Java虚拟机内存及调优工具

Java数据区域(内存区域)： 

1. 程序计数器(Program Counter Register) ：存放当前正在被执行的Java 字节码操作指令的地址
2. Java虚拟机栈(Java VM Stack) ：存储线程在执行过程中的参数，返回值，以及中间结果等
3. Java堆(Heap) ： 存储Java类实例或数组的
4. 方法区(Java VM Method Area) ：存储类型相关的信息, 如该类型的常量池，字段或方法信息
5. 常量池(Runtime Constant Pool) ：字段引用以及常量
6. 本地方法栈(Native Method Stack) 

 

Young/new（年轻代） :分为Eden区和两个Survivor区（from和to，from:to=1:1）
Tenured/old（终身代） 
Perm（永久代）:非堆(Heap)内存的组成部分。主要存放加载的Class类级对象如class本身，method，field等等

Virtual: 如果-Xms 指定的值比-Xmx 的小，那么两者的差值就是Virtual内存值

 

 

内存申请过程如下：
A. JVM会试图为相关Java对象在Eden中初始化一块内存区域
B. 当Eden空间足够时，内存申请结束。否则到下一步
C. JVM试图释放在Eden中所有不活跃的对象（这属于1或更高级的垃圾回收）；释放后若Eden空间仍然不足以放入新对象，则试图将部分Eden中活跃对象放入Survivor区/OLD区
D. Survivor区被用来作为Eden及OLD的中间交换区域，当OLD区空间足够时，Survivor区的对象会被移到Old区，否则会被保留在Survivor区
E. 当OLD区空间不够时，JVM会在OLD区进行完全的垃圾收集（0级）
F. 完全垃圾收集后，若Survivor及OLD区仍然无法存放从Eden复制过来的部分对象，导致JVM无法在Eden区为新对象创建内存区域，则出现”out of memory错误”

OOME问题定位

1. Java.lang.OutOfMemoryError: Requested array size exceeds VM limit：分配数组内存超过VM预先分配的大小。 最新版本已没有。

2. Java.lang.OutOfMemoryError : PermGen space： 存储类对象或方法对象的永久区域溢出。可通过-XX:MaxPermSize=128m 解决。

3. Java.lang.OutOfMemoryError: JVMCI026: allocatedMemory failed ： 本地内存耗尽。

4. Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError  at sun.misc.Unsafe.allocateMemory(Native Method)  ：本地内存耗尽

5. java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space ： Heap溢出。

6. java.lang.OutOfMemoryError: requested NNN bytes for MMMM. Out of swap space?  ： 系统交换内存用尽。

7. Java.lang.OutOfMemoryError: unable to create native thread  

 

Java堆相关参数

 -> ms/mx：定义YOUNG+OLD段的总尺寸，ms为JVM启动时YOUNG+OLD的内存大小；mx为最大可占用的YOUNG+OLD内存大小。

 -> NewSize/MaxNewSize：定义YOUNG段的尺寸，NewSize为JVM启动时YOUNG的内存大小；MaxNewSize为最大可占用的YOUNG内存大小。

 -> PermSize/MaxPermSize：定义Perm段的尺寸，PermSize为JVM启动时Perm的内存大小；MaxPermSize为最大可占用的Perm内存大小。

 -> SurvivorRatio：设置Survivor空间和Eden空间的比例

 -> -Xss参数决定Stack大小，例如-Xss1024K。如果Stack太小，也会导致Stack溢漏。 每个线程都有他自己的Stack.

备注：

1. Heap Size 最大不要超过可用物理内存的80％

2. JVM初始分配的内存由-Xms指定，默认是物理内存的1/64；JVM最大分配的内存由-Xmx指定，默认是物理内存的1/4。

3. 用户生产环境上一般将这两个值（最大， 最小）设为相同

4. 增加Heap Size 虽然会降低GC的频率，但也增加了每次GC的时间。

5. Heap Size 并不决定进程的内存使用量。进程的内存使用量要大

6. 假设物理内存无限大的话，JVM内存的最大值跟操作系统有很大的关系。一般32bit来说Windows系统下为1.5G-2G，Linux系统下为2G-3G），而64bit以上的处理器就不会有限制了 

调试工具

a)   jmap [ option ] <pid | executable core | [server-id@]remote-hostname-or-IP>: 堆内内存使用情况,  live 参数，只会打印处于生存状态的对象信息（保存虚拟机信息前强制虚拟机执行full gc）。开销很小，类似于一次full gc. 

   -dump:[live,]format=b,file=<filename>：以hprof二进制文件类型将虚拟机堆的信息保存到指定的文件中。

  -heap：打印虚拟机堆的概要信息，堆的配置信息以及堆中各代的详细信息

  -histo[:live]：打印堆中所有对象的数量、占用内存大小以及对象的完整名成。

  -permstat：打印堆中永久代的类加载器的统计信息

  -J-6464位的JAVA平台。

b)jhat [ options ] <heap-dump-file>  jhat堆内存的dump文件，同时启动一个WEB服务器(localhost:7000/oqlhelp/)。Jhat还支持一种类似于SQL的OQL语言件所堆的dump.

 c) jps [ options ] [ hostid ] jps是用于专门显示JVM进程的

 d) java -agentlib:hprof/-Xrunhprof[=options]  ToBeProfiledClass 性能监控的工具，堆内内存和CPU的使用进行监控和记录, 可生成文本或二进制格式保存文件

e)   jstack[ option ] <pid | executable core | [server-id@]remote-hostname-or-IP>: 打印JVM线程的堆栈追踪信息，虚拟机信息

 f) jinfo [ option ] pid

 g) jstat工具用于显示虚拟机的性能统计信息。

 h) -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError: Use this JVM command line switch when launching application. Can be used with -XX:HeapDumpPath=/