jvm内存优化

java jvm 内存优化

参考：
http://blog.csdn.net/kthq/article/details/8618052
http://www.jdon.com/idea/jvm.html
写的很好很详细，总结学习心得如下：

1 内存分类

jvm的内存从功能上可以分为四类：

• 方法区
• 本地方法栈
• 用户栈
• 用户堆

其中：

• 方法区：也被称为非堆区域，主要包括两个区域：
  
  • 持久代：存储静态类型数据，java class/method等
  • 代码缓冲：这个缓存区域是用来存储编译后的代码
• 本地方法栈：用于支持native方法（非JAVA代码）的执行，存储了每个native方法调用的状态
• 用户栈：用于存放局部变量、参数、中间结果、函数返回值等，是线程独享的，速度快，大小和生命周期是固定的，栈的大小有限制
• 用户堆：大小动态变化，由用户自己申请的，jvm并不知道内存的生命周期，内存的回收需要通过jvm的GC完成

我们重点来看一下持久代和用户堆

2 Permanent Space：持久代

• 持久代用于存放静态类型数据，如静态成员以及java Class, Method等（方法区中的数据）
• 持久代中的数据对垃圾回收没有显著影响
• 有些应用可能动态生成或调用一些Class进行loader，例如 Hibernate CGLib 等，在这种时候往往需要设置一个比较大的持久代空间来存放这些运行过程中动态增加的类型

3 Heap Space（old + new）：

3.1 old：老年代

老年代主要用于存放一些生命周期较长的对象，当在年轻代中经历了若干次GC后仍存活的对象，会被移到老年代中
老年代的GC成为major gc或者full gc

3.2 new：年轻代

年轻代一般包括3个区，1个Eden区，2个Survivor区（from 和 to）

• 大部分对象在Eden区中生成
• 当Eden区满时，还存活的对象将被复制到Survivor区（两个survivor中的一个）
• 当一个Survivor区满时，此区的存活对象将被复制到另外一个Survivor区
• 当另一个Survivor区也满了的时候，从前一个Survivor区复制过来的并且此时还存活的对象，将可能被复制到年老代
• 2个Survivor区是对称的，没有先后关系
• 针对年轻代的垃圾回收即 Young GC

4 OOM

OOM是（“Out of Memory”）的简称，当一组对象生成时，内存申请过程如下：

• JVM会试图为相关Java对象在年轻代的Eden区中初始化一块内存区域。
• 当Eden区空间足够时，内存申请结束。否则执行下一步。
• JVM试图释放在Eden区中所有不活跃的对象（Young GC）。
• 释放后若Eden空间仍然不足以放入新对象，JVM则试图将部分Eden区中活跃对象放入Survivor区。
• Survivor区被用来作为Eden区及年老代的中间交换区域。当年老代空间足够时，Survivor区中存活了一定次数的对象会被移到年老代。
• 当年老代空间不够时，JVM会在年老代进行完全的垃圾回收（Full GC）。
• Full GC后，若Survivor区及年老代仍然无法存放从Eden区复制过来的对象，则会导致JVM无法在Eden区为新生成的对象申请内存，即出现“Out of Memory”。

OOM异常原因：

• 年老代溢出，表现为：java.lang.OutOfMemoryError:Javaheapspace
  
  • 可能原因：内存参数Xmx过小或程序的内存泄露及使用不当问题
• 持久代溢出，表现为：java.lang.OutOfMemoryError:PermGenspace
  
  • 一般原因：持久代设置过小，动态加载了大量Java类而导致溢出

4 jvm内存参数说明和调优

-Xmx/-Xms:

• 参数说明：设置JVM最大堆内存/初始堆内存
• 调优建议：
  
  • 1、设置-Xms与-Xmx相同，以避免每次垃圾回收完成后JVM重新分配内存
  • 2、-Xmx设置可以基于物理机的实际情况

-Xmn：

• 参数说明：设置年轻代内存大小。在整个堆内存大小确定的情况下，增大年轻代将会减小年老代，反之亦然
• 调优建议：
  
  • 此值关系到JVM垃圾回收，对系统性能影响较大
  • 官方推荐配置为整个堆大小的3/8
  • 默认等效-Xmn=-XX:NewSize=-XX:MaxNewSize=?

-XX:NewSize/-XX:MaxNewSize：

• 参数说明：设置年轻代初始值和最大值
• 优化建议：
  
  • -XX:NewSize/-XX:MaxNewSize设置的优先级比-Xmn高
  • 推荐使用-Xmn，较为简洁且省事

-XX:NewRatio：

• 参数说明：
  
  • 设置年轻代（包括1个Eden和2个Survivor区）与年老代的比值
  • 比如该值为4，表示年轻代比年老代为1:4
  • 该参数的优先级较低（比-Xmn和-XX:NewSize低）

-Xss：

• 参数说明：设置每个线程的栈大小，JDK5.0后默认每个线程栈大小为1M
• 优化建议：
  
  • 调大-Xss会减少程序最大线程数
  • 建议基于实际使用场景进行设置

-XX:PermSize/-XX:MaxPermSize：

• 参数说明：设置持久代的初始值和最大值，PermSize默认是物理内存的1/64，MaxPermSize默认是物理内存的1/4
• 优化建议：
  
  • 设置PermSize和MaxPermSize相同
  • 对于需要动态创建多个实例的场景（如hibernate等），可以适当增加该值

-XX:SurvivorRatio：

• 参数说明：设置年轻代中Eden区与Survivor区（两个）的比值
• 优化建议：

-XX:MaxTenuringThreshold=n：

• 参数说明：表示一个对象如果在Survivor区（救助空间）移动了n次还没被回收，则进入老年代；如果设置为0的话，则年轻代对象不经过Survivor区，直接进入年老代
• 优化建议：
  
  • 对于需要大量常驻内存的应用，这样可以设置n=0，直接从新生代到老年代，减少多次移动，提高效率
  • 如果将n设置成一个比较大的数值，那么年轻代对象会在Survivor区进行多次复制，增加在年轻代被GC的概率，减少FullGc的频率，提高稳定性

5 GC优化

关于GC，JVM给出了3种选择：串行收集器、并行收集器、并发收集器。串行收集器只适用于小数据量的情况，所以生产环境的选择主要是并行收集器和并发收集器。
默认情况下JDK5.0以前都是使用串行收集器，如果想使用其他收集器需要在启动时加入相应参数。JDK5.0以后，JVM会根据当前系统配置进行智能判断。

5.1 串行收集器

-XX:+UseSerialGC：设置串行收集器

5.2 并行收集器（吞吐量优先）

• -XX:+UseParallelGC：设置年青代为并行收集器
• -XX:ParallelGCThreads=20：配置并行收集器的线程数，此值建议配置与CPU数目相等。
• -XX:+UseParallelOldGC：配置年老代为并行收集。JDK6.0开始支持对年老代并行收集。
• -XX:MaxGCPauseMillis=100：设置每次年轻代垃圾回收的最长时间（单位毫秒）。如果无法满足此时间，JVM会自动调整年轻代大小，以满足此时间。
• -XX:+UseAdaptiveSizePolicy：设置此选项后，并行收集器会自动调整年轻代Eden区大小和Survivor区大小的比例，以达成目标系统规定的最低响应时间或者收集频率等指标。此参数建议在使用并行收集器时，一直打开。

5.3 并发收集器（响应时间优先）

• CMS收集：

  • 是在JDK1.4后期版本开始引入的新GC算法
  • 主要适合场景是对响应时间的重要性需求大于对吞吐量的需求，能够承受垃圾回收线程和应用线程共享CPU资源，并且应用中存在比较多的长生命周期对象。
  • CMS收集的目标是尽量减少应用的暂停时间，减少FullGC发生的几率，利用和应用程序线程并发的垃圾回收线程来标记清除老年代内存。

• -XX:+UseConcMarkSweepGC：设置年老代为CMS并发收集（此时年轻代为并行收集）

• -XX:+UseParNewGC：设置年轻代为并发收集。JDK5.0以上，JVM会根据系统配置自行设置，所以无需再设置此参数。
  -XX:CMSFullGCsBeforeCompaction=n：由于并发收集器不对内存空间进行压缩和整理，所以运行一段时间并行收集以后会产生内存碎片，内存使用效率降低。此参数设置运行n次FullGC后对内存空间进行压缩和整理，如n=0，则每次Full GC后立刻开始压缩和整理内存。
  -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection：打开内存空间的压缩和整理，在Full GC后执行。可能会影响性能，但可以消除内存碎片。
  -XX:+CMSIncrementalMode：设置为增量收集模式。一般适用于单CPU情况。
  -XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=70：表示年老代内存空间使用到70%时就开始执行CMS收集，以确保年老代有足够的空间接纳来自年轻代的对象，避免Full GC的发生。

5.4 其它垃圾回收参数

• -XX:+ScavengeBeforeFullGC：年轻代GC优于Full GC执行。
• -XX:-DisableExplicitGC：不响应 System.gc() 代码。
• -XX:+UseThreadPriorities：启用本地线程优先级API。即使java.lang.Thread.setPriority() 生效，不启用则无效。
• -XX:SoftRefLRUPolicyMSPerMB=0：软引用对象在最后一次被访问后能存活0毫秒（JVM默认为1000毫秒）。
• -XX:TargetSurvivorRatio=90：允许90%的Survivor区被占用（JVM默认为50%）。提高对于Survivor区的使用率。

5.5 辅助信息参数设置

• -XX:-CITime：打印消耗在JIT编译的时间。
• -XX:ErrorFile=./hs_err_pid.log：保存错误日志或数据到指定文件中。
• -XX:HeapDumpPath=./java_pid.hprof：指定Dump堆内存时的路径。
• -XX:-HeapDumpOnOutOfMemoryError：当首次遭遇内存溢出时Dump出此时的堆内存。
• -XX:OnError=";"：出现致命ERROR后运行自定义命令。
• -XX:OnOutOfMemoryError=";"：当首次遭遇内存溢出时执行自定义命令。
• -XX:-PrintClassHistogram：按下 Ctrl+Break 后打印堆内存中类实例的柱状信息，同JDK的 jmap -histo 命令。
• -XX:-PrintConcurrentLocks：按下 Ctrl+Break 后打印线程栈中并发锁的相关信息，同JDK的 jstack -l 命令。
• -XX:-PrintCompilation：当一个方法被编译时打印相关信息。
• -XX:-PrintGC：每次GC时打印相关信息。
• -XX:-PrintGCDetails：每次GC时打印详细信息。
• -XX:-PrintGCTimeStamps：打印每次GC的时间戳。
• -XX:-TraceClassLoading：跟踪类的加载信息。
• -XX:-TraceClassLoadingPreorder：跟踪被引用到的所有类的加载信息。
• -XX:-TraceClassResolution：跟踪常量池。
• -XX:-TraceClassUnloading：跟踪类的卸载信息。

6 JVM参数名称等

1、标准参数（-），所有JVM都必须支持这些参数的功能，而且向后兼容；例如：

• -client: 设置JVM使用Client模式，特点是启动速度比较快，但运行时性能和内存管理效率不高，通常用于客户端应用程序或开发调试；在32位环境下直接运行Java程序默认启用该模式。
• -server——设置JVM使Server模式，特点是启动速度比较慢，但运行时性能和内存管理效率很高，适用于生产环境。在具有64位能力的JDK环境下默认启用该模式。

2、非标准参数（-X），默认JVM实现这些参数的功能，但是并不保证所有JVM实现都满足，且不保证向后兼容；

3、非稳定参数（-XX），此类参数各个JVM实现会有所不同，将来可能会不被支持，需要慎重使用