JVM 内存溢出 实战 （史上最全）

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JVM性能优化面试题

JVM内存区域常见问题

Java 中会存在内存泄漏吗，简述一下？

Java 内存分配？

Java 堆的结构是什么样子的？

什么是堆中的永久代（Perm Gen space）?

简述各个版本内存区域的变化？

说说各个区域的做用？

JVM的执行子系统常见问题

Java 类加载过程？

描述一下 JVM 加载 Class 文件的原理机制?什么是类加载器？

类加载器有哪些？

类加载器双亲委派模型机制？

垃圾回收常见问题

什么是GC?

为何要有 GC？

简述一下Java 垃圾回收机制？

如何判断一个对象是否存活？

垃圾回收的优势和原理，并考虑 2 种回收机制？

垃圾回收器的基本原理是什么？

垃圾回收器能够立刻回收内存吗？

有什么办法主动通知虚拟机进行垃圾回收？

深拷贝和浅拷贝？

System.gc() 和 Runtime.gc() 会作些什么？

若是对象的引用被置为 null，垃圾收集器是否会当即释放对象占用的内存？

什么是分布式垃圾回收（DGC）？

它是如何工做的？

串行（serial）收集器和吞吐量（throughput）收集器的区别是什么？

在 Java 中，对象何时能够被垃圾回收？简述Minor GC 和 Major GC？JVM 的永久代中会发生垃圾回收么？Java 中垃圾收集的方法有哪些？

性能优化常见问题

讲讲你理解的性能评价及测试指标？

经常使用的性能优化方式有哪些？

什么是GC调优？

JVM调优工具

Jconsole，jProfile，VisualVM

Jconsole : jdk自带，功能简单，可是能够在系统有必定负荷的状况下使用。对垃圾回收算法有很详细的跟踪。详细说明参考这里

JProfiler：商业软件，须要付费。功能强大。详细说明参考这里

VisualVM：JDK自带，功能强大，与JProfiler相似。推荐。

JVisualVM初探

​ VisualVM 是Netbeans的profile子项目，已在JDK6.0 update 7 中自带(java启动时不须要特定参数，监控工具在bin/jvisualvm.exe)，可以监控线程，内存状况，查看方法的CPU时间和内存中的对 象，已被GC的对象，反向查看分配的堆栈(如100个String对象分别由哪几个对象分配出来的)。

​ 在JDK_HOME/bin(默认是C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_13\bin)目录下面，有一个jvisualvm.exe文件，双击打开，从UI上来看，这个软件是基于NetBeans开发的了。

​ 能够进行远程和本地监控。远程监控须要打开jmx，下面内容会提到。

​ 其默认页面为：

左侧分为本地和远程。双击本地中VisualVM线程，能够看到以下监控内容：

具体的介绍参看：

http://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-lo-visualvm/

VisualVM能够根据须要安装不一样的插件，每一个插件的关注点都不一样，有的主要监控GC，有的主要监控内存，有的监控线程等。

如何安装：

一、从主菜单中选择“工具”>“插件”。二、在“可用插件”标签中，选中该插件的“安装”复选框。单击“安装”。三、逐步完成插件安装程序。

我这里以 Eclipse(pid 22296)为例，双击后直接展开，主界面展现了系统和jvm两大块内容，点击右下方jvm参数和系统属性能够参考详细的参数信息.

由于VisualVM的插件太多，我这里主要介绍三个我主要使用几个：监控、线程、Visual GC
监控的主页其实也就是，cpu、内存、类、线程的图表

线程和jconsole功能没有太大的区别

Visual GC 是经常使用的一个功能，能够明显的看到年轻代、老年代的内存变化，以及gc频率、gc的时间等。

以上的功能其实jconsole几乎也有，VisualVM更全面更直观一些，另外VisualVM很是多的其它功能，能够分析dump的内存快照，
dump出来的线程快照而且进行分析等，还有其它不少的插件你们能够去探索

实战

准备模拟内存泄漏demo

​ 一、定义静态变量HashMap

​ 二、分段循环建立对象，并加入HashMap

​ 代码以下：

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
public class CyclicDependencies {
    //声明缓存对象
    private static final Map map = new HashMap();
    public static void main(String args[]){
        try {
            Thread.sleep(10000);//给打开visualvm时间
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        //循环添加对象到缓存
        for(int i=0; i<1000000;i++){
            TestMemory t = new TestMemory();
            map.put("key"+i,t);
        }
        System.out.println("first");
        //为dump出堆提供时间
        try {
            Thread.sleep(10000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        for(int i=0; i<1000000;i++){
            TestMemory t = new TestMemory();
            map.put("key"+i,t);
        }
        System.out.println("second");
        try {
            Thread.sleep(10000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        for(int i=0; i<3000000;i++){
            TestMemory t = new TestMemory();
            map.put("key"+i,t);
        }
        System.out.println("third");
        try {
            Thread.sleep(10000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        for(int i=0; i<4000000;i++){
            TestMemory t = new TestMemory();
            map.put("key"+i,t);
        }
        System.out.println("forth");
        try {
            Thread.sleep(Integer.MAX_VALUE);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("qqqq");
    }
}

三、配置jvm参数以下：

-Xms512m
         -Xmx512m
         -XX:-UseGCOverheadLimit
         -XX:MaxPermSize=50m

​ 四、运行程序并打开visualvm监控

JVisualVM 远程监控 Tomcat

一、修改远程tomcat的catalina.sh配置文件，在其中增长：

• JAVA_OPTS="$JAVA_OPTS
• Djava.rmi.server.hostname=192.168.122.128
• Dcom.sun.management.jmxremote.port=18999
• Dcom.sun.management.jmxremote.ssl=false
• Dcom.sun.management.jmxremote.authenticate=false"

此次配置先不走权限校验。只是打开jmx端口。

二、打开jvisualvm，右键远程，选择添加远程主机：

三、输入主机的名称，直接写ip，以下：

右键新建的主机，选择添加JMX链接，输入在tomcat中配置的端口便可。

四、双击打开。完毕！

使用JVisualVM分析内存泄漏

一、查看Visual GC标签，内容以下，这是输出first的截图

这是输出forth的截图：

经过2张图对比发现：


老生代一直在gc，当程序继续运行能够发现老生代gc还在继续：

增长到了7次，可是老生代的内存并无减小。说明存在没法被回收的对象，多是内存泄漏了。
如何分析是那个对象泄漏了呢？打开抽样器标签：点击后以下图：

按照程序输出进行堆dump，当输出second时，dump一次，当输出forth时dump一次。
进入最后dump出来的堆标签，点击类：

点击右上角：“与另外一个堆存储对比”。如图选择第一次导出的dump内容比较：

比较结果以下：

能够看出在两次间隔时间内TestMemory对象实例一直在增长而且多了，说明该对象引用的方法可能存在内存泄漏。
如何查看对象引用关系呢？
右键选择类TestMemory，选择“在实例视图中显示”，以下所示：

左侧是建立的实例总数，右侧上部为该实例的结构，下面为引用说明，从图中能够看出在类CyclicDependencies里面被引用了，而且被HashMap引用。

如此能够肯定泄漏的位置，进而根据实际状况进行分析解决。

如何进行JVM调优

观察内存释放状况、集合类检查、对象树

上面这些调优工具都提供了强大的功能，可是总的来讲通常分为如下几类功能

堆信息查看

可查看堆空间大小分配（年轻代、年老代、持久代分配）

提供即时的垃圾回收功能

垃圾监控（长时间监控回收状况）

查看堆内类、对象信息查看：数量、类型等

对象引用状况查看

有了堆信息查看方面的功能，咱们通常能够顺利解决如下问题：

–年老代年轻代大小划分是否合理

–内存泄漏

–垃圾回收算法设置是否合理

线程监控

线程信息监控：系统线程数量。

线程状态监控：各个线程都处在什么样的状态下

Dump线程详细信息：查看线程内部运行状况

死锁检查

热点分析

​ CPU热点：检查系统哪些方法占用的大量CPU时间

​ 内存热点：检查哪些对象在系统中数量最大（必定时间内存活对象和销毁对象一块儿统计）

这两个东西对于系统优化颇有帮助。咱们能够根据找到的热点，有针对性的进行系统的瓶颈查找和进行系统优化，而不是漫无目的的进行全部代码的优化。

快照

快照是系统运行到某一时刻的一个定格。在咱们进行调优的时候，不可能用眼睛去跟踪全部系统变化，依赖快照功能，咱们就能够进行系统两个不一样运行时刻，对象（或类、线程等）的不一样，以便快速找到问题

举例说，我要检查系统进行垃圾回收之后，是否还有该收回的对象被遗漏下来的了。那么，我能够在进行垃圾回收先后，分别进行一次堆状况的快照，而后对比两次快照的对象状况。

内存泄漏检查

内存泄漏是比较常见的问题，并且解决方法也比较通用，这里能够重点说一下，而线程、热点方面的问题则是具体问题具体分析了。

内存泄漏通常能够理解为系统资源（各方面的资源，堆、栈、线程等）在错误使用的状况下，致使使用完毕的资源没法回收（或没有回收），从而致使新的资源分配请求没法完成，引发系统错误。

内存泄漏对系统危害比较大，由于他能够直接致使系统的崩溃。

须要区别一下，内存泄漏和系统超负荷二者是有区别的，虽然可能致使的最终结果是同样的。内存泄漏是用完的资源没有回收引发错误，而系统超负荷则是系统确实没有那么多资源能够分配了（其余的资源都在使用）。

年老代堆空间被占满

异常： java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space

说明：

这是最典型的内存泄漏方式，简单说就是全部堆空间都被没法回收的垃圾对象占满，虚拟机没法再在分配新空间。

如上图所示，这是很是典型的内存泄漏的垃圾回收状况图。全部峰值部分都是一次垃圾回收点，全部谷底部分表示是一次垃圾回收后剩余的内存。链接全部谷底的点，能够发现一条由底到高的线，这说明，随时间的推移，系统的堆空间被不断占满，最终会占满整个堆空间。所以能够初步认为系统内部可能有内存泄漏。（上面的图仅供示例，在实际状况下收集数据的时间须要更长，好比几个小时或者几天）

解决：

这种方式解决起来也比较容易，通常就是根据垃圾回收先后状况对比，同时根据对象引用状况（常见的集合对象引用）分析，基本均可以找到泄漏点。

持久代被占满

异常：java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space

说明：

Perm空间被占满。没法为新的class分配存储空间而引起的异常。这个异常之前是没有的，可是在Java反射大量使用的今天这个异常比较常见了。主要缘由就是大量动态反射生成的类不断被加载，最终致使Perm区被占满。

更可怕的是，不一样的classLoader即使使用了相同的类，可是都会对其进行加载，至关于同一个东西，若是有N个classLoader那么他将会被加载N次。所以，某些状况下，这个问题基本视为无解。固然，存在大量classLoader和大量反射类的状况其实也很少。

解决：

1. -XX:MaxPermSize=16m

2. 换用JDK。好比JRocket。

堆栈溢出

异常：java.lang.StackOverflowError

说明：这个就很少说了，通常就是递归没返回，或者循环调用形成

线程堆栈满

异常：Fatal: Stack size too small

说明：java中一个线程的空间大小是有限制的。JDK5.0之后这个值是1M。与这个线程相关的数据将会保存在其中。可是当线程空间满了之后，将会出现上面异常。

解决：增长线程栈大小。-Xss2m。但这个配置没法解决根本问题，还要看代码部分是否有形成泄漏的部分。

系统内存被占满

异常：java.lang.OutOfMemoryError: unable to create new native thread

说明：

这个异常是因为操做系统没有足够的资源来产生这个线程形成的。系统建立线程时，除了要在Java堆中分配内存外，操做系统自己也须要分配资源来建立线程。所以，当线程数量大到必定程度之后，堆中或许还有空间，可是操做系统分配不出资源来了，就出现这个异常了。

分配给Java虚拟机的内存愈多，系统剩余的资源就越少，所以，当系统内存固定时，分配给Java虚拟机的内存越多，那么，系统总共可以产生的线程也就越少，二者成反比的关系。同时，能够经过修改-Xss来减小分配给单个线程的空间，也能够增长系统总共内生产的线程数。

解决：

1. 从新设计系统减小线程数量。

2. 线程数量不能减小的状况下，经过-Xss减少单个线程大小。以便能生产更多的线程。

jvm参数优化建议

​ 本质上是减小GC的次数。

若是是频繁建立对象的应用，能够适当增长新生代大小。常量较多能够增长持久代大小。对于单例较多的对象能够增长老生代大小。好比spring应用中。

GC选择，在JDK5.0之后，JVM会根据当前系统配置进行判断。通常执行-Server命令即可以。gc包括三种策略：串行，并行，并发。

吞吐量大大应用，通常采用并行收集，开启多个线程，加快gc的是否。

响应速度高的应用，通常采用并发收集，好比应用服务器。

​ 年老代建议配置为并发收集器，因为并发收集器不会压缩和整理磁盘碎片，所以建议配置：

​ -XX:+UseConcMarkSweepGC #并发收集年老代

​ -XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=80 # 表示年老代空间到80%时就开始执行CMS

​ -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection # 打开对年老代的压缩。可能会影响性能，可是能够消除内存碎片。

​ -XX:CMSFullGCsBeforeCompaction=10 # 因为并发收集器不对内存空间进行压缩、整理，因此运行一段时间之后会产生“碎片”，使得运行效率下降。此参数设置运行次FullGC之后对内存空间进行压缩、整理。