深刻详解JVM内存模型与JVM参数详细配置

BAT必考JVM系列专题

JVM内存结构

由上图能够清楚的看到JVM的内存空间分为3大部分：

• 堆内存
• 方法区
• 栈内存

其中栈内存能够再细分为java虚拟机栈和本地方法栈,堆内存能够划分为新生代和老年代,新生代中还能够再次划分为Eden区、From Survivor区和To Survivor区。

其中一部分是线程共享的，包括 Java 堆和方法区；另外一部分是线程私有的，包括虚拟机栈和本地方法栈，以及程序计数器这一小部份内存。

堆内存（Heap）

java 堆（Java Heap）是Java 虚拟机所管理的内存中最大的一块。堆是被全部线程共享的区域，实在虚拟机启动时建立的。堆里面存放的都是对象的实例（new 出来的对象都存在堆中）。

此内存区域的惟一目的就是存放对象实例（new的对象），几乎全部的对象实例都在这里分配内存。

堆内存分为两个部分：年轻代和老年代。咱们日常所说的垃圾回收，主要回收的就是堆区。更细一点划分新生代又可划分为Eden区和2个Survivor区（From Survivor和To Survivor）。

下图中的Perm表明的是永久代，可是注意永久代并不属于堆内存中的一部分，同时jdk1.8以后永久代已经被移除。

新生代 ( Young ) 与老年代 ( Old ) 的比例的值为 1:2 ( 该值能够经过参数 –XX:NewRatio 来指定 )

默认的，Eden : from : to = 8 : 1 : 1 ( 能够经过参数 –XX:SurvivorRatio 来设定 )，即： Eden = 8/10 的新生代空间大小，from = to = 1/10 的新生代空间大小。

方法区（Method Area）

方法区也称”永久代“，它用于存储虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、是各个线程共享的内存区域。

在JDK8以前的HotSpot JVM，存放这些”永久的”的区域叫作“永久代(permanent generation)”。永久代是一片连续的堆空间，在JVM启动以前经过在命令行设置参数-XX:MaxPermSize来设定永久代最大可分配的内存空间，默认大小是64M（64位JVM默认是85M）。

随着JDK8的到来，JVM再也不有 永久代(PermGen)。但类的元数据信息（metadata）还在，只不过再也不是存储在连续的堆空间上，而是移动到叫作“Metaspace”的本地内存（Native memory。

方法区或永生代相关设置

• -XX:PermSize=64MB 最小尺寸，初始分配
• -XX:MaxPermSize=256MB 最大容许分配尺寸，按需分配
• XX:+CMSClassUnloadingEnabled -XX:+CMSPermGenSweepingEnabled 设置垃圾不回收
• 默认大小
• -server选项下默认MaxPermSize为64m
• -client选项下默认MaxPermSize为32m

虚拟机栈(JVM Stack)

java虚拟机栈是线程私有，生命周期与线程相同。建立线程的时候就会建立一个java虚拟机栈。

虚拟机执行java程序的时候，每一个方法都会建立一个栈帧，栈帧存放在java虚拟机栈中，经过压栈出栈的方式进行方法调用。

栈帧又分为一下几个区域：局部变量表、操做数栈、动态链接、方法出口等。
平时咱们所说的变量存在栈中，这句话说的不太严谨，应该说局部变量存放在java虚拟机栈的局部变量表中。
java的8中基本类型的局部变量的值存放在虚拟机栈的局部变量表中，若是是引用型的变量，则只存储对象的引用地址。

本地方法栈(Native Stack)

本地方法栈（Native Method Stacks）与虚拟机栈所发挥的做用是很是类似的，其区别不过是虚拟机栈为虚拟机执行Java方法（也就是字节码）服务，而本地方法栈则是为虚拟机使用到的Native方法服务。

程序计数器（PC Register）

程序计数器就是记录当前线程执行程序的位置，改变计数器的值来肯定执行的下一条指令，好比循环、分支、方法跳转、异常处理，线程恢复都是依赖程序计数器来完成。
Java虚拟机多线程是经过线程轮流切换并分配处理器执行时间的方式实现的。为了线程切换能恢复到正确的位置，每条线程都须要一个独立的程序计数器，因此它是线程私有的。

直接内存

直接内存并非虚拟机内存的一部分，也不是Java虚拟机规范中定义的内存区域。jdk1.4中新加入的NIO，引入了通道与缓冲区的IO方式，它能够调用Native方法直接分配堆外内存，这个堆外内存就是本机内存，不会影响到堆内存的大小。

JVM内存参数设置

• -Xms设置堆的最小空间大小。
• -Xmx设置堆的最大空间大小。
• -Xmn:设置年轻代大小
• -XX:NewSize设置新生代最小空间大小。
• -XX:MaxNewSize设置新生代最大空间大小。
• -XX:PermSize设置永久代最小空间大小。
• -XX:MaxPermSize设置永久代最大空间大小。
• -Xss设置每一个线程的堆栈大小
• -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:同时多少个线程一块儿进行垃圾回收。此值最好配置与处理器数目相等。

典型JVM参数配置参考:

• java-Xmx3550m-Xms3550m-Xmn2g-Xss128k
• -XX:ParallelGCThreads=20
• -XX:+UseConcMarkSweepGC-XX:+UseParNewGC

-Xmx3550m:设置JVM最大可用内存为3550M。

-Xms3550m:设置JVM促使内存为3550m。此值能够设置与-Xmx相同,以免每次垃圾回收完成后JVM从新分配内存。

-Xmn2g:设置年轻代大小为2G。整个堆大小=年轻代大小+年老代大小+持久代大小。持久代通常固定大小为64m,因此增大年轻代后,将会减少年老代大小。此值对系统性能影响较大,官方推荐配置为整个堆的3/8。

-Xss128k:设置每一个线程的堆栈大小。JDK5.0之后每一个线程堆栈大小为1M,之前每一个线程堆栈大小为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,减少这个值能生成更多的线程。可是操做系统对一个进程内的线程数仍是有限制的,不能无限生成,经验值在3000~5000左右。