Jvm 参数的设置和 Jvm 调优

Question

JVM 内存模型及垃圾收集算法

根据 Java 虚拟机规范，JVM 将内存划分为：

• New（年轻代）,Tenured（年老代）,永久代（Perm）
• 其中 New 和 Tenured 属于堆内存，堆内存会从 JVM 启动参数（-Xmx:3G）指定的内存中分配，Perm 不属于堆内存，有虚拟机直接分配，但可以通过-XX:PermSize -XX:MaxPermSize 等参数调整其大小
• 年轻代（New）：年轻代用来存放 JVM 刚分配的 Java 对象
• 年老代（Tenured)：年轻代中经过垃圾回收没有回收掉的对象将被 Copy 到年老代
• 永久代（Perm）：永久代存放 Class、Method 元信息，其大小跟项目的规模、类、方法的量有关，一般设置为 128M 就足够，设置原则是预留 30%的空间。

New（年轻代）又分为几个部分：

• Eden：Eden 用来存放 JVM 刚分配的对象
• Survivor1,Survivro2 两个 Survivor 空间一样大，当 Eden 中的对象经过垃圾回收没有被回收掉时，会在两个 Survivor 之间来回 Copy，当满足某个条件，比如 Copy 次数，就会被 Copy 到 Tenured（年老代）。显然，Survivor 只是增加了对象在年轻代中的逗留时间，增加了被垃圾回收的可能性。

垃圾回收算法

• 垃圾回收算法可以分为三类，都基于标记-清除（复制）算法：
• Serial 算法（单线程） 并行算法 并发算法 JVM 会根据机器的硬件配置对每个内存代选择适合的回收算法，比如，如果机器多于 1 个核，会对年轻代选择并行算法
• 并行算法是用多线程进行垃圾回收，回收期间会暂停程序的执行，而并发算法，也是多线程回收，但期间不停止应用执行。所以，并发算法适用于交互性高的一些程序。经过观察，并发算法会减少年轻代的大小，其实就是使用了一个大的年老代，这反过来跟并行算法相比吞吐量相对较低。

垃圾回收动作何时执行？

• 当年轻代内存满时，会引发一次普通 GC，该 GC 仅回收年轻代。需要强调的时，年轻代满是指 Eden 代满，Survivor 满不会引发 GC
• 当年老代满时会引发 Full GC，Full GC 将会同时回收年轻代、年老代
• 当永久代满时也会引发 Full GC，会导致 Class、Method 元信息的卸载

何时会抛出 OutOfMemoryException

• 并不是内存被耗空的时候才抛出,JVM98%的时间都花费在内存回收 每次回收的内存小于 2% 满足这两个条件将触发 OutOfMemoryException
• 这将会留给系统一个微小的间隙以做一些 Down 之前的操作，比如手动打印 Heap Dump。

内存泄漏及解决方法

系统崩溃前的一些现象

• 每次垃圾回收的时间越来越长，由之前的 10ms 延长到 50ms 左右，FullGC 的时间也有之前的 0.5s 延长到 4、5s
• FullGC 的次数越来越多，最频繁时隔不到 1 分钟就进行一次 FullGC
• 年老代的内存越来越大并且每次 FullGC 后年老代没有内存被释放
• 之后系统会无法响应新的请求，逐渐到达 OutOfMemoryError 的临界值。

生成堆的 dump 文件

通过 JMX 的 MBean 生成当前的 Heap 信息，大小为一个 3G（整个堆的大小）的 hprof 文件，如果没有启动 JMX 可以通过 Java 的 jmap 命令来生成该文件。

列出当前所有运行的 java 进程：jcmd -l
列出当前运行的 java 进程可以执行的操作：jcmd PID help
#生成 dump
jmap -dump:live,format=b,file=e:/heap.hprof 10444

分析 dump 文件

下面要考虑的是如何打开这个 3G 的堆信息文件，显然一般的 Window 系统没有这么大的内存，必须借助高配置的 Linux。当然我们可以借助 X-Window 把 Linux 上的图形导入到 Window。我们考虑用下面几种工具打开该文件：

Visual VM
IBM HeapAnalyzer
JDK 自带的 Hprof 工具

使用这些工具时为了确保加载速度，建议设置最大内存为 6G。使用后发现，这些工具都无法直观地观察到内存泄漏，Visual VM 虽能观察到对象大小，但看不到调用堆栈；HeapAnalyzer 虽然能看到调用堆栈，却无法正确打开一个 3G 的文件。因此，我们又选用了 Eclipse 专门的静态内存分析工具：Mat。 ​

为什么崩溃前垃圾回收的时间越来越长？

根据内存模型和垃圾回收算法，垃圾回收分两部分：内存标记、清除（复制），标记部分只要内存大小固定时间是不变的，变的是复制部分，因为每次垃圾回收都有一些回收不掉的内存，所以增加了复制量，导致时间延长。所以，垃圾回收的时间也可以作为判断内存泄漏的依据

为什么 Full GC 的次数越来越多？

因此内存的积累，逐渐耗尽了年老代的内存，导致新对象分配没有更多的空间，从而导致频繁的垃圾回收

为什么年老代占用的内存越来越大？

因为年轻代的内存无法被回收，越来越多地被 Copy 到年老代。