JVM内存相关总结

JVM大体结构图

运行时数据区

• 线程隔离数据区
  • 程序计算器
    • 当前线程执行字节码的行号指示器
    • 如分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复等
  • 虚拟机栈
    • 栈帧存储区域，栈帧包含局部变量、操作数栈、动态链接、方法出口等
    • 异常情况，StackOverflowError、OutOfMemoryError
  • 本地方法栈
    • JNI服务使用的栈，作用于本地方法（C/C++）
• 线程共享数据区
  • Java堆
    • 存储对象实例
    • 异常情况， OutOfMemoryError、内存泄漏
  • 方法区
    • 存储加载的类信息、常量、静态变量、JIT编译后的代码等数据
    • 异常情况，OutOfMemoryError
    • 运行时常量池，字面量、符号引用

对象创建与回收过程

JVM垃圾收集算法

复制

• 内存分成大小相等的两块，每次使用其中一块，回收的时候，把存活的对象复制到另一块，然后把这块内存整个清理掉
• 优点，回收效率提高、不存在碎片化
• 缺点，内存利用率低
• 解决，采用非对称法，eden:survivor = 8:1
  

标记清除

• 标记阶段，确定所有要回收的对象，做标记
• 清除阶段，将标记阶段确定的回收对象进行清除
• 优点，简单，最基础算法

• 缺点，效率低，碎片化

  
  

标记整理

• 把存活对象移动到内存的一端，然后直接回收边界以外的内存
• 场景,适合老年代存活对象较多的情况，减少内存复制量

垃圾收集器

Serial/SerialOld

• 过程
  1. 收集GC_ROOTS
  2. 对象可达性分析
  3. 标记垃圾对象
  4. 清理垃圾对象
• 优点，简单高效
• 缺点，STW，服务停顿时间长

• 场景，几百兆以内客户端程序

  
  

Parnew/Parallel Scavenge/Parallel Old

Serial算法多线程版

• 优点，多线程，回收速度快
• 缺点，依然会暂停服务
• 场景，对响应时间要求不高的Server端

ParNew与Parallel Scanvenge区别

• Parnew关注回收速度，多线程减少单词GC时间

• Parallel Scanvenge关注吞吐量，减少GC时间占比

  
  

CMS(Concurrent Mark Sweep)算法

• 优点，并发，暂停时间短
• 缺点，耗CPU、GC时间长，GC提前，浮动垃圾，碎片化

• 场景，对响应时间敏感的Server服务，大部分线上服务应该是CMS

  
  

G1垃圾回收器

• 新一代垃圾回收算法

• 场景，大内存、高响应的服务端应用

  
  

JVM工具集

JPS

• 查看当前用户java进程，类似于ps
• -q 只输出LVMID(与PID一致)，省略主类的名称
• -m 输出启动时传递给主类main函数的参数
• -l 输出主类的全名，如果是jar包，输出jar路径
• -v 输出启动时的jvm参数

jstack

• 用于监视虚拟机各种运行状态信息，例如类装载、内存、垃圾收集、 jit编译等运行参数
• -class 监视类装载、卸载数量、总空间以及装载所耗费时间等
• -gc 监视java堆状况，包括eden区，survivor区，老年代，永久代的容量、已用 空间和 GC时间等信息
• -gcnew 监视新生代GC状况
• -gcold 监视老年代GC状况
• -compiler 输出JIT编译器编译过的方法、耗时等信息

jmap

• java内存映像工具，用于生成堆转储快照，即dump文件，结合JHAT、MAT或者VisualVM等软件 来分析java内存的详细使用情况，便于排查java内存问题
• -dump 生成堆转储快照
• -finalizerinfo 显示在等待执行finalize方法的对象
• -heap 显示java堆详细信息，如使用的回收器、参数配置、分代状况等
• -histo 显示堆中对象统计信息，包括类、实例数量、合计容量等
• -permstat 以classloader为统计口径显示永久代内存状态
• -F 强制生成堆转出快照

参考

https://plumbr.io/handbook/what-is-garbage-collection