JAVA堆內(nèi)存管理是影響性能主要因素之一。
堆內(nèi)存溢出是JAVA項(xiàng)目非常常見(jiàn)的故障，在解決該問(wèn)題之前，必須先了解下JAVA堆內(nèi)存是怎么工作的。

先看下JAVA堆內(nèi)存是如何劃分的，如圖：

1.JVM內(nèi)存劃分為堆內(nèi)存和非堆內(nèi)存，堆內(nèi)存分為年輕代（Young Generation）、老年代（Old Generation），非堆內(nèi)存就一個(gè)永久代（Permanent Generation）。

2.年輕代又分為Eden和Survivor區(qū)。Survivor區(qū)由FromSpace和ToSpace組成。Eden區(qū)占大容量，Survivor兩個(gè)區(qū)占小容量，默認(rèn)比例是8:1:1。

3.堆內(nèi)存用途：存放的是對(duì)象，垃圾收集器就是收集這些對(duì)象，然后根據(jù)GC算法回收。

4.非堆內(nèi)存用途：永久代，也稱(chēng)為方法區(qū)，存儲(chǔ)程序運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)期存活的對(duì)象，比如類(lèi)的元數(shù)據(jù)、方法、常量、屬性等。

在JDK1.8版本廢棄了永久代，替代的是元空間（MetaSpace），元空間與永久代上類(lèi)似，都是方法區(qū)的實(shí)現(xiàn)，他們最大區(qū)別是：元空間并不在JVM中，而是使用本地內(nèi)存。

元空間有注意有兩個(gè)參數(shù)：

1. MetaspaceSize ：初始化元空間大小，控制發(fā)生GC閾值
2. MaxMetaspaceSize ： 限制元空間大小上限，防止異常占用過(guò)多物理內(nèi)存

為什么移除永久代？

移除永久代原因：為融合HotSpot JVM與JRockit VM（新JVM技術(shù)）而做出的改變，因?yàn)镴Rockit沒(méi)有永久代。
有了元空間就不再會(huì)出現(xiàn)永久代OOM問(wèn)題了！

分代概念

新生成的對(duì)象首先放到年輕代Eden區(qū)，當(dāng)Eden空間滿(mǎn)了，觸發(fā)Minor GC，存活下來(lái)的對(duì)象移動(dòng)到Survivor0區(qū)，Survivor0區(qū)滿(mǎn)后觸發(fā)執(zhí)行Minor GC，Survivor0區(qū)存活對(duì)象移動(dòng)到Suvivor1區(qū)，這樣保證了一段時(shí)間內(nèi)總有一個(gè)survivor區(qū)為空。經(jīng)過(guò)多次Minor GC仍然存活的對(duì)象移動(dòng)到老年代。

老年代存儲(chǔ)長(zhǎng)期存活的對(duì)象，占滿(mǎn)時(shí)會(huì)觸發(fā)Major GC=Full GC，GC期間會(huì)停止所有線(xiàn)程等待GC完成，所以對(duì)響應(yīng)要求高的應(yīng)用盡量減少發(fā)生Major GC，避免響應(yīng)超時(shí)。

Minor GC ： 清理年輕代
Major GC ： 清理老年代
Full GC ： 清理整個(gè)堆空間，包括年輕代和永久代

所有GC都會(huì)停止應(yīng)用所有線(xiàn)程。

為什么分代？

將對(duì)象根據(jù)存活概率進(jìn)行分類(lèi)，對(duì)存活時(shí)間長(zhǎng)的對(duì)象，放到固定區(qū)，從而減少掃描垃圾時(shí)間及GC頻率。針對(duì)分類(lèi)進(jìn)行不同的垃圾回收算法，對(duì)算法揚(yáng)長(zhǎng)避短。

為什么survivor分為兩塊相等大小的幸存空間？

主要為了解決碎片化。如果內(nèi)存碎片化嚴(yán)重，也就是兩個(gè)對(duì)象占用不連續(xù)的內(nèi)存，已有的連續(xù)內(nèi)存不夠新對(duì)象存放，就會(huì)觸發(fā)GC。

JVM堆內(nèi)存常用參數(shù)

垃圾回收算法（GC，Garbage Collection）

紅色是標(biāo)記的非活動(dòng)對(duì)象，綠色是活動(dòng)對(duì)象。

標(biāo)記-清除（Mark-Sweep）

GC分為兩個(gè)階段，標(biāo)記和清除。首先標(biāo)記所有可回收的對(duì)象，在標(biāo)記完成后統(tǒng)一回收所有被標(biāo)記的對(duì)象。同時(shí)會(huì)產(chǎn)生不連續(xù)的內(nèi)存碎片。碎片過(guò)多會(huì)導(dǎo)致以后程序運(yùn)行時(shí)需要分配較大對(duì)象時(shí)，無(wú)法找到足夠的連續(xù)內(nèi)存，而不得已再次觸發(fā)GC。

復(fù)制（Copy）

將內(nèi)存按容量劃分為兩塊，每次只使用其中一塊。當(dāng)這一塊內(nèi)存用完了，就將存活的對(duì)象復(fù)制到另一塊上，然后再把已使用的內(nèi)存空間一次清理掉。這樣使得每次都是對(duì)半個(gè)內(nèi)存區(qū)回收，也不用考慮內(nèi)存碎片問(wèn)題，簡(jiǎn)單高效。缺點(diǎn)需要兩倍的內(nèi)存空間。

標(biāo)記-整理（Mark-Compact）

也分為兩個(gè)階段，首先標(biāo)記可回收的對(duì)象，再將存活的對(duì)象都向一端移動(dòng)，然后清理掉邊界以外的內(nèi)存。此方法避免標(biāo)記-清除算法的碎片問(wèn)題，同時(shí)也避免了復(fù)制算法的空間問(wèn)題。

一般年輕代中執(zhí)行GC后，會(huì)有少量的對(duì)象存活，就會(huì)選用復(fù)制算法，只要付出少量的存活對(duì)象復(fù)制成本就可以完成收集。而老年代中因?yàn)閷?duì)象存活率高，沒(méi)有額外過(guò)多內(nèi)存空間分配，就需要使用標(biāo)記-清理或者標(biāo)記-整理算法來(lái)進(jìn)行回收。

垃圾收集器

串行收集器（Serial）

比較老的收集器，單線(xiàn)程。收集時(shí)，必須暫停應(yīng)用的工作線(xiàn)程，直到收集結(jié)束。

并行收集器（Parallel）

多條垃圾收集線(xiàn)程并行工作，在多核CPU下效率更高，應(yīng)用線(xiàn)程仍然處于等待狀態(tài)。

CMS收集器（Concurrent Mark Sweep）

CMS收集器是縮短暫停應(yīng)用時(shí)間為目標(biāo)而設(shè)計(jì)的，是基于標(biāo)記-清除算法實(shí)現(xiàn)，整個(gè)過(guò)程分為4個(gè)步驟，包括：

1. 初始標(biāo)記（Initial Mark）
2. 并發(fā)標(biāo)記（Concurrent Mark）
3. 重新標(biāo)記（Remark）
4. 并發(fā)清除（Concurrent Sweep）

其中，初始標(biāo)記、重新標(biāo)記這兩個(gè)步驟仍然需要暫停應(yīng)用線(xiàn)程。初始標(biāo)記只是標(biāo)記一下GC Roots能直接關(guān)聯(lián)到的對(duì)象，速度很快，并發(fā)標(biāo)記階段是標(biāo)記可回收對(duì)象，而重新標(biāo)記階段則是為了修正并發(fā)標(biāo)記期間因用戶(hù)程序繼續(xù)運(yùn)作導(dǎo)致標(biāo)記產(chǎn)生變動(dòng)的那一部分對(duì)象的標(biāo)記記錄，這個(gè)階段暫停時(shí)間比初始標(biāo)記階段稍長(zhǎng)一點(diǎn)，但遠(yuǎn)比并發(fā)標(biāo)記時(shí)間段。

由于整個(gè)過(guò)程中消耗最長(zhǎng)的并發(fā)標(biāo)記和并發(fā)清除過(guò)程收集器線(xiàn)程都可以與用戶(hù)線(xiàn)程一起工作，所以，CMS收集器內(nèi)存回收與用戶(hù)一起并發(fā)執(zhí)行的，大大減少了暫停時(shí)間。

G1收集器（Garbage First）

G1收集器將堆內(nèi)存劃分多個(gè)大小相等的獨(dú)立區(qū)域（Region），并且能預(yù)測(cè)暫停時(shí)間，能預(yù)測(cè)原因它能避免對(duì)整個(gè)堆進(jìn)行全區(qū)收集。G1跟蹤各個(gè)Region里的垃圾堆積價(jià)值大小（所獲得空間大小以及回收所需時(shí)間），在后臺(tái)維護(hù)一個(gè)優(yōu)先列表，每次根據(jù)允許的收集時(shí)間，優(yōu)先回收價(jià)值最大的Region，從而保證了再有限時(shí)間內(nèi)獲得更高的收集效率。

G1收集器工作工程分為4個(gè)步驟，包括：

1. 初始標(biāo)記（Initial Mark）
2. 并發(fā)標(biāo)記（Concurrent Mark）
3. 最終標(biāo)記（Final Mark）
4. 篩選回收（Live Data Counting and Evacuation）

初始標(biāo)記與CMS一樣，標(biāo)記一下GC Roots能直接關(guān)聯(lián)到的對(duì)象。并發(fā)標(biāo)記從GC Root開(kāi)始標(biāo)記存活對(duì)象，這個(gè)階段耗時(shí)比較長(zhǎng)，但也可以與應(yīng)用線(xiàn)程并發(fā)執(zhí)行。而最終標(biāo)記也是為了修正在并發(fā)標(biāo)記期間因用戶(hù)程序繼續(xù)運(yùn)作而導(dǎo)致標(biāo)記產(chǎn)生變化的那一部分標(biāo)記記錄。最后在篩選回收階段對(duì)各個(gè)Region回收價(jià)值和成本進(jìn)行排序，根據(jù)用戶(hù)所期望的GC暫停時(shí)間來(lái)執(zhí)行回收。

垃圾收集器參數(shù)

為什么會(huì)堆內(nèi)存溢出？

在年輕代中經(jīng)過(guò)GC后還存活的對(duì)象會(huì)被復(fù)制到老年代中。當(dāng)老年代空間不足時(shí)，JVM會(huì)對(duì)老年代進(jìn)行完全的垃圾回收（Full GC）。如果GC后，還是無(wú)法存放從Survivor區(qū)復(fù)制過(guò)來(lái)的對(duì)象，就會(huì)出現(xiàn)OOM（Out of Memory）。

OOM（Out of Memory）異常常見(jiàn)有以下幾個(gè)原因：

1. 1）老年代內(nèi)存不足：java.lang.OutOfMemoryError:Javaheapspace
2. 2）永久代內(nèi)存不足：java.lang.OutOfMemoryError:PermGenspace
3. 3）代碼bug，占用內(nèi)存無(wú)法及時(shí)回收。

OOM在這幾個(gè)內(nèi)存區(qū)都有可能出現(xiàn)，實(shí)際遇到OOM時(shí)，能根據(jù)異常信息定位到哪個(gè)區(qū)的內(nèi)存溢出。

可以通過(guò)添加個(gè)參數(shù)-XX:+HeapDumpOnOutMemoryError，讓虛擬機(jī)在出現(xiàn)內(nèi)存溢出異常時(shí)Dump出當(dāng)前的內(nèi)存堆轉(zhuǎn)儲(chǔ)快照以便事后分析。

熟悉了JAVA內(nèi)存管理機(jī)制及配置參數(shù)，下面是對(duì)JAVA應(yīng)用啟動(dòng)選項(xiàng)調(diào)優(yōu)配置：

JAVA_OPTS="-server -Xms512m -Xmx2g -XX:+UseG1GC -XX:SurvivorRatio=6 -XX:MaxGCPauseMillis=400 -XX:G1ReservePercent=15 -XX:ParallelGCThreads=4 -XX:
ConcGCThreads=1 -XX:InitiatingHeapOccupancyPercent=40 -XX:+PrintGCDetails  -XX:+PrintGCTimeStamps -Xloggc:../logs/gc.log"

1. c設(shè)置堆內(nèi)存最小和最大值，最大值參考?xì)v史利用率設(shè)置
2. 設(shè)置GC垃圾收集器為G1
3. 啟用GC日志，方便后期分析

小結(jié)

選擇高效的GC算法，可有效減少停止應(yīng)用線(xiàn)程時(shí)間。
頻繁Full GC會(huì)增加暫停時(shí)間和CPU使用率，可以加大老年代空間大小降低Full GC，但會(huì)增加回收時(shí)間，根據(jù)業(yè)務(wù)適當(dāng)取舍。

以上所述是小編給大家介紹的Java內(nèi)存溢出問(wèn)題詳解整合，希望對(duì)大家有所幫助，如果大家有任何疑問(wèn)請(qǐng)給我留言，小編會(huì)及時(shí)回復(fù)大家的。在此也非常感謝大家對(duì)腳本之家網(wǎng)站的支持！

最新評(píng)論