JVM内存模型和垃圾收集.ppt

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

2、但小于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） 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=

3、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） -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

4、大之，一般使用默认值即可。,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。 Su

5、rvivor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。 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

6、。 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：,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

7、-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：,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

8、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：,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 28146 Attaching to process

9、ID 28146, please wait. Debugger attached successfully. Server compiler detected. JVM version is 11.2-b01 using parallel threads in the new generation. using thread-local object allocation. Concurrent Mark-Sweep GC Heap Configuration: MinHeapFreeRatio = 40 MaxHeapFreeRatio = 70 MaxHeapSize = 10485760

10、00 (1000.0MB) NewSize = 262144000 (250.0MB) MaxNewSize = 262144000 (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

11、 (37.045440673828125MB) free = 197084640 (187.95455932617188MB) 16.464640299479168% used Eden Space: capacity = 209715200 (200.0MB) used = 37723976 (35.97638702392578MB) free = 171991224 (164.02361297607422MB) 17.98819351196289% used From Space: capacity = 26214400 (25.0MB) used = 1120984 (1.0690536

12、499023438MB) free = 25093416 (23.930946350097656MB) 4.276214599609375% used To Space: capacity = 26214400 (25.0MB) used = 0 (0.0MB) free = 26214400 (25.0MB) 0.0% used concurrent mark-sweep generation: capacity = 786432000 (750.0MB) used = 43648992 (41.626922607421875MB) free = 742783008 (708.3730773

13、925781MB) 5.55025634765625% used Perm Generation: capacity = 21757952 (20.75MB) used = 8137176 (7.760215759277344MB) free = 13620776 (12.989784240722656MB) 37.39863016519202% 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 | more 2009-09-01 11:31:50 Full thread dump Ja

14、va 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.Thread.State: RUNNABLE NioProcessor-3 prio=10 tid=0 x00002aaaf44bb800 nid=0 x7a86 runnable 0 x0000000042b53000.0 x00000

15、00042b53ca0 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.EPollSelectorImpl.doSelect(EPollSelectorImpl.java:65) at sun.nio.ch.SelectorImpl.lockAndDoSelect(SelectorImpl.java:69)

16、- 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.transport.socket.nio.NioProcessor.select(NioProcessor.java:68) at org.apache.mina.core.polling.Abstra

17、ctPollingIoProcessor$Processor.run(AbstractPollingIoProcessor.java:883) at org.apache.mina.util.NamePreservingRunnable.run(NamePreservingRunnable.java:64) at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.runTask(ThreadPoolExecutor.java:886) at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.run(Thre

18、adPoolExecutor.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.State: WAITING (parking) at sun.misc.Unsafe.park(Native Method) - parking to wait for (a java.u

19、til.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer$ConditionObject) at java.util.concurrent.locks.LockSupport.park(LockSupport.java:158) at java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer$ConditionObject.await(AbstractQueuedSynchronizer.java:1925) at java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue.take(

20、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(Thread.java:619) Gang worker#0 (Parallel GC Threads) prio=10 tid=0 x0000000040118c0

21、0 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 GC Threads) prio=10 tid=0 x000000004011d800 nid=0 x6df7 runnable Concurrent

22、 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 4207192 Ljava.util.concurrent.ConcurrentHashMap$HashEntry; 5: 5134

23、0 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 java.lang.ApplicationShutdownHooks 462: 1 16 org.apache

24、.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.reflect.ReflectAccess Total 433176 132451240,参数调谐

25、,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:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCDateStamps -XX:+Pr

26、intGCTimeStamps -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 seconds Total time for which application threads were stopped: 0.0004750 seconds Total time for which application threads were stopped: 0.0001030 seconds 2009-08-28T17:23:46.336+0800: 656.703: GC 656.703: ParNew: 219248K-16582K(230400K), 0.0410220 secs 235238K-32571K(998400K), 0.0411500 secs Times: us er=0.15 sys=0.01, real=0.04 secs,压力测试时很有用，并发和响