一、JVM 內(nèi)存結(jié)構(gòu)

1、對(duì)象主要存放在堆內(nèi)存中；方法和屬性主要存放在棧內(nèi)存中。

2、棧是運(yùn)行時(shí)單位，用來解決程序運(yùn)行時(shí)的問題，堆是存儲(chǔ)單位，解決數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的問題。

3、堆伴隨著JVM的啟動(dòng)而創(chuàng)建。 

結(jié)構(gòu)圖

1、類加載子系統(tǒng)

負(fù)責(zé)從文件系統(tǒng)或者網(wǎng)絡(luò)加載Class信息，加載的信息存放在一塊稱之方法區(qū)的內(nèi)存空間。 

2、方法區(qū)(method)

存放類、常量、常量池信息、包括字符串字面量和數(shù)字常量等, 只要是 static 關(guān)鍵字修飾的都在方法區(qū)。

方法區(qū)的數(shù)據(jù)是所有線程共享的。 

3、堆(heap)

幾乎所有的對(duì)象實(shí)例都存放到Java堆中，堆空間是所有線程共享，比如new 出來的對(duì)象。

在堆中的分配的內(nèi)存，由java虛擬機(jī)自動(dòng)垃圾回收器來管理。

其中堆又分為了新生代和老年代和永久代 (jdk 1.8后取消永久代增加元空間)。

優(yōu)點(diǎn)：是可以動(dòng)態(tài)地分配內(nèi)存大小，垃圾收集器會(huì)自動(dòng)收走這些不再使用的數(shù)據(jù)。

缺點(diǎn)：由于要在運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存，存取速度較慢

4、棧(stack)

在多線程環(huán)境下，每個(gè)線程擁有一個(gè)棧和一個(gè)程序計(jì)數(shù)器，是線程私有的資源。

方法和屬性主要存放在棧內(nèi)存中。

java中的所有引用都在棧中，并指向堆。

引用是創(chuàng)建對(duì)象的時(shí)候創(chuàng)建的(new )，第二次創(chuàng)建發(fā)現(xiàn)棧中如果有該對(duì)象的引用就使用原引用，不會(huì)新建

優(yōu)點(diǎn)：存取速度比堆要快，僅次于直接位于CPU中的寄存器，

缺點(diǎn)：存在棧中的數(shù)據(jù)大小與生存期必須是確定的，缺乏靈活性，生存期就是他與對(duì)象的關(guān)聯(lián)的時(shí)間

5、本地方法棧

用于本地方法調(diào)用。Java虛擬機(jī)允許Java直接調(diào)用本地方法（通過使用C語言寫） 

6、pc寄存器(了解即可)

PC（Program Couneter）寄存器也是每個(gè)線程私有的空間，

Java虛擬機(jī)會(huì)為每個(gè)線程創(chuàng)建PC寄存器，在任意時(shí)刻，

一個(gè)Java線程總是在執(zhí)行一個(gè)方法，這個(gè)方法稱為當(dāng)前方法，

如果當(dāng)前方法不是本地方法，PC寄存器總會(huì)執(zhí)行當(dāng)前正在被執(zhí)行的指令，

如果是本地方法，則PC寄存器值為Underfined，

寄存器存放如果當(dāng)前執(zhí)行環(huán)境指針、程序技術(shù)器、操作棧指針、計(jì)算的變量指針等信息。 

7、執(zhí)行引擎

虛擬機(jī)核心的組件就是執(zhí)行引擎，它負(fù)責(zé)執(zhí)行虛擬機(jī)的字節(jié)碼，一般戶先進(jìn)行編譯成機(jī)器碼后執(zhí)行。 

8、垃圾收集器

垃圾收集系統(tǒng)是Java的核心，也是不可少的，Java有一套自己進(jìn)行垃圾清理的機(jī)制，開發(fā)人員無需手工清理

二、堆–> 新生代/新生代/永久代

1、新生代

主要是用來存放新生的對(duì)象。一般占據(jù)堆的1/3空間。

由于頻繁創(chuàng)建對(duì)象，所以新生代會(huì)頻繁觸發(fā)MinorGC進(jìn)行垃圾回收。

新生代又分為 Eden區(qū)、ServivorFrom、ServivorTo三個(gè)區(qū)。

Eden ：Java新對(duì)象的出生地（如果新創(chuàng)建的對(duì)象占用內(nèi)存很大，則直接分配到老年代）。當(dāng)Eden區(qū)內(nèi)存不夠的時(shí)候就會(huì)觸發(fā)MinorGC，對(duì)新生代區(qū)進(jìn)行一次垃圾回收

ServivorTo ：保留了一次MinorGC過程中的幸存者。

ServivorFrom ：上一次GC的幸存者，作為這一次GC的被掃描者。

MinorGC 是采用復(fù)制算法來清理垃圾

2、老年代

主要是用來存放頻繁使用的對(duì)象。一般占據(jù)堆的2/3空間。

老年代的對(duì)象比較穩(wěn)定，所以MajorGC不會(huì)頻繁執(zhí)行。

在進(jìn)行MajorGC前一般都先進(jìn)行了一次MinorGC，使得有新生代的對(duì)象晉身入老年代，導(dǎo)致空間不夠用時(shí)才觸發(fā)。

當(dāng)無法找到足夠大的連續(xù)空間分配給新創(chuàng)建的較大對(duì)象時(shí)也會(huì)提前觸發(fā)一次MajorGC進(jìn)行垃圾回收騰出空間。

MajorGC 是采用標(biāo)記清除算法來清理垃圾

2.1、永久代(jdk1.7前)

指內(nèi)存的永久保存區(qū)域，主要存放Class和Meta（元數(shù)據(jù)）的信息,

Class在被加載的時(shí)候被放入永久區(qū)域. 它和存放實(shí)例的區(qū)域不同

GC不會(huì)在主程序運(yùn)行期對(duì)永久區(qū)域進(jìn)行清理，

永久代的區(qū)域會(huì)隨著加載的Class的增多而脹滿，最終拋出OOM異常。

在Java8中，永久代已經(jīng)被移除，被一個(gè)稱為“元數(shù)據(jù)區(qū)”（元空間）的區(qū)域所取代。

2.2、元空間(jdk1.8后)

元空間的本質(zhì)和永久代類似，都是對(duì)JVM規(guī)范中方法區(qū)的實(shí)現(xiàn)。

不過元空間與永久代之間最大的區(qū)別在于：元空間并不在虛擬機(jī)中，而是使用本地內(nèi)存。

默認(rèn)情況下，元空間的大小僅受本地內(nèi)存限制。

類的元數(shù)據(jù)放入 native memory, 字符串池和類的靜態(tài)變量放入java堆中. 這樣可以加載多少類的元數(shù)據(jù)就不再由MaxPermSize控制, 而由系統(tǒng)的實(shí)際可用空間來控制.

三、垃圾回收算法

垃圾回收機(jī)制采用算法一覽圖

1、引用算法

使用于新生代，新創(chuàng)建的對(duì)象，默認(rèn)引用值為15

當(dāng)引用值為 0時(shí)，該對(duì)象被垃圾回收機(jī)制回收

如果有地方引用，可達(dá)狀態(tài),則加1， 如果沒有地方引用，不可達(dá)狀態(tài)，則減1

引用說明,new對(duì)象的時(shí)候創(chuàng)建，在棧中，并指向堆中的對(duì)象

2、復(fù)制算法(MinorGC)

使用于新生代ds0，ds1中，引用算法的引用值到達(dá)了一定高度次數(shù)，就會(huì)晉升到ds0，ds1中

新的頻繁使用的對(duì)象都會(huì)在一個(gè)區(qū)內(nèi)，要么在ds0，要么在ds1，每次只會(huì)有一個(gè)區(qū)會(huì)有數(shù)據(jù)

假如現(xiàn)在數(shù)據(jù)在ds0中，如果ds0有存活的對(duì)象，把存活的對(duì)象賦值到ds1，然后清空ds0，新的頻繁使用對(duì)象也會(huì)晉升在ds1，假如現(xiàn)在數(shù)據(jù)在ds1中，則反之

3、 標(biāo)記清除算法（MajorGC）

標(biāo)記清除算法

首先掃描一次所有老年代，標(biāo)記出存活的對(duì)象，然后回收沒有標(biāo)記的對(duì)象。

- MajorGC的耗時(shí)比較長(zhǎng)，因?yàn)橐獟呙柙倩厥铡?/p>

- MajorGC會(huì)產(chǎn)生內(nèi)存碎片，為了減少內(nèi)存損耗，我們一般需要進(jìn)行合并或者標(biāo)記出來方便下次直接分配。----------- 當(dāng)老年代也滿了裝不下的時(shí)候，就會(huì)拋出OOM（Out of Memory）異常。

- 標(biāo)記壓縮法在標(biāo)記清除基礎(chǔ)之上做了優(yōu)化，把存活的對(duì)象壓縮到內(nèi)存一端,而后進(jìn)行垃圾清理。(java中老年代使用的就是標(biāo)記壓縮法)

4、 java 手動(dòng)回收GC

----Java技術(shù)使用finalize()方法在垃圾收集器將對(duì)象從內(nèi)存中清除出去前，做必要的清理工作

----把對(duì)象賦值為null 在 System.gc(); 即可回收，但不保證100%

public class JVMDemo {
	public static void main(String[] args) {
	    // 創(chuàng)建了堆內(nèi)存
		JVMDemo05 jvmDemo05 = new JVMDemo05();
		// 賦值為空后去除該對(duì)象的引用
		//jvmDemo05 = null;
		//手動(dòng)垃圾回收，只有所有線程都無引用的對(duì)象才會(huì)會(huì)GC回收
		System.gc();
	}
   /**
   * obj 方法，垃圾回收前觸發(fā)
   */
	protected void finalize() throws Throwable {
       System.out.println("gc在回收對(duì)象...");
	}
}

四、JVM 參數(shù)調(diào)優(yōu)

堆的常用配置參數(shù)參考

• -XX:+PrintGC 每次觸發(fā)GC的時(shí)候打印相關(guān)日志
• -XX:+UseSerialGC 串行回收
• -XX:+PrintGCDetails 更詳細(xì)的GC日志
• -Xms 堆初始值
• -Xmx 堆最大可用值
• -Xmn 新生代堆最大可用值
• -XX:SurvivorRatio 用來設(shè)置新生代中eden空間和from/to空間的比例.含以-XX:SurvivorRatio=eden/from=den/to

圖文方式

1、設(shè)置最大堆內(nèi)存

----- 1、堆內(nèi)存默認(rèn)大小4G，我們可以根據(jù)程序大小來指定，默認(rèn)內(nèi)存足夠的情況下不會(huì)觸發(fā)垃圾回收機(jī)制

----- 2、初始的堆大小與最大堆大小設(shè)置為相等，減少垃圾回收次數(shù)，如果內(nèi)存一旦達(dá)到初始值，就會(huì)觸發(fā)垃圾回收機(jī)制，頻繁的觸發(fā)垃圾回收機(jī)制影響線程及性能問題

參數(shù)：

• -Xms 堆初始值
• -Xmx 堆最大可用值

 -Xms512m -Xmx512m -XX:+PrintGCDetails -XX:+UseSerialGC -XX:+PrintCommandLineFlags

2、設(shè)置新生代與老年代優(yōu)化參數(shù)

• -Xms 堆初始值
• -Xmx 堆最大可用值
• -Xmn 新生代大小，一般設(shè)為整個(gè)堆的1/3到1/4左右
• -XX:SurvivorRatio 設(shè)置新生代中eden區(qū)和from/to空間的比例關(guān)系n/1

參數(shù)：

-Xms512m -Xmx512m -Xmn170m -XX:SurvivorRatio=8 -XX:+PrintGCDetails -XX:+UseSerialGC

3、堆內(nèi)存溢出處理

錯(cuò)誤原因

java.lang.OutOfMemoryError Java heap space 堆內(nèi)存溢出

解決辦法

設(shè)置堆內(nèi)存大小，根據(jù)實(shí)際大小設(shè)置

• -Xms 堆初始值
• -Xmx 堆最大可用值
• -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError 內(nèi)存溢出拋出儲(chǔ)存快照

示例：

-Xms512m –Xmx512m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError

4、棧內(nèi)存溢出處理

錯(cuò)誤原因

棧溢出 產(chǎn)生于遞歸調(diào)用，循環(huán)遍歷是不會(huì)的，但是循環(huán)方法里面產(chǎn)生遞歸調(diào)用， 也會(huì)發(fā)生棧溢出。

java.lang.StackOverflowError 棧內(nèi)存溢出

解決辦法

設(shè)置線程最大調(diào)用深度

-Xss5m      設(shè)置最大調(diào)用深度，默認(rèn)為1M大小
 示例：
-Xms512m –Xmx512m -Xss5m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError

5、Tomcat內(nèi)存溢出

在catalina.sh 修改JVM堆內(nèi)存大小

JAVA_OPTS="-server -Xms800m -Xmx800m -XX:PermSize=256m -XX:MaxPermSize=512m -XX:MaxNewSize=512m"

五、 JVM 參數(shù)調(diào)優(yōu)二( GC- 垃圾回收器)

1、串行回收（Serial Collector）

------ 單線程執(zhí)行回收操作，回收期間暫停所有應(yīng)用線程的執(zhí)行，client模式下的默認(rèn)回收器，

jvm參數(shù)

-XX:+UseSerialGC      設(shè)置為串行回收

詳細(xì)參數(shù)

-XX:+PrintGCDetails -Xmx512M -Xms512M
-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
-XX:+UseSerialGC
-XX:PermSize=32M

2、并行回收(ParallelGC)

------ ParNew (新生代 )并行回收器在串行回收器基礎(chǔ)上做了改進(jìn)，他可以使用多個(gè)線程同時(shí)進(jìn)行垃圾回收，對(duì)于計(jì)算能力強(qiáng)的計(jì)算機(jī)而言，可以有效的縮短垃圾回收所需的實(shí)際時(shí)間。

------ ParallelOldGC (老年代) 回收器也是一種多線程的回收器，和新生代的ParallelGC回收器一樣，也是一種關(guān)往吞吐量的回收器，他使用了標(biāo)記壓縮算法進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。

jvm參數(shù)

----ParNew設(shè)置(新生代)
XX:+UseParNewGC          設(shè)置為并行回收
XX:ParaleiGCThreads      設(shè)置ParNew回收器工作時(shí)的線程數(shù)量，建議指定為電腦核數(shù)*2
----ParallelOldGC設(shè)置(老年代)
-XX:+UseParallelOldGC     設(shè)置為并行回收
-XX:+ParallelCThread      設(shè)置垃圾收集時(shí)的線程教量， 建議指定為電腦核數(shù)*2

詳細(xì)參數(shù)（UseParNewGC）

-XX:+PrintGCDetails -Xmx512M –Xms512M
-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
-XX:+UseParNewGC
-XX:PermSize=32M

詳細(xì)參數(shù)（UseParallelGC）

-XX:+PrintGCDetails -Xmx512M -Xms256M
-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
-XX:+UseParallelGC
-XX:+UseParallelOldGC
-XX:ParallelGCThreads=8
-XX:PermSize=32M

G1回收器了解

G1回收器(Garbage-First)實(shí)在]dk1.7中提出的垃圾回收器，從長(zhǎng)期目標(biāo)來看是為了取代CMS回收器，G1回收器擁有獨(dú)特的垃圾回收策略，G1屬于分代垃圾回收器，區(qū)分新生代和老年代，依然有eden和from/to區(qū),它并不要求整個(gè)eden區(qū)或者新生代、老年代的空間都連續(xù)，它使用了分區(qū)算法。

jvm調(diào)優(yōu)總結(jié)

1、初始堆值和最大堆內(nèi)存內(nèi)存越大，吞吐量就越高。

2、最好使用并行收集器,因?yàn)椴⑿惺謾C(jī)器速度比串行吞吐量高，速度快。

3、設(shè)置堆內(nèi)存新生代的比例和老年代的比例最好為1:2或者1:3。

4、減少GC對(duì)老年代的回收。

六、java 代碼中查看大小

public class JvmDemo01 {
	public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
		byte[] b1 = new byte[1 * 1024 * 1024];
		System.out.println("分配了1m");
		jvmInfo();		
		Thread.sleep(3000);
		byte[] b2 = new byte[4 * 1024 * 1024];
		System.out.println("分配了4m");
		Thread.sleep(3000);
		jvmInfo();
	}
	static private String toM(long maxMemory) {
		float num = (float) maxMemory / (1024 * 1024);
		DecimalFormat df = new DecimalFormat("0.00");// 格式化小數(shù)
		String s = df.format(num);// 返回的是String類型
		return s;
	}
	static private void jvmInfo() {
		// 最大內(nèi)存
		long maxMemory = Runtime.getRuntime().maxMemory();
		System.out.println("maxMemory:" + maxMemory + ",轉(zhuǎn)換為M:" + toM(maxMemory));
		// 當(dāng)前空閑內(nèi)存
		long freeMemory = Runtime.getRuntime().freeMemory();
		System.out.println("freeMemory:" +freeMemory+",轉(zhuǎn)換為M:"+toM(freeMemory));
		// 已經(jīng)使用內(nèi)存
		long totalMemory = Runtime.getRuntime().totalMemory();
		System.out.println("totalMemory:" +totalMemory+",轉(zhuǎn)換為M"+toM(totalMemory));
	}
}

idea 設(shè)置參數(shù)

進(jìn)入編輯找到對(duì)應(yīng)的啟動(dòng)類，VM哪填寫JVM參數(shù)就好了

eclipse 設(shè)置參數(shù)

設(shè)置

啟動(dòng)jar 項(xiàng)目設(shè)置參數(shù)

java -jar -Xms20m -Xmx20m xxxxx.jar

其他：壓力測(cè)試工具 JMeter，可測(cè)試接口吞吐量(每秒的并發(fā)量)

總結(jié)

以上為個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，希望能給大家一個(gè)參考，也希望大家多多支持腳本之家。

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