目錄

• 1.運行時數(shù)據(jù)區(qū)
• 2.多線程共享內(nèi)存
• 3.線程私有內(nèi)存

1.運行時數(shù)據(jù)區(qū)

在運行Java程序的時候,JVM需要使用內(nèi)存存放各式各樣的數(shù)據(jù)，JVM規(guī)范將這部分內(nèi)存區(qū)域叫做運行時數(shù)據(jù)區(qū)。

運行時數(shù)據(jù)區(qū)可以分為兩類:

• 多線程共享的

  這部分需要在JVM啟動的時候創(chuàng)建好，在JVM退出的時候銷毀。

• 線程私有的

  這部分是在線程創(chuàng)建的時候創(chuàng)建，線程結(jié)束的時候銷毀。

2.多線程共享內(nèi)存

多線程共享內(nèi)存區(qū)域主要存放兩大類數(shù)據(jù):

• 類數(shù)據(jù)

  類數(shù)據(jù)(包括字段和方法信息、方法的字節(jié)碼、運行時常量池，等等)存放在方法區(qū)(Method Area)中。

• 類實例(也就是對象)

  實例數(shù)據(jù)存放在堆(Heap)中。堆由垃圾回收器定期進行清理(JVM的垃圾回收也就主要作用在該區(qū)域)，所以程序員不需要關(guān)心對象空間的釋放。可以通過-Xmx和-Xms控制堆初始堆大小和堆的最大大小

PS:從邏輯上來講，方法區(qū)其實也是堆的一部分

3.線程私有內(nèi)存

線程私有內(nèi)存區(qū)域主要的作用是用于輔助執(zhí)行Java字節(jié)碼。每個線程都有自己的pc寄存器(Program Counter)和Java虛擬機棧(JVM Stack)。Java虛擬機棧又由棧幀(Stack Frame,簡稱幀)構(gòu)成。幀中保存方法的執(zhí)行狀態(tài)，包括局部變量表(Local Variable)和操作數(shù)棧(Operand Stack)等。在任意一個時刻，一個線程肯定在執(zhí)行一個方法。這個方法叫做該線程的當前方法；執(zhí)行該方法的幀叫做線程的當前幀；聲明該方法的類叫做當前類。如果方法是Java方法，則pc寄存器中存放當前正在執(zhí)行的Java虛擬機指令的地址，否則，當前方法是一個本地方法，pc寄存器中的值沒有明確的含義。

根據(jù)如上描述，可以大致勾勒出運行時數(shù)據(jù)區(qū)的邏輯結(jié)構(gòu)如下：

附錄 ： JVM參數(shù)設置
參數(shù)說明
-Xmx3550m：設置JVM最大堆內(nèi)存為3550M。
-Xms3550m：設置JVM初始堆內(nèi)存為3550M。此值可以設置與-Xmx相同，以避免每次垃圾回收完成后JVM重新分配內(nèi)存。
-Xss128k：設置每個線程的棧大小。JDK5.0以后每個線程棧大小為1M，之前每個線程棧大小為256K。應當根據(jù)應用的線程所需內(nèi)存大小進行調(diào)整。在相同物理內(nèi)存下，減小這個值能生成更多的線程。但是操作系統(tǒng)對一個進程內(nèi)的線程數(shù)還是有限制的，不能無限生成，經(jīng)驗值在3000~5000左右。需要注意的是：當這個值被設置的較大（例如>2MB）時將會在很大程度上降低系統(tǒng)的性能。
-Xmn2g：設置年輕代大小為2G。在整個堆內(nèi)存大小確定的情況下，增大年輕代將會減小年老代，反之亦然。此值關(guān)系到JVM垃圾回收，對系統(tǒng)性能影響較大，官方推薦配置為整個堆大小的3/8。
-XX:NewSize=1024m：設置年輕代初始值為1024M。
-XX:MaxNewSize=1024m：設置年輕代最大值為1024M。
-XX:PermSize=256m：設置持久代初始值為256M。
-XX:MaxPermSize=256m：設置持久代最大值為256M。
-XX:NewRatio=4：設置年輕代（包括1個Eden和2個Survivor區(qū)）與年老代的比值。表示年輕代比年老代為1:4。
-XX:SurvivorRatio=4：設置年輕代中Eden區(qū)與Survivor區(qū)的比值。表示2個Survivor區(qū)（JVM堆內(nèi)存年輕代中默認有2個大小相等的Survivor區(qū)）與1個Eden區(qū)的比值為2:4，即1個Survivor區(qū)占整個年輕代大小的1/6。
-XX:MaxTenuringThreshold=7：表示一個對象如果在Survivor區(qū)（救助空間）移動了7次還沒有被垃圾回收就進入年老代。如果設置為0的話，則年輕代對象不經(jīng)過Survivor區(qū)，直接進入年老代，對于需要大量常駐內(nèi)存的應用，這樣做可以提高效率。如果將此值設置為一個較大值，則年輕代對象會在Survivor區(qū)進行多次復制，這樣可以增加對象在年輕代存活時間，增加對象在年輕代被垃圾回收的概率，減少Full GC的頻率，這樣做可以在某種程度上提高服務穩(wěn)定性。
疑問解答
-Xmn，-XX:NewSize/-XX:MaxNewSize，-XX:NewRatio 3組參數(shù)都可以影響年輕代的大小，混合使用的情況下，優(yōu)先級是什么？
如下：
高優(yōu)先級：-XX:NewSize/-XX:MaxNewSize
中優(yōu)先級：-Xmn（默認等效 -Xmn=-XX:NewSize=-XX:MaxNewSize=?）
低優(yōu)先級：-XX:NewRatio
推薦使用-Xmn參數(shù)，原因是這個參數(shù)簡潔，相當于一次設定 NewSize/MaxNewSIze，而且兩者相等，適用于生產(chǎn)環(huán)境。-Xmn 配合 -Xms/-Xmx，即可將堆內(nèi)存布局完成。
-Xmn參數(shù)是在JDK 1.4 開始支持。

垃圾回收器選擇
JVM給出了3種選擇：串行收集器、并行收集器、并發(fā)收集器。串行收集器只適用于小數(shù)據(jù)量的情況，所以生產(chǎn)環(huán)境的選擇主要是并行收集器和并發(fā)收集器。
默認情況下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啟動時加入相應參數(shù)。JDK5.0以后，JVM會根據(jù)當前系統(tǒng)配置進行智能判斷。

• 串行收集器
  -XX:+UseSerialGC：設置串行收集器。
• 并行收集器（吞吐量優(yōu)先）
  -XX:+UseParallelGC：設置為并行收集器。此配置僅對年輕代有效。即年輕代使用并行收集，而年老代仍使用串行收集。
  -XX:ParallelGCThreads=20：配置并行收集器的線程數(shù)，即：同時有多少個線程一起進行垃圾回收。此值建議配置與CPU數(shù)目相等。
  -XX:+UseParallelOldGC：配置年老代垃圾收集方式為并行收集。JDK6.0開始支持對年老代并行收集。
  -XX:MaxGCPauseMillis=100：設置每次年輕代垃圾回收的最長時間（單位毫秒）。如果無法滿足此時間，JVM會自動調(diào)整年輕代大小，以滿足此時間。
  -XX:+UseAdaptiveSizePolicy：設置此選項后，并行收集器會自動調(diào)整年輕代Eden區(qū)大小和Survivor區(qū)大小的比例，以達成目標系統(tǒng)規(guī)定的最低響應時間或者收集頻率等指標。此參數(shù)建議在使用并行收集器時，一直打開。
• 并發(fā)收集器（響應時間優(yōu)先）
  -XX:+UseConcMarkSweepGC：即CMS收集，設置年老代為并發(fā)收集。CMS收集是JDK1.4后期版本開始引入的新GC算法。它的主要適合場景是對響應時間的重要性需求大于對吞吐量的需求，能夠承受垃圾回收線程和應用線程共享CPU資源，并且應用中存在比較多的長生命周期對象。CMS收集的目標是盡量減少應用的暫停時間，減少Full GC發(fā)生的幾率，利用和應用程序線程并發(fā)的垃圾回收線程來標記清除年老代內(nèi)存。
  -XX:+UseParNewGC：設置年輕代為并發(fā)收集。可與CMS收集同時使用。JDK5.0以上，JVM會根據(jù)系統(tǒng)配置自行設置，所以無需再設置此參數(shù)。
  -XX:CMSFullGCsBeforeCompaction=0：由于并發(fā)收集器不對內(nèi)存空間進行壓縮和整理，所以運行一段時間并行收集以后會產(chǎn)生內(nèi)存碎片，內(nèi)存使用效率降低。此參數(shù)設置運行0次Full GC后對內(nèi)存空間進行壓縮和整理，即每次Full GC后立刻開始壓縮和整理內(nèi)存。
  -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection：打開內(nèi)存空間的壓縮和整理，在Full GC后執(zhí)行。可能會影響性能，但可以消除內(nèi)存碎片。
  -XX:+CMSIncrementalMode：設置為增量收集模式。一般適用于單CPU情況。
  -XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=70：表示年老代內(nèi)存空間使用到70%時就開始執(zhí)行CMS收集，以確保年老代有足夠的空間接納來自年輕代的對象，避免Full GC的發(fā)生。
• 其它垃圾回收參數(shù)
  -XX:+ScavengeBeforeFullGC：年輕代GC優(yōu)于Full GC執(zhí)行。
  -XX:-DisableExplicitGC：不響應 System.gc() 代碼。
  -XX:+UseThreadPriorities：啟用本地線程優(yōu)先級API。即使 java.lang.Thread.setPriority() 生效，不啟用則無效。
  -XX:SoftRefLRUPolicyMSPerMB=0：軟引用對象在最后一次被訪問后能存活0毫秒（JVM默認為1000毫秒）。
  -XX:TargetSurvivorRatio=90：允許90%的Survivor區(qū)被占用（JVM默認為50%）。提高對于Survivor區(qū)的使用率。
  輔助信息參數(shù)設置
  -XX:-CITime：打印消耗在JIT編譯的時間。
  -XX:ErrorFile=./hs_err_pid.log：保存錯誤日志或數(shù)據(jù)到指定文件中。
  -XX:HeapDumpPath=./java_pid.hprof：指定Dump堆內(nèi)存時的路徑。
  -XX:-HeapDumpOnOutOfMemoryError：當首次遭遇內(nèi)存溢出時Dump出此時的堆內(nèi)存。
  -XX:OnError=";"：出現(xiàn)致命ERROR后運行自定義命令。
  -XX:OnOutOfMemoryError=";"：當首次遭遇內(nèi)存溢出時執(zhí)行自定義命令。
  -XX:-PrintClassHistogram：按下 Ctrl+Break 后打印堆內(nèi)存中類實例的柱狀信息，同JDK的 jmap -histo 命令。
  -XX:-PrintConcurrentLocks：按下 Ctrl+Break 后打印線程棧中并發(fā)鎖的相關(guān)信息，同JDK的 jstack -l 命令。
  -XX:-PrintCompilation：當一個方法被編譯時打印相關(guān)信息。
  -XX:-PrintGC：每次GC時打印相關(guān)信息。
  -XX:-PrintGCDetails：每次GC時打印詳細信息。
  -XX:-PrintGCTimeStamps：打印每次GC的時間戳。
  -XX:-TraceClassLoading：跟蹤類的加載信息。
  -XX:-TraceClassLoadingPreorder：跟蹤被引用到的所有類的加載信息。
  -XX:-TraceClassResolution：跟蹤常量池。
  -XX:-TraceClassUnloading：跟蹤類的卸載信息。
  關(guān)于參數(shù)名稱等
  標準參數(shù)（-），所有JVM都必須支持這些參數(shù)的功能，而且向后兼容；例如：
  -client——設置JVM使用Client模式，特點是啟動速度比較快，但運行時性能和內(nèi)存管理效率不高，通常用于客戶端應用程序或開發(fā)調(diào)試；在32位環(huán)境下直接運行Java程序默認啟用該模式。
  -server——設置JVM使Server模式，特點是啟動速度比較慢，但運行時性能和內(nèi)存管理效率很高，適用于生產(chǎn)環(huán)境。在具有64位能力的JDK環(huán)境下默認啟用該模式。
  非標準參數(shù)（-X），默認JVM實現(xiàn)這些參數(shù)的功能，但是并不保證所有JVM實現(xiàn)都滿足，且不保證向后兼容；
  非穩(wěn)定參數(shù)（-XX），此類參數(shù)各個JVM實現(xiàn)會有所不同，將來可能會不被支持，需要慎重使用；

JVM服務參數(shù)調(diào)優(yōu)實戰(zhàn)
大型網(wǎng)站服務器案例
承受海量訪問的動態(tài)Web應用
服務器配置：8 CPU, 8G MEM, JDK 1.6.X
參數(shù)方案：
-server -Xmx3550m -Xms3550m -Xmn1256m -Xss128k -XX:SurvivorRatio=6 -XX:MaxPermSize=256m -XX:ParallelGCThreads=8 -XX:MaxTenuringThreshold=0 -XX:+UseConcMarkSweepGC
調(diào)優(yōu)說明：
-Xmx 與 -Xms 相同以避免JVM反復重新申請內(nèi)存。-Xmx 的大小約等于系統(tǒng)內(nèi)存大小的一半，即充分利用系統(tǒng)資源，又給予系統(tǒng)安全運行的空間。
-Xmn1256m 設置年輕代大小為1256MB。此值對系統(tǒng)性能影響較大，Sun官方推薦配置年輕代大小為整個堆的3/8。
-Xss128k 設置較小的線程棧以支持創(chuàng)建更多的線程，支持海量訪問，并提升系統(tǒng)性能。
-XX:SurvivorRatio=6 設置年輕代中Eden區(qū)與Survivor區(qū)的比值。系統(tǒng)默認是8，根據(jù)經(jīng)驗設置為6，則2個Survivor區(qū)與1個Eden區(qū)的比值為2:6，一個Survivor區(qū)占整個年輕代的1/8。
-XX:ParallelGCThreads=8 配置并行收集器的線程數(shù)，即同時8個線程一起進行垃圾回收。此值一般配置為與CPU數(shù)目相等。
-XX:MaxTenuringThreshold=0 設置垃圾最大年齡（在年輕代的存活次數(shù)）。如果設置為0的話，則年輕代對象不經(jīng)過Survivor區(qū)直接進入年老代。對于年老代比較多的應用，可以提高效率；如果將此值設置為一個較大值，則年輕代對象會在Survivor區(qū)進行多次復制，這樣可以增加對象再年輕代的存活時間，增加在年輕代即被回收的概率。根據(jù)被海量訪問的動態(tài)Web應用之特點，其內(nèi)存要么被緩存起來以減少直接訪問DB，要么被快速回收以支持高并發(fā)海量請求，因此其內(nèi)存對象在年輕代存活多次意義不大，可以直接進入年老代，根據(jù)實際應用效果，在這里設置此值為0。
-XX:+UseConcMarkSweepGC 設置年老代為并發(fā)收集。CMS（ConcMarkSweepGC）收集的目標是盡量減少應用的暫停時間，減少Full GC發(fā)生的幾率，利用和應用程序線程并發(fā)的垃圾回收線程來標記清除年老代內(nèi)存，適用于應用中存在比較多的長生命周期對象的情況。
內(nèi)部集成構(gòu)建服務器案例
高性能數(shù)據(jù)處理的工具應用
服務器配置：1 CPU, 4G MEM, JDK 1.6.X
參數(shù)方案：
-server -XX:PermSize=196m -XX:MaxPermSize=196m -Xmn320m -Xms768m -Xmx1024m
調(diào)優(yōu)說明：
-XX:PermSize=196m -XX:MaxPermSize=196m 根據(jù)集成構(gòu)建的特點，大規(guī)模的系統(tǒng)編譯可能需要加載大量的Java類到內(nèi)存中，所以預先分配好大量的持久代內(nèi)存是高效和必要的。
-Xmn320m 遵循年輕代大小為整個堆的3/8原則。
-Xms768m -Xmx1024m 根據(jù)系統(tǒng)大致能夠承受的堆內(nèi)存大小設置即可。

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Java杂记之JVM内存模型的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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