JVM內存機制資料筆記

參考
JDK5.0垃圾收集優化之--Don't Pause
http://blog.csdn.net/calvinxiu/archive/2007/05/18/1614473.aspx
JVM內存模型以及垃圾回收
http://hi.baidu.com/xuwanbest/blog/item/0587d82f2c44a73d1e30892e.html
對jvm內存的一些理解
http://www.blogjava.net/midstr/archive/2008/09/21/230292.html
了解JVM的內存管理與垃圾回收
http://hi.baidu.com/jiaozhenqing/blog/item/f18b85d4c1063a07a08bb77e.html

Java內存溢出的解決方案

http://hi.baidu.com/yanghlcn/blog/item/029e7303917b528dd43f7cc3.html

Java內存組成

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堆(Heap)
??? 運行時數據區域，所有類實例和數組的內存均從此處分配。Java 虛擬機啟動時創建。對象的堆內存由稱為垃圾回收器 的自動內存管理系統回收。
??? 組成
??? ??? News Generation （Young Generation即圖中的Eden + From Space + To Space）
??? ??? ??? Eden 存放新生的對象
??? ??? ??? Survivor Space 兩個 存放每次垃圾回收后存活的對象
??? ??? Old Generation （Tenured Generation 即圖中的Old Space） 主要存放應用程序中生命周期長的存活對象
非堆內存
??? JVM具有一個由所有線程共享的方法區。方法區屬于非堆內存。它存儲每個類結構，如運行時常數池、字段和方法數據，以及方法和構造方法的代碼。它是在 Java 虛擬機啟動時創建的。
??? 除了方法區外，Java 虛擬機實現可能需要用于內部處理或優化的內存，這種內存也是非堆內存。 例如，JIT 編譯器需要內存來存儲從 Java 虛擬機代碼轉換而來的本機代碼，從而獲得高性能。
??? 組成
??? ??? Permanent Generation ? （圖中的Permanent Space） 存放JVM自己的反射對象，比如類對象和方法對象
??? ??? native heap

GC策略

堆
????? JVM采用一種 分代回收 (generational collection) 的策略，用較高的頻率對年輕的對象(young generation)進行掃描和回收，這種叫做minor collection，而對老對象(old generation)的檢查回收頻率要低很多，稱為major collection。這樣就不需要每次GC都將內存中所有對象都檢查一遍。

????? 當一個URL被訪問時， 內存申請過程 如下：
A. JVM會試圖為相關Java對象在Eden中初始化一塊內存區域
B. 當Eden空間足夠時，內存申請結束。否則到下一步
C. JVM試圖釋放在Eden中所有不活躍的對象（這屬于1或更高級的垃圾回收）, 釋放后若Eden空間仍然不足以放入新對象，則試圖將部分Eden中活躍對象放入Survivor區
D. Survivor區被用來作為Eden及OLD的中間交換區域，當OLD區空間足夠時，Survivor區的對象會被移到Old區，否則會被保留在Survivor區
E. 當OLD區空間不夠時，JVM會在OLD區進行完全的垃圾收集（0級）
F. 完全垃圾收集后，若Survivor及OLD區仍然無法存放從Eden復制過來的部分對象，導致JVM無法在Eden區為新對象創建內存區域，則出現”out of memory錯誤”

??? 對象衰老的過程
??? young generation的內存，由一塊Eden(伊甸園，有意思)和兩塊Survivor Space(1.4文檔中稱為semi-space)構成。新創建的對象的內存都分配自eden。兩塊Survivor Space總有會一塊是空閑的，用作copying collection的目標空間。Minor collection的過程就是將eden和在用survivor space中的活對象copy到空閑survivor space中。所謂survivor，也就是大部分對象在伊甸園出生后，根本活不過一次GC。對象在young generation里經歷了一定次數的minor collection后，年紀大了，就會被移到old generation中，稱為tenuring。(是否僅當survivor space不足的時候才會將老對象tenuring? 目前資料中沒有找到描述)
??? ?剩余內存空間不足會觸發GC，如eden空間不夠了就要進行minor collection，old generation空間不夠要進行major collection，permanent generation空間不足會引發full GC。

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非堆內存

????? GC(Garbage Collection)不會在主程序運行期對PermGen space進行清理，所以如果你的應用中有很多CLASS的話,就很可能出現PermGen space錯誤。

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JVM的默認設置

堆 （heap）（News Generation 和Old Generaion 之和）的設置

?????? 初始分配的內存由-Xms指定，默認是物理內存的1/64但小于1G。

?????? 最大分配的內存由-Xmx指定，默認是物理內存的1/4但小于1G。

?????? 默認空余堆內存小于40%時，JVM就會增大堆直到-Xmx的最大限制，可以由-XX:MinHeapFreeRatio=指定。
默認空余堆內存大于70%時，JVM會減少堆直到-Xms的最小限制，可以由-XX:MaxHeapFreeRatio=指定。

服務器一般設置-Xms、-Xmx相等以避免在每次GC 后調整堆的大小，所以上面的兩個參數沒啥用。?

?????? -Xmn 設置young?generation的heap大小

????? -XX:MinHeapFreeRatio與-XX:MaxHeapFreeRatio設定空閑內存占總內 存的比例范圍，這兩個參數會影響GC的頻率和單次GC的耗時。-XX:NewRatio決定young與old generation的比例。Young generation空間越大，minor collection頻率越低，但是old generation空間小了，又可能導致major collection頻率增加。-XX:NewSize和-XX:MaxNewSize直接指定了young generation的缺省大小和最大大小。

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非堆內存 的設置

???? 默認分配為64M

???? -XX:PermSize設置最小分配空間，-XX:MaxPermSize設置最大分配空間。一般把這兩個數值設為相同，以減少申請內存空間的時間。

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內存溢出 的原 因

Old Generation溢出
這種內存溢出是最常見的情況之一，產生的原因可能是：
1) 設置的內存參數過小(ms/mx, NewSize/MaxNewSize)

??? 解決方法：

???? 1G內存環境下java jvm 的參數設置參考：

??? -server -Xms800m -Xmx800m -XX:PermSize=64M -XX:MaxNewSize=256m -XX:MaxPermSize=128m? -Djava.awt.headless=true

2) 程序問題
單個程序持續進行消耗內存的處理，如循環幾千次的字符串處理，對字符串處理應建議使用StringBuffer。此時不會報內存溢出錯，卻會使系統持續垃 圾收集，無法處理其它請求，相關問題程序可通過Thread Dump獲取。

單個程序所申請內存過大，有的程序會申請幾十乃至幾百兆內存，此時JVM也會因無法申請到資源而出現內存溢出，對此首 先要找到相關功能，然后交予程序員修改，要找到相關程序，必須在Apache日志中尋找。
當Java對象使用完畢后，其所引用的對象卻沒有銷毀，使得JVM認為他還是活躍的對象而不進行回收，這樣累計占用了大量內存而無法釋放。由于目前市面上還沒有對系統影響小的內存分析工具，故此時只能和程序員一起定位。

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Permanent Generation 溢出
通常由于 Perm 段裝載了大量的類而導致溢出，如 spring的動態生成類。

目前的解決辦法：
1) 將 Perm Size擴大，一般256M能夠滿足要求
2) 若別無選擇，則只能將servlet的路徑加到CLASSPATH中，但一般不建議這么處理

C Heap溢出
系統對C Heap沒有限制，故C Heap發生問題時，Java進程所占內存會持續增長，直到占用所有可用系統內存

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