此大于17byte的最接近8的整数倍的是24,因此此对象的大小为24byte。
这里需要注意一下基本类型的包装类型的大小。因为这种包装类型已经成为对象了,因此需要把它们作为对象来看待。包装类型的大小至少是12byte(声明一个空Object至少需要的空间),而且12byte没有包含任何有效信息,同时,因为java对象大小是8的整数倍,因此一个基本类型包装类的大小至少是16byte。这个内存占用是很恐怖的,它是使用基本类型的N倍(N>2),这些类型的内存占用更是夸张。因此,可能的话应尽量少使用包装类。在JDK5.0以后,因为加入了自动类型装换,因此,java虚拟机会在存储方面进行相应的优化。
引用类型
对象引用类型分为强引用、软引用、弱引用和虚引用
强引用:就是我们一般声明对象时虚拟机生成的引用,强引用环境下,垃圾回收时需要严格判断当前对象是否被强引用,如果被强引用,则不会被垃圾回收。
软引用:软引用一般被作为缓存来使用。与强引用的区别是,软引用在垃圾回收时,虚拟机会根据当前系统的剩余内存来决定是否对软引用进行回收。如果剩余内存比较紧张,则虚拟机会回收软引用所引用的空间,如果剩余内存相对富裕,则不会进行回收。换句话说,虚拟机在发生OutOfMemory时,肯定是没有软引用存在的。
弱引用:弱引用与软引用类似,都是作为缓存来使用。但与软引用不同,弱引用在进行垃圾回收时,是一定会被回收掉的,因此其生命周期只存在于一个垃圾回收周期内。
强引用不用说,我们系统一般在使用时都是用的强引用。而“软引用”和“弱引用”比较少见。他们一般被作为缓存使用,而且一般是在内存比较受限的情况下作为缓存。
因为如果内存足够大的话,可以直接使用强引用作为缓存即可,同时可控性更高。因而,他们常见的是被使用在桌面应用系统的缓存。
ReferenceQueue queue = new ReferenceQueue ();
PhantomReference pr = new PhantomReference (object, queue);
|
可以从不同的角度去划分垃圾回收算法:
按照基本回收策略分
引用计数(Reference Counting)
比较古老的回收算法。原理是此对象有一个引用,即增加一个计数,删除一个引用则减少一个计数。垃圾回收时,只用收集计数为0的对象。此算法最致命的是无法处理循环引用的问题。
标记-清除(Mark-Sweep)
此算法执行分两阶段。第一阶段从引用根节点开始标记所有被引用的对象,第二阶段遍历整个堆,把未标记的对象清除。此算法需要暂停整个应用,同时,会产生内存碎片。
复制(Copying)
此算法把内存空间划分为两个相等的区域,每次只是用其中一个区域。垃圾回收时,遍历当前使用区域,把正在使用中的对象复制到另外一个区域中。此算法每次只处理正在使用中的对象,因此复制成本比较小,同时复制过去以后还能进行相应的内存整理,不会出现“碎片”问题??。当然,此算法的缺点也是比较明显的,就是需要两倍内存空间。
标记-整理(Mark-Compact)
此算法结合了“标记-清除”和“复制”两个算法的优点。也是分两个阶段,第一阶段从根节点开始标记所有被引用对象,第二阶段遍历整个堆,把清除未标记对象并且把存活对象“压缩”到堆中的其中一块,按顺序排放。此算法避免了“标记-清除”的碎片问题,同时也避免了“复制”算法的空间问题。
按分区对待的方式分
增量收集(Incremental Collecting):实时垃圾回收算法,即:在应用进行的同时进行垃圾回收。不知道什么原因JDK5.0中的收集器没有使用这种算法。
分代收集(Generational Collecting):基于对对象生命周期分析后得出的垃圾回收算法。把对象分为年轻代、年老代、持久代,对不同生命周期的对象使用不同的算法(上述方式中的一个)进行回收。现在的垃圾回收器(从J2SE1.2开始)都是使用此算法的。
并行收集:并行收集使用多线程处理垃圾回收工作,因而速度快,效率高。而且理论上CPU数目越多,越能体现出并行收集器的优势。
因此,垃圾回收的起点是一些根对象(java栈、静态变量、寄存器...)。而最简单的java栈就是java程序执行的main函数。这种回收方式,也是上面提到的“标记-清除”的回收方式。
分代的垃圾回收策略,是基于这样一个事实:不同的对象的生命周期是不一样的。因此,不同声明周期的对象可以采取不同的收集方式,以便提高回收效率。
虚拟机中共划分了三个代:年轻代(Young Generation)、年老代(Old Generation)和持久代(Permanent Generation)。
其中持久代主要存放的是java类的类信息,与垃圾收集要收集的java对象关系不大。年轻代和年老代的划分是对垃圾收集影响比较大的。
在年轻代中经历了N次垃圾回收后仍然存活的对象,就会被放到年老代中。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。
由于对象进行了分代处理,因此垃圾回收区域、时间也不一样。GC有两种类型:Scavenge GC 和 Full GC
有如下原因可能导致Full GC:
. 年老代(Tenured)被写满
使用 -XX:ParallelGCThreads = <N> 设置并行垃圾回收的线程数。此值可以设置与机器处理器数量相等。
可以保证大部分工作都并发进行(应用不停止),垃圾回收只暂停很少的时间,此收集器适合对响应时间要求比较高的中、大规模应用。使用 -XX:+UseConcMarkSweepGC打开。
并发收集器使用处理器换来短暂的停顿时间。在一个N个处理器的系统上,并发收集部分使用 k/N 个可用处理器进行回收,一般情况下 1 <= k <= N / 4。
在只有一个处理器的主机上使用并发收集器,设置为 incremental mode 模式也可获得较短的停顿时间。
-- 适用情况:数据量比较小(100M左右),单处理器下并且对相应时间无要求的应用。
-- 适用情况:“对吞吐量有高要求”,多CPU,对应用过响应时间无要求的中、大型应用。举例:后台处理、科学计算。
-- 适用情况:“对响应时间有高要求”,多CPU,对应用响应时间有较高要求的中、大型应用。举例:Web服务器/应用服务器、电信交换、集成开发环境。
java -Xmx3550m -Xms3550m -Xmn2g -Xss128k
-Xms3550m:设置JVM初始内存为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。
-XX:NewRatio=4:设置年轻代(包括Eden和两个Survivor区)与年老代的比值(除去持久代)。设置为4,则年轻代与年老代所占比值为1:4,年轻代占整个堆栈的1/5。
-XX:MaxPermSize=16m:设置持久代大小为16m。
如上文所述,并行收集器主要以到达一定的吞吐量为目标,适用于科学计算和后台处理等。
java -Xmx3800m -Xms3800m -Xmn2g -Xss128k -XX:+UseParallelGC -XX:ParallelGCThreads=20
-XX:+UseParallelGC:选择垃圾收集器为并行收集器。此配置仅对年轻代有效。即上述配置下,年轻代使用并发收集,而年老代仍旧使用串行收集。
-XX:+ParallelGCThreads=20:配置并行收集器的线程数,即:同时多少个线程一起进行垃圾回收。此值最好配置与处理器数目相等。
-XX:+UseParallelOldGC:配置年老代垃圾收集方式为并行收集。JDK6.0支持对年老代并行收集。
java -Xmx3550m -Xms3550m -Xmn2g -Xss128k -XX:+UseParallelGC -XX:MaxGCPauseMillis=100
-XX:MaxGCPauseMillis=100:设置每次年轻代垃圾回收的最长时间,如果无法满足此时间,JVM会自动调整年轻代大小,以满足此值。
如上文所述,并发收集器主要是保证系统的响应时间,减少垃圾收集时的停顿时间。适用于应用服务器、电信领域等。
-XX:+UseConcMarkSweepGC:设置年老代为并发收集。测试中配置这个以后,-XX:NewRatio=4的配置失效了,原因不明。所以,此时年轻代大小最好用-Xmn设置。
-XX:+UseParNewGC:设置年轻代为并行收集。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,所以无需再设置此值。
-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection:打开对年老代的压缩。可能会影响性能,但是可以消除碎片。
-XX:NewRatio=n:设置年轻代和年老代的比值。如:为3,表示年轻代与年老代比值为1:3,表示Eden:Survivor=3:2,一个Survivor区占整个年轻代的1/5。
-XX:+UseParalledlOldGC:设置并行年老代收集器
-XX:+UseConcMarkSweepGC:设置并发收集器
-XX:ParallelGCThreads=n:设置并行收集器收集时使用的CPU数。并行收集线程数。
-XX:MaxGCPauseMillis=n:设置并行收集最大暂停时间
-XX:GCTimeRatio=n:设置垃圾回收时间占程序运行时间的百分比。公式为1/(1+N)
-XX:+CMSIncrementalMode:设置为增量模式。适用于单CPU情况。
-XX:+ParallelGCThreads=n:设置并发收集器年轻代收集方式为并行收集时,使用的CPU数。并行收集线程数。
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