JVM内存模型和垃圾收集

1、jvm内存模型和垃圾收集fanzhang 2009.08.31意义何在n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。n遭遇oom？响应速度慢？并发上不去？吞吐量不够？n内存和垃圾收集是java程序的os。遍布问号的底层n堆？：根集合？、链结构、老的居底、从顶分配、可达性、活跃对象n栈在哪里？：主内存和工作内存？栈空间也要配置？n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（堆（heap）njvm管理的内存叫堆（heap）；32位linux最大3g；64位无限制n初始-xms：默认1/64但小

2、于1g。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）n最小空余-xx:minheapfreeratio=40%。 最大空余-xx:maxheapfreeratio=70%。堆的分代（堆的分代（generation）n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（年轻代（young）n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。n-xx:newr

3、atio=young:old，推荐1:3-xx:newsize和-xx:maxnewsize设置相同值，适当放大，减少gc（重要）n-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（老年代（old）n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。n-xx:maxtenuringthreshold=年轻代熬过多少次收集后进入老年代。持久代（持久代（permanent）n装载class信息等基础数据nxx:maxpermsize=64m，满了之后会引起一种不同类型的 oom。类很

4、多很多的程序，需要加大之，一般使用默认值即可。gc的类型的类型nminor collection：对young，复制算法，频率高。nmajor 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。nyoung的gc频繁，范围小，速度快，称之为minor collection。neden+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

5、足够老了-old。nsurvivor是eden和old的缓冲区，为old把关，减少old的大小和gc频次，suvivor不足会old化。nold的gc范围广，较慢，频率低称之为major collection(full collection)。n先young gc，再old gc。垃圾收集算法垃圾收集算法n复制复制(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： n标记清除标记清除(mark-sweep)：收集

6、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： n标记整理标记整理(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收集器类型收集器类型n串行收集器串行收集器(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： n并行收集器并行收集器(throughput collector)-xx:+us

7、eparallelgc：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： n并发收集器并发收集器(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

8、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:cmsinitiatingoccupancyfraction=68%配合使用，可以适当增大此值。如下图： n增量并发收集器增量并发收集器(incremental concurrent-mark-sweep/i-cms)：在cpu资源不足下使用cms。n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nmqq16_186:/resi

9、n-wapqq2008 jmap -heap 28146nattaching to process id 28146, please wait.ndebugger attached successfully.nserver compiler detected.njvm version is 11.2-b01nusing parallel threads in the new generation.nusing thread-local object allocation.nconcurrent mark-sweep gcnheap configuration:n minheapfreerati

10、o = 40n maxheapfreeratio = 70n maxheapsize = 1048576000 (1000.0mb)n newsize = 262144000 (250.0mb)n maxnewsize = 262144000 (250.0mb)n oldsize = 786432000 (750.0mb)n newratio = 7n survivorratio = 8n permsize = 21757952 (20.75mb)n maxpermsize = 88080384 (84.0mb)nheap usage:nnew generation (eden + 1 sur

11、vivor space):n capacity = 235929600 (225.0mb)n used = 38844960 (37.045440673828125mb)n free = 197084640 (187.95455932617188mb)n 16.464640299479168% usedneden space:n capacity = 209715200 (200.0mb)n used = 37723976 (35.97638702392578mb)n free = 171991224 (164.02361297607422mb)n 17.98819351196289% use

12、dnfrom space:n capacity = 26214400 (25.0mb)n used = 1120984 (1.0690536499023438mb)n free = 25093416 (23.930946350097656mb)n 4.276214599609375% usednto space:n capacity = 26214400 (25.0mb)n used = 0 (0.0mb)n free = 26214400 (25.0mb)n 0.0% usednconcurrent mark-sweep generation:n capacity = 786432000 (

13、750.0mb)n used = 43648992 (41.626922607421875mb)n free = 742783008 (708.3730773925781mb)n 5.55025634765625% usednperm generation:n capacity = 21757952 (20.75mb)n used = 8137176 (7.760215759277344mb)n free = 13620776 (12.989784240722656mb)n 37.39863016519202% used查看线程n状态n调用堆栈n辅助阅读代码n垃圾收集线程n观察线程池大小nqq

14、16_186:/resin-wapqq2008 jstack 28146 | moren2009-09-01 11:31:50nfull thread dump java hotspot(tm) 64-bit server vm (11.2-b01 mixed mode):nattach listener daemon prio=10 tid=0 x00002aaaf5b08400 nid=0 x49db runnable 0 x0000000000000000.0 x0000000000000000n java.lang.thread.state: runnablennioprocessor

15、-3 prio=10 tid=0 x00002aaaf44bb800 nid=0 x7a86 runnable 0 x0000000042b53000.0 x0000000042b53ca0n java.lang.thread.state: runnablen at sun.nio.ch.epollarraywrapper.epollwait(native method)n at sun.nio.ch.epollarraywrapper.poll(epollarraywrapper.java:215)n at sun.nio.ch.epollselectorimpl.doselect(epol

16、lselectorimpl.java:65)n at sun.nio.ch.selectorimpl.lockanddoselect(selectorimpl.java:69)n - locked (a sun.nio.ch.util$1)n - locked (a java.util.collections$unmodifiableset)n - locked (a sun.nio.ch.epollselectorimpl)n at sun.nio.ch.selectorimpl.select(selectorimpl.java:80)n at org.apache.mina.transpo

17、rt.socket.nio.nioprocessor.select(nioprocessor.java:68)n at org.apache.mina.core.polling.abstractpollingioprocessor$processor.run(abstractpollingioprocessor.java:883)n at org.apache.mina.util.namepreservingrunnable.run(namepreservingrunnable.java:64)n at java.util.concurrent.threadpoolexecutor$worke

18、r.runtask(threadpoolexecutor.java:886)n at java.util.concurrent.threadpoolexecutor$worker.run(threadpoolexecutor.java:908)n at java.lang.thread.run(thread.java:619)npool-8-thread-12 prio=10 tid=0 x00002aaaf4197400 nid=0 x6f25 waiting on condition 0 x000000004264e000.0 x000000004264eda0n java.lang.th

19、read.state: waiting (parking)n at sun.misc.unsafe.park(native method)n - parking to wait for (a java.util.concurrent.locks.abstractqueuedsynchronizer$conditionobject)n at java.util.concurrent.locks.locksupport.park(locksupport.java:158)n at java.util.concurrent.locks.abstractqueuedsynchronizer$condi

20、tionobject.await(abstractqueuedsynchronizer.java:1925)n at java.util.concurrent.linkedblockingqueue.take(linkedblockingqueue.java:358)n at java.util.concurrent.threadpoolexecutor.gettask(threadpoolexecutor.java:947)n at java.util.concurrent.threadpoolexecutor$worker.run(threadpoolexecutor.java:907)n

21、 at java.lang.thread.run(thread.java:619)ngang worker#0 (parallel gc threads) prio=10 tid=0 x0000000040118c00 nid=0 x6df4 runnable ngang worker#1 (parallel gc threads) prio=10 tid=0 x000000004011a400 nid=0 x6df5 runnable ngang worker#2 (parallel gc threads) prio=10 tid=0 x000000004011c000 nid=0 x6df

22、6 runnable ngang worker#3 (parallel gc threads) prio=10 tid=0 x000000004011d800 nid=0 x6df7 runnable nconcurrent mark-sweep gc thread prio=10 tid=0 x00002aaaf263b000 nid=0 x6df8 runnable 看对象数量nmqq16_186:/resin-wapqq2008 jmap -histo 28146 | headn num #instances #bytes class namen-n 1: 51463 53202176

23、bn 2: 46612 39488368 cn 3: 7853 10870384 in 4: 256 4207192 ljava.util.concurrent.concurrenthashmap$hashentry;n 5: 51340 2875040 java.util.hashmap$keyiteratorn 6: 12896 1594832 n 7: 12896 1554848 nmqq16_186:/resin-wapqq2008 jmap -histo 28146 | tailn 459: 1 16 java.util.hashtable$emptyiteratorn 460: 1

24、 16 sun.reflect.generatedserializationconstructoraccessor1n 461: 1 16 java.lang.applicationshutdownhooksn 462: 1 16 org.apache.mina.util.defaultexceptionmonitorn 463: 1 16 java.lang.string$caseinsensitivecomparatorn 464: 1 16 java.util.resourcebundle$controln 465: 1 16 sun.util.resources.localedata$

25、localedataresourcebundlecontroln 466: 1 16 .urlclassloader$7n 467: 1 16 java.lang.reflect.reflectaccessntotal 433176 132451240参数调谐n一个一个java进程的示例：进程的示例：n28146 /usr/local/jdk/bin/java n-xss1m n-xx:errorfile=/usr/local/app/generalsessionserver/log/jvm_error.log n-xmx1000m n-xms1000m n-xx:newsize=250m n

26、-xx:maxnewsize=250mn-xx:+useconcmarksweepgc n-xx:cmsinitiatingoccupancyfraction=80 n-verbose:gc n-xx:+printgcdetails n-xx:+printgcdatestamps n-xx:+printgctimestamps n-xx:+printgcapplicationstoppedtime n-cp com.qq.gss.server.generalsessionservern看看控制台输出：看看控制台输出：ntotal time for which application threa

27、ds were stopped: 0.0292230 secondsntotal time for which application threads were stopped: 0.0004750 secondsntotal time for which application threads were stopped: 0.0001030 secondsn2009-08-28t17:23:46.336+0800: 656.703: gc 656.703: parnew: 219248k-16582k(230400k), 0.0410220 secs 235238k-32571k(998400k), 0.0411500 secs times: usner=0.15 sys=0.01, real=0.04 secs n压力测试时很有用，并