战胜Java OOM：JVM调优参数解释

最近很多做Java开发的朋友，包括Java Web开发，遇到OOM（out of memory）异常，都会一头雾水，或者只有一个粗浅的认识，内存溢出了，内存不足了。然后解决方法是，百度一堆设置Jvm内存大小的资料，然后copy到自己应用的配置文件里，重启应用，然而，却很少了解这些参数是什么意思，这些参数为什么有时候能解决问题，为什么有时候却不能解决问题。

这里，我打算写篇文章介绍一下我的认识，希望能帮到大家。

一、我们遇到的内存不足方面的异常见的是以下3种：

1、java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space

2、java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space

3、java.lang.StackOverflowError   

这里解释以下：

1、Java heap space：从字面上已经可看成，是堆内存不足。我们知道，jvm的内存结构大概可以分为：方法区（类信息、静态属性、常量池、方法代码等）、堆区（new出来的对象）、方法栈、本地方法栈、程序计数器。如果你对这几个区域不掌握，建议阅读周志明的《深入理解Java虚拟机》好好学习一下。

堆区，是Java垃圾回收的主要处理区域。如果你的程序要new很多类实例，而堆内存设置过小，即便有垃圾回收机制，也会出现空间不足的异常，在不考虑做代码优化的前提下，可以通过设置更大的jvm堆内存来解决这个问题。关于是哪些参数，下面再给出，看官们不用急哈。

2、PermGen space全称是Permanent Generation space,意思是永久代空间不足了。永久代其实就是上面说到的方法区，这部分一般不会进行GC（垃圾回收），其实在FULL GC里还是会进行回收的，不过一般回收的意义不会太大，所以，如果你的程序要load很多class的话，就可能会导致不足了。这里多说几句，在Java内存中，有新生代，老年代，永久代的说法，新生代，指新new出来的，刚刚使用到的，这部分资源每一次GC都会进行回收；老年代，顾名思义是已经存在好久了，一般是经过多次GC还存在内存的，这部分资源会因此而存留更久，需要FULL GC才能回收，新生代和老年代，都在堆区之中；永久代顾名思义是永生的，其实指的是方法区，当然，这里与新生代老年代不是一个平等意义上的概念了，因为新生代老年代通常都是对象，而永久代则不全是。 同理，下面再给出应该如何设置参数。

3、java.lang.StackOverflowError   这个明显是栈溢出了，栈的概念不陌生吧？？栈溢出一般甚少出现，出现往往意味着程序逻辑有问题，例如无限递归，递归过多，调用过深等等。。

二、这里统一说一下jvm配置内存的一些参数，这里我将引用一位朋友的文章，说的很详细很精彩，我也就没有必要再自己写了，但是，提醒各位的是，很多参数或者大家不能理解，其实是因为大家对Java内存机制还没有深入的认识，这里再次推荐大家阅读周志明的《深入理解Java虚拟机》，或者国外的经典著作《深入Java虚拟机》，又或者阅读官方文档，只有掌握了这些知识，才能很好地理解并记住以下这些设置参数的意义

1、堆设置（这里是重点）
-Xms:初始堆大小
-Xmx:最大堆大小
-XX:NewSize=n:设置年轻代初始大小

-XX:MaxNewSize=n设置年轻代最大大小

-Xmn:相当于-XX:NewSize和-XX:MaxNewSize设置为同一个值了，表示永久设置年轻代的大小。当然剩下的就是老年代咯。

（下面两个先去看书吧~！）

-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，年轻代占整个年轻代年老代和的1/4
-XX:SurvivorRatio=n:年轻代中Eden区与两个Survivor区的比值。注意Survivor区有两个。如：3，表示Eden：Survivor=3：2，一个Survivor区占整个年轻代的1/5

2、方法区设置(重点)

-XX:PermSize=n：设置永久代初始大小
-XX:MaxPermSize=n:设置永久代最大大小

3、收集器设置（java支持多种垃圾收集器，当然你或许连收集器的概念也不知道，赶紧看书去吧）
-XX:+UseSerialGC:设置串行收集器
-XX:+UseParallelGC:设置并行收集器
-XX:+UseParalledlOldGC:设置并行年老代收集器
-XX:+UseConcMarkSweepGC:设置并发收集器

4、垃圾回收统计信息（这个可以用于调试时候查看GC的情况）
-XX:+PrintGC
-XX:+PrintGCDetails
-XX:+PrintGCTimeStamps
-Xloggc:filename

5、并行收集器设置
-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)

6、并发收集器设置
-XX:+CMSIncrementalMode:设置为增量模式。适用于单CPU情况。

7、栈区设置（一般甚少用到，放最后）

-Xss：每个线程的Stack大小，“-Xss 15120” 这使每增加一个线程（thread)就会立即消耗15M内存，而最佳值应该是128K,默认值好像是512k. 

三、实例讲解（这里引用一位朋友的文字）

1. 堆大小设置
   JVM 中最大堆大小有三方面限制：相关操作系统的数据模型（32-bt还是64-bit）限制；系统的可用虚拟内存限制；系统的可用物理内存限制。32位系统下，一般限制在1.5G~2G；64为操作系统对内存无限制。我在Windows Server 2003 系统，3.5G物理内存，JDK5.0下测试，最大可设置为1478m。
   典型设置：
   • java -Xmx3550m -Xms3550m -Xmn2g -Xss128k
     -Xmx3550m：设置JVM最大可用内存为3550M。
     -Xms3550m：设置JVM促使内存为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。
     -Xmn2g：设置年轻代大小为2G。整个JVM内存大小=年轻代大小 + 年老代大小 + 持久代大小。持久代一般固定大小为64m，所以增大年轻代后，将会减小年老代大小。此值对系统性能影响较大，Sun官方推荐配置为整个堆的3/8。
     -Xss128k：设置每个线程的堆栈大小。JDK5.0以后每个线程堆栈大小为1M，以前每个线程堆栈大小为256K。更具应用的线程所需内存大小进行调整。在相同物理内存下，减小这个值能生成更多的线程。但是操作系统对一个进程内的线程数还是有限制的，不能无限生成，经验值在3000~5000左右。
     
   • java -Xmx3550m -Xms3550m -Xss128k -XX:NewRatio=4 -XX:SurvivorRatio=4 -XX:MaxPermSize=16m -XX:MaxTenuringThreshold=0
     -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:SurvivorRatio=4：设置年轻代中Eden区与Survivor区的大小比值。设置为4，则两个Survivor区与一个Eden区的比值为2:4，一个Survivor区占整个年轻代的1/6
     -XX:MaxPermSize=16m:设置持久代大小为16m。
     -XX:MaxTenuringThreshold=0：设置垃圾最大年龄。如果设置为0的话，则年轻代对象不经过Survivor区，直接进入年老代。对于年老代比较多的应用，可以提高效率。如果将此值设置为一个较大值，则年轻代对象会在Survivor区进行多次复制，这样可以增加对象再年轻代的存活时间，增加在年轻代即被回收的概论。
2. 回收器选择
   JVM给了三种选择：串行收集器、并行收集器、并发收集器，但是串行收集器只适用于小数据量的情况，所以这里的选择主要针对并行收集器和并发收集器。默认情况下，JDK5.0以前都是使用串行收集器，如果想使用其他收集器需要在启动时加入相应参数。JDK5.0以后，JVM会根据当前系统配置进行判断。
   1. 吞吐量优先的并行收集器
      如上文所述，并行收集器主要以到达一定的吞吐量为目标，适用于科学技术和后台处理等。
      典型配置：
      • 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。
        
      • java -Xmx3550m -Xms3550m -Xmn2g -Xss128k -XX:+UseParallelGC -XX:ParallelGCThreads=20-XX:+UseParallelOldGC
        -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。
        
      • java -Xmx3550m -Xms3550m -Xmn2g -Xss128k -XX:+UseParallelGC  -XX:MaxGCPauseMillis=100-XX:+UseAdaptiveSizePolicy
        -XX:+UseAdaptiveSizePolicy：设置此选项后，并行收集器会自动选择年轻代区大小和相应的Survivor区比例，以达到目标系统规定的最低相应时间或者收集频率等，此值建议使用并行收集器时，一直打开。
   2. 响应时间优先的并发收集器
      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。
      典型配置：
      • java -Xmx3550m -Xms3550m -Xmn2g -Xss128k -XX:ParallelGCThreads=20 -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:+UseParNewGC
        -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。
      • java -Xmx3550m -Xms3550m -Xmn2g -Xss128k -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:CMSFullGCsBeforeCompaction=5 -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection
        -XX:CMSFullGCsBeforeCompaction：由于并发收集器不对内存空间进行压缩、整理，所以运行一段时间以后会产生“碎片”，使得运行效率降低。此值设置运行多少次GC以后对内存空间进行压缩、整理。
        -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
3. 辅助信息
   JVM提供了大量命令行参数，打印信息，供调试使用。主要有以下一些：
   • -XX:+PrintGC
     输出形式：[GC 118250K->113543K(130112K), 0.0094143 secs]

                     [Full GC 121376K->10414K(130112K), 0.0650971 secs]

   • -XX:+PrintGCDetails
     输出形式：[GC [DefNew: 8614K->781K(9088K), 0.0123035 secs] 118250K->113543K(130112K), 0.0124633 secs]

                     [GC [DefNew: 8614K->8614K(9088K), 0.0000665 secs][Tenured: 112761K->10414K(121024K), 0.0433488 secs] 121376K->10414K(130112K), 0.0436268 secs]

   • -XX:+PrintGCTimeStamps -XX:+PrintGC：PrintGCTimeStamps可与上面两个混合使用
     输出形式：11.851: [GC 98328K->93620K(130112K), 0.0082960 secs]
     
   • -XX:+PrintGCApplicationConcurrentTime:打印每次垃圾回收前，程序未中断的执行时间。可与上面混合使用
     输出形式：Application time: 0.5291524 seconds
     
   • -XX:+PrintGCApplicationStoppedTime：打印垃圾回收期间程序暂停的时间。可与上面混合使用
     输出形式：Total time for which application threads were stopped: 0.0468229 seconds
     
   • -XX:PrintHeapAtGC:打印GC前后的详细堆栈信息
     输出形式：
     34.702: [GC {Heap before gc invocations=7:
      def new generation   total 55296K, used 52568K [0x1ebd0000, 0x227d0000, 0x227d0000)
     eden space 49152K,  99% used [0x1ebd0000, 0x21bce430, 0x21bd0000)
     from space 6144K,  55% used [0x221d0000, 0x22527e10, 0x227d0000)
       to   space 6144K,   0% used [0x21bd0000, 0x21bd0000, 0x221d0000)
      tenured generation   total 69632K, used 2696K [0x227d0000, 0x26bd0000, 0x26bd0000)
     the space 69632K,   3% used [0x227d0000, 0x22a720f8, 0x22a72200, 0x26bd0000)
      compacting perm gen  total 8192K, used 2898K [0x26bd0000, 0x273d0000, 0x2abd0000)
        the space 8192K,  35% used [0x26bd0000, 0x26ea4ba8, 0x26ea4c00, 0x273d0000)
         ro space 8192K,  66% used [0x2abd0000, 0x2b12bcc0, 0x2b12be00, 0x2b3d0000)
         rw space 12288K,  46% used [0x2b3d0000, 0x2b972060, 0x2b972200, 0x2bfd0000)
     34.735: [DefNew: 52568K->3433K(55296K), 0.0072126 secs] 55264K->6615K(124928K)Heap after gc invocations=8:
      def new generation   total 55296K, used 3433K [0x1ebd0000, 0x227d0000, 0x227d0000)
     eden space 49152K,   0% used [0x1ebd0000, 0x1ebd0000, 0x21bd0000)
       from space 6144K,  55% used [0x21bd0000, 0x21f2a5e8, 0x221d0000)
       to   space 6144K,   0% used [0x221d0000, 0x221d0000, 0x227d0000)
      tenured generation   total 69632K, used 3182K [0x227d0000, 0x26bd0000, 0x26bd0000)
     the space 69632K,   4% used [0x227d0000, 0x22aeb958, 0x22aeba00, 0x26bd0000)
      compacting perm gen  total 8192K, used 2898K [0x26bd0000, 0x273d0000, 0x2abd0000)
        the space 8192K,  35% used [0x26bd0000, 0x26ea4ba8, 0x26ea4c00, 0x273d0000)
         ro space 8192K,  66% used [0x2abd0000, 0x2b12bcc0, 0x2b12be00, 0x2b3d0000)
         rw space 12288K,  46% used [0x2b3d0000, 0x2b972060, 0x2b972200, 0x2bfd0000)
     }
     , 0.0757599 secs]
   • -Xloggc:filename:与上面几个配合使用，把相关日志信息记录到文件以便分析。

四、调优总结（此处想进阶一下，有问题莫喷）

1、年轻代大小选择
(1)响应时间优先的应用：尽可能设大，直到接近系统的最低响应时间限制（根据实际情况选择）。在此种情况下，年轻代收集发生的频率也是最小的。同时，减少到达年老代的对象。

(2)吞吐量优先的应用：尽可能的设置大，可能到达Gbit的程度。因为对响应时间没有要求，垃圾收集可以并行进行，一般适合8CPU以上的应用。


2、年老代大小选择
(1)响应时间优先的应用：年老代使用并发收集器，所以其大小需要小心设置，一般要考虑并发会话率和会话持续时间等一些参数。如果堆设置小了，可以会造成内存碎片、高回收频率以及应用暂停而使用传统的标记清除方式；如果堆大了，则需要较长的收集时间。最优化的方案，一般需要参考以下数据获得：
a.并发垃圾收集信息
b.持久代并发收集次数
c.传统GC信息
d.花在年轻代和年老代回收上的时间比例
减少年轻代和年老代花费的时间，一般会提高应用的效率

(2)吞吐量优先的应用：一般吞吐量优先的应用都有一个很大的年轻代和一个较小的年老代。原因是，这样可以尽可能回收掉大部分短期对象，减少中期的对象，而年老代尽存放长期存活对象。


3、较小堆引起的碎片问题
因为年老代的并发收集器使用标记、清除算法，所以不会对堆进行压缩。当收集器回收时，他会把相邻的空间进行合并，这样可以分配给较大的对象。但是，当堆空间较小时，运行一段时间以后，就会出现“碎片”，如果并发收集器找不到足够的空间，那么并发收集器将会停止，然后使用传统的标记、清除方式进行回收。如果出现“碎片”，可能需要进行如下配置：
a.-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection：使用并发收集器时，开启对年老代的压缩。
b.-XX:CMSFullGCsBeforeCompaction=0：上面配置开启的情况下，这里设置多少次Full GC后，对年老代进行压缩

五、对于JavaWeb开发的朋友，像我一样使用Tomcat，这里总结一下该在哪里设置tomcat的内存

1、解压版的Tomcat：  

修改(linux)TOMCAT_HOME/bin/catalina.sh （windows下是catalina.bat ）
位置cygwin=false前。
JAVA_OPTS="-server -Xms256m -Xmx512m -XX:PermSize=64M -XX:MaxPermSize=128m" 

 

2、安装版Tomcat：

（1）、 如果tomcat 5 注册成了windows服务，以services方式启动的，则需要修改注册表中的相应键值。

修改注册表HKEY_LOCAL_MACHINE\SOFTWARE\Apache Software Foundation\Tomcat Service Manager\Tomcat5\Parameters\Java，右侧的Options
原值为
-Dcatalina.home="C:\ApacheGroup\Tomcat 5.0"
-Djava.endorsed.dirs="C:\ApacheGroup\Tomcat 5.0\common\endorsed"
-Xrs
加入 -Xms256m -Xmx512m 
重起tomcat服务,设置生效

 

（2）、如果tomcat 6 注册成了windows服务，或者windows2003下用tomcat的安装版，

在/bin/tomcat6w.exe里修改就可以了 。

(其他tomcat版本请自行百度哦)

 

3、 如果要在eclipse中启动tomcat，上述的修改就不起作用了，可如下设置：

Myeclipse：

Myeclipse->preferences->myeclipse->servers->tomcat->tomcat×.×->JDK面板中的

Optional Java VM arguments中添加：-Xms256m -Xmx512m -XX:PermSize=64M -XX:MaxPermSize=128m

Eclipse：

右击某一个项目——》Run As——》Run Configurations——》VM argument中加入设置参数即可