[Java性能剖析]Sun JVM内存管理和垃圾回收

时间 2019-11-06

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内存管理和垃圾回收是JVM很是关键的点，对Java性能的剖析而言，了解内存管理和垃圾回收的基本策略很是重要。本篇对Sun JVM 6.0的内存管理和垃圾回收作大概的描述。

      1.内存管理
      在程序运行过程中，会建立大量的对象，这些对象，大部分是短周期的对象，小部分是长周期的对象，对于短周期的对象，须要频繁地进行垃圾回收以保证无用对象尽早被释放掉，对于长周期对象，则不须要频率垃圾回收以确保无谓地垃圾扫描检测。为解决这种矛盾，Sun JVM的内存管理采用分代的策略。
      1）年轻代(Young Gen)：年轻代主要存放新建立的对象，内存大小相对会比较小，垃圾回收会比较频繁。年轻代分红1个Eden Space和2个Suvivor Space（命名为A和B）
当对象在堆建立时，将进入年轻代的Eden Space。
垃圾回收器进行垃圾回收时，扫描Eden Space和A Suvivor Space，若是对象仍然存活，则复制到B Suvivor Space，若是B Suvivor Space已经满，则复制 Old Gen
扫描A Suvivor Space时，若是对象已经通过了几回的扫描仍然存活，JVM认为其为一个Old对象，则将其移到Old Gen。
扫描完毕后，JVM将Eden Space和A Suvivor Space清空，而后交换A和B的角色（即下次垃圾回收时会扫描Eden Space和BSuvivor Space。html

      咱们能够看到：Young Gen垃圾回收时，采用将存活对象复制到到空的Suvivor Space的方式来确保不存在内存碎片，采用空间换时间的方式来加速内存垃圾回收。
      2）年老代(Tenured Gen)：年老代主要存放JVM认为比较old的对象（通过几回的Young Gen的垃圾回收后仍然存在），内存大小相对会比较大，垃圾回收也相对没有那么频繁（譬如可能几个小时一次）。年老代主要采用压缩的方式来避免内存碎片（将存活对象移动到内存片的一边），固然，有些垃圾回收器（譬如CMS垃圾回收器）出于效率的缘由，可能会不进行压缩。
      3）持久代(Perm Gen)：持久代主要存放类定义、字节码和常量等不多会变动的信息java

1. Heap设定与垃圾回收

Java Heap分为3个区，Young，Old和Permanent。Young保存刚实例化的对象。当该区被填满时，GC会将对象移到Old区。Permanent区则负责保存反射对象，本文不讨论该区。

JVM的Heap分配可使用-X参数设定，

-Xms	初始Heap大小
-Xmx	java heap最大值
-Xmn	young generation的heap大小

JVM有2个GC线程。第一个线程负责回收Heap的Young区。第二个线程在Heap不足时，遍历Heap，将Young 区升级为Older区。Older区的大小等于-Xmx减去-Xmn，不能将-Xms的值设的过大，由于第二个线程被迫运行会下降JVM的性能。

为何一些程序频繁发生GC？有以下缘由：

l 程序内调用了System.gc()或Runtime.gc()。

l 一些中间件软件调用本身的GC方法，此时须要设置参数禁止这些GC。

l Java的Heap过小，通常默认的Heap值都很小。

l 频繁实例化对象，Release对象。此时尽可能保存并重用对象，例如使用StringBuffer()和String()。

若是你发现每次GC后，Heap的剩余空间会是总空间的50%，这表示你的Heap处于健康状态。许多Server端的Java程序每次GC后最好能有65%的剩余空间。

经验之谈：

1 ． Server 端 JVM 最好将 -Xms 和 -Xmx 设为相同值。为了优化 GC ，最好让 -Xmn 值约等于 -Xmx 的 1/3[2] 。

2 ．一个 GUI 程序最好是每 10 到 20 秒间运行一次 GC ，每次在半秒以内完成 [2] 。

注意：

1．增长Heap的大小虽然会下降GC的频率，但也增长了每次GC的时间。而且GC运行时，全部的用户线程将暂停，也就是GC期间，Java应用程序不作任何工做。

2．Heap大小并不决定进程的内存使用量。进程的内存使用量要大于-Xmx定义的值，由于Java为其余任务分配内存，例如每一个线程的Stack等。

2．Stack的设定

每一个线程都有他本身的Stack。

-Xss	每一个线程的 Stack 大小

Stack的大小限制着线程的数量。若是Stack过大就好致使内存溢漏。-Xss参数决定Stack大小，例如-Xss1024K。若是Stack过小，也会致使Stack溢漏。

3．硬件环境

硬件环境也影响GC的效率，例如机器的种类，内存，swap空间，和CPU的数量。

若是你的程序须要频繁建立不少transient对象，会致使JVM频繁GC。这种状况你能够增长机器的内存，来减小Swap空间的使用[2]。

4．4种GC

第一种为单线程GC，也是默认的GC。，该GC适用于单CPU机器。

第二种为Throughput GC，是多线程的GC，适用于多CPU，使用大量线程的程序。第二种GC与第一种GC类似，不一样在于GC在收集Young区是多线程的，但在Old区和第一种同样，仍然采用单线程。-XX:+UseParallelGC参数启动该GC。

第三种为Concurrent Low Pause GC，相似于第一种，适用于多CPU，并要求缩短因GC形成程序停滞的时间。这种GC能够在Old区的回收同时，运行应用程序。-XX:+UseConcMarkSweepGC参数启动该GC。

第四种为Incremental Low Pause GC，适用于要求缩短因GC形成程序停滞的时间。这种GC能够在Young区回收的同时，回收一部分Old区对象。-Xincgc参数启动该GC。

4种GC的具体描述参见[3]。

参考文章：

1. JVM Tuning. http://www.caucho.com/resin-3.0/performance/jvm-tuning.xtp#garbage-collection

2. Performance tuning Java: Tuning steps

http://h21007.www2.hp.com/dspp/tech/tech_TechDocumentDetailPage_IDX/1,1701,1604,00.html

3. Tuning Garbage Collection with the 1.4.2 JavaTM Virtual Machine .

http://java.sun.com/docs/hotspot/gc1.4.2/