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1、JVM内存模型和垃圾收集,fanzhang 2009.08.31,意义何在,内存和垃圾收集对Java程序的性能起着至关重要的作用，特别是对服务器程序。遭遇OOM？响应速度慢？并发上不去？吞吐量不够？内存和垃圾收集是Java程序的OS。,遍布问号的底层,堆？：根集合？、链结构、老的居底、从顶分配、可达性、活跃对象栈在哪里？：主内存和工作内存？栈空间也要配置？引用：强引用和弱引用？垃圾收集不用引用计数用什么（无法回收：树、子指向父）？引用值会被改变？对象哈希值何时与之相关？,堆（Heap）,JVM管理的内存叫堆（Heap）；32位Linux最大3G；64位无限制初始-Xms：默认1/64但小于1G
2、。最大-Xmx：默认1/4但小于1G。-Xms与-Xms设置相同值，对服务端应用来说要给足空间（重要）最小空余-XX:MinHeapFreeRatio=40%。最大空余-XX:MaxHeapFreeRatio=70%。,堆的分代（Generation）,堆分为三个代：Young、Old和Permanent，不同代采用不同的垃圾收集算法，以提升性能。（注：Permanent空间在大小上并没有计算在Heap空间之内）如下图：,年轻代（Young）,年轻代采取复制收集算法。分为3个区域：一个Eden，所有新建对象；两个Survivor区，用来实施复制算法。-XX:NewRatio=Young:Old
3、，推荐1:3-XX:NewSize和-XX:MaxNewSize设置相同值，适当放大，减少GC（重要）-XX:SurvivorRatio=Eden:1个Survivor，默认比例8，适当减小，防止老年化（重要）,老年代（Old）,年轻代的对象挺过数次收集，就会进入老年代。老年代使用标记整理算法。老年代存活时间长，不用复制算法。-XX:MaxTenuringThreshold=年轻代熬过多少次收集后进入老年代。,持久代（Permanent）,装载Class信息等基础数据XX:MaxPermSize=64M，满了之后会引起一种不同类型的 OOM。类很多很多的程序，需要加大之，一般使用默认值即可。,
4、GC的类型,Minor Collection：对Young，复制算法，频率高。Major Collection：同时对Young和Old，也叫Full GC；Old频率要比Young低很多，采用标记清除/标记整理算法；System.gc()可以建议引发之，使用-XX:+DisableExplicitGC禁止代码调用。,Young的GC频繁，范围小，速度快，称之为Minor Collection。Eden+1Suvivor空间达阀值-移动对象到to space-to space与from space互换角色-对象移动次数到阀值就足够老了-Old。Survivor是Eden和Old的缓冲区，为Ol
5、d把关，减少Old的大小和GC频次，Suvivor不足会Old化。Old的GC范围广，较慢，频率低称之为Major Collection(Full Collection)。先Young GC，再Old GC。,垃圾收集算法,复制(copying)：将堆内分成两个相同空间，从根开始访问每一个关联的活跃对象。将空间A的活跃对象全部复制到空间B，然后一次性回收整个空间A。只访问活跃对象，遍历空间的成本较小，但需要巨大的复制成本和较多的内存，需要修改引用值。如下图：,标记清除(mark-sweep)：收集器先从根开始访问所有活跃对象，标记为活跃对象。然后再遍历一次整个内存区域，把所有没有标记活跃的对象
6、进行回收处理。遍历整个空间的成本较大、暂停时间随空间大小线性增大、整理后堆里的碎片很多。如下图：,标记整理(mark-sweep-compact)：综合了上述两者的做法和优点，先标记活跃对象，然后将其合并成较大的内存块。如下图：,GC收集器类型,串行收集器(Serial Collector)-XX:+UseSerialGC：年轻代串行复制，老年代串行标记整理。（注：目前已不使用）如下图：,并行收集器(Throughput Collector)-XX:+UseParallelGC：JDK5.0以上-server（Linux的JDK默认是-server）的默认值。年轻代：暂停应用程序，多个垃圾收集
7、线程并行的复制收集，线程数默认为CPU个数，可用-XX:ParallelGCThreads=设定线程数。年老代：暂停应用程序，与串行收集器一样，单垃圾收集线程标记整理。从上可知该收集器需要2+的CPU时才会优于串行收集器。如下图：,并发收集器(Concurrent Low Pause Collector-CMS)-XX:+UseConcMarkSweepGC：这是以上两种策略的升级版。年轻代：同样是暂停应用程序，多个垃圾收集线程并行的复制收集。年老代：则只有两次短暂停，其他时间应用程序与收集线程并发的清除。对响应时间要求高的服务器应用，应手工配置使用这种收集器。（重要）-XX:CMSIniti
8、atingOccupancyFraction=68%配合使用，可以适当增大此值。如下图：,增量并发收集器(Incremental Concurrent-Mark-Sweep/i-CMS)：在CPU资源不足下使用CMS。即将问世的Garbage First Collection（G1）：JDK7.0，新的算法与巨大的性能提升。（世界属于搞C+的，也属于搞Java的，但最终还是属于搞C的）,查看堆,mqq16_186:/resin-wapqq2008 jmap-heap 28146Attaching to process ID 28146,please wait.Debugger attached
9、 successfully.Server compiler detected.JVM version is 11.2-b01using parallel threads in the new generation.using thread-local object allocation.Concurrent Mark-Sweep GCHeap Configuration:MinHeapFreeRatio=40 MaxHeapFreeRatio=70 MaxHeapSize=1048576000(1000.0MB)NewSize=262144000(250.0MB)MaxNewSize=2621
10、44000(250.0MB)OldSize=786432000(750.0MB)NewRatio=7 SurvivorRatio=8 PermSize=21757952(20.75MB)MaxPermSize=88080384(84.0MB),Heap Usage:New Generation(Eden+1 Survivor Space):capacity=235929600(225.0MB)used=38844960(37.045440673828125MB)free=197084640(187.95455932617188MB)16.464640299479168%usedEden Spa
11、ce:capacity=209715200(200.0MB)used=37723976(35.97638702392578MB)free=171991224(164.02361297607422MB)17.98819351196289%usedFrom Space:capacity=26214400(25.0MB)used=1120984(1.0690536499023438MB)free=25093416(23.930946350097656MB)4.276214599609375%usedTo Space:capacity=26214400(25.0MB)used=0(0.0MB)free
12、=26214400(25.0MB)0.0%usedconcurrent mark-sweep generation:capacity=786432000(750.0MB)used=43648992(41.626922607421875MB)free=742783008(708.3730773925781MB)5.55025634765625%usedPerm Generation:capacity=21757952(20.75MB)used=8137176(7.760215759277344MB)free=13620776(12.989784240722656MB)37.39863016519
13、202%used,查看线程,状态调用堆栈辅助阅读代码垃圾收集线程观察线程池大小,qq16_186:/resin-wapqq2008 jstack 28146|more2009-09-01 11:31:50Full thread dump Java HotSpot(TM)64-Bit Server VM(11.2-b01 mixed mode):Attach Listener daemon prio=10 tid=0 x00002aaaf5b08400 nid=0 x49db runnable 0 x0000000000000000.0 x0000000000000000 java.lang.T
14、hread.State:RUNNABLENioProcessor-3 prio=10 tid=0 x00002aaaf44bb800 nid=0 x7a86 runnable 0 x0000000042b53000.0 x0000000042b53ca0 java.lang.Thread.State:RUNNABLE at sun.nio.ch.EPollArrayWrapper.epollWait(Native Method)at sun.nio.ch.EPollArrayWrapper.poll(EPollArrayWrapper.java:215)at sun.nio.ch.EPollS
15、electorImpl.doSelect(EPollSelectorImpl.java:65)at sun.nio.ch.SelectorImpl.lockAndDoSelect(SelectorImpl.java:69)-locked(a sun.nio.ch.Util$1)-locked(a java.util.Collections$UnmodifiableSet)-locked(a sun.nio.ch.EPollSelectorImpl)at sun.nio.ch.SelectorImpl.select(SelectorImpl.java:80)at org.apache.mina.
16、transport.socket.nio.NioProcessor.select(NioProcessor.java:68)at org.apache.mina.core.polling.AbstractPollingIoProcessor$Processor.run(AbstractPollingIoProcessor.java:883)at org.apache.mina.util.NamePreservingRunnable.run(NamePreservingRunnable.java:64)at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Work
17、er.runTask(ThreadPoolExecutor.java:886)at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.run(ThreadPoolExecutor.java:908)at java.lang.Thread.run(Thread.java:619),pool-8-thread-12 prio=10 tid=0 x00002aaaf4197400 nid=0 x6f25 waiting on condition 0 x000000004264e000.0 x000000004264eda0 java.lang.Thread
18、.State:WAITING(parking)at sun.misc.Unsafe.park(Native Method)-parking to wait for(a java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer$ConditionObject)at java.util.concurrent.locks.LockSupport.park(LockSupport.java:158)at java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer$ConditionObject.await
19、(AbstractQueuedSynchronizer.java:1925)at java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue.take(LinkedBlockingQueue.java:358)at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.getTask(ThreadPoolExecutor.java:947)at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.run(ThreadPoolExecutor.java:907)at java.lang.Thread.run
20、(Thread.java:619)Gang worker#0(Parallel GC Threads)prio=10 tid=0 x0000000040118c00 nid=0 x6df4 runnable Gang worker#1(Parallel GC Threads)prio=10 tid=0 x000000004011a400 nid=0 x6df5 runnable Gang worker#2(Parallel GC Threads)prio=10 tid=0 x000000004011c000 nid=0 x6df6 runnable Gang worker#3(Parallel
21、 GC Threads)prio=10 tid=0 x000000004011d800 nid=0 x6df7 runnable Concurrent Mark-Sweep GC Thread prio=10 tid=0 x00002aaaf263b000 nid=0 x6df8 runnable,看对象数量,mqq16_186:/resin-wapqq2008 jmap-histo 28146|head num#instances#bytes class name-1:51463 53202176 B 2:46612 39488368 C 3:7853 10870384 I 4:256 42
22、07192 Ljava.util.concurrent.ConcurrentHashMap$HashEntry;5:51340 2875040 java.util.HashMap$KeyIterator 6:12896 1594832 7:12896 1554848 mqq16_186:/resin-wapqq2008 jmap-histo 28146|tail 459:1 16 java.util.Hashtable$EmptyIterator 460:1 16 sun.reflect.GeneratedSerializationConstructorAccessor1 461:1 16 j
23、ava.lang.ApplicationShutdownHooks 462:1 16 org.apache.mina.util.DefaultExceptionMonitor 463:1 16 java.lang.String$CaseInsensitiveComparator 464:1 16 java.util.ResourceBundle$Control 465:1 16 sun.util.resources.LocaleData$LocaleDataResourceBundleControl 466:1 16.URLClassLoader$7 467:1 16 java.lang.re
24、flect.ReflectAccessTotal 433176 132451240,参数调谐,一个Java进程的示例：28146/usr/local/jdk/bin/java-Xss1m-XX:ErrorFile=/usr/local/app/GeneralSessionServer/log/jvm_error.log-Xmx1000m-Xms1000m-XX:NewSize=250m-XX:MaxNewSize=250m-XX:+UseConcMarkSweepGC-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=80-verbose:gc-XX:+PrintGCDeta
25、ils-XX:+PrintGCDateStamps-XX:+PrintGCTimeStamps-XX:+PrintGCApplicationStoppedTime-cp com.qq.gss.server.GeneralSessionServer看看控制台输出：Total time for which application threads were stopped:0.0292230 secondsTotal time for which application threads were stopped:0.0004750 secondsTotal time for which applic
26、ation threads were stopped:0.0001030 seconds2009-08-28T17:23:46.336+0800:656.703:GC 656.703:ParNew:219248K-16582K(230400K),0.0410220 secs 235238K-32571K(998400K),0.0411500 secs Times:user=0.15 sys=0.01,real=0.04 secs,压力测试时很有用，并发和响应不尽如人意时ErrorFile不太好懂其实还应该有JMXSIM ListenerServer是简化的监控,Listenerpublic c
27、lass AdminAndMonitor Autowiredprivate SessionServerImpl ssi;Autowiredprivate MemoryStore memory;Autowiredprivate DiskStore disk;Command(shutdown)public String shutdown(String param)ssi.stop();System.exit(0);return GeneralSessionServer stopped.;Command(onlineUserCount)public String onlineUserCount(St
28、ring param)return memory.getOnlineUserCount()+;Command(storeToDisk)public String storeToDisk(String param)boolean ok=disk.storeToDisk();return Online data saved to disk.|success=+ok;Command(loadFromDisk)public String loadFromDisk(String param)boolean ok=disk.loadFromDisk();return Online data loaded from disk.|success=+ok;,常见的OOM类型,java.lang.OutOfMemoryError:Java heap spacejava.lang.OutOfMemoryError:PermGen spacejava.lang.OutOfMemoryError:request bytes for.Out of swap space,THE END.,
