目錄

• 1.運(yùn)行時(shí)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(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)

在運(yùn)行Java程序的時(shí)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(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)。

運(yùn)行時(shí)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(dòng)的時(shí)候創(chuàng)建好，在JVM退出的時(shí)候銷毀。

• 線程私有的

  這部分是在線程創(chuàng)建的時(shí)候創(chuàng)建，線程結(jié)束的時(shí)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(yùn)行時(shí)常量池，等等)存放在方法區(qū)(Method Area)中。

• 類實(shí)例(也就是對(duì)象)

  實(shí)例數(shù)據(jù)存放在堆(Heap)中。堆由垃圾回收器定期進(jìn)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(duì)象空間的釋放。可以通過(guò)-Xmx和-Xms控制堆初始堆大小和堆的最大大小

PS:從邏輯上來(lái)講，方法區(qū)其實(shí)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(gè)線程都有自己的pc寄存器(Program Counter)和Java虛擬機(jī)棧(JVM Stack)。Java虛擬機(jī)棧又由棧幀(Stack Frame,簡(jiǎn)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(gè)時(shí)刻，一個(gè)線程肯定在執(zhí)行一個(gè)方法。這個(gè)方法叫做該線程的當(dāng)前方法；執(zhí)行該方法的幀叫做線程的當(dāng)前幀；聲明該方法的類叫做當(dāng)前類。如果方法是Java方法，則pc寄存器中存放當(dāng)前正在執(zhí)行的Java虛擬機(jī)指令的地址，否則，當(dāng)前方法是一個(gè)本地方法，pc寄存器中的值沒(méi)有明確的含義。

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

附錄 ： JVM參數(shù)設(shè)置
參數(shù)說(shuō)明
-Xmx3550m：設(shè)置JVM最大堆內(nèi)存為3550M。
-Xms3550m：設(shè)置JVM初始堆內(nèi)存為3550M。此值可以設(shè)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(shè)置每個(gè)線程的棧大小。JDK5.0以后每個(gè)線程棧大小為1M，之前每個(gè)線程棧大小為256K。應(yīng)當(dāng)根據(jù)應(yīng)用的線程所需內(nèi)存大小進(jìn)行調(diào)整。在相同物理內(nèi)存下，減小這個(gè)值能生成更多的線程。但是操作系統(tǒng)對(duì)一個(gè)進(jìn)程內(nèi)的線程數(shù)還是有限制的，不能無(wú)限生成，經(jīng)驗(yàn)值在3000~5000左右。需要注意的是：當(dāng)這個(gè)值被設(shè)置的較大（例如>2MB）時(shí)將會(huì)在很大程度上降低系統(tǒng)的性能。
-Xmn2g：設(shè)置年輕代大小為2G。在整個(gè)堆內(nèi)存大小確定的情況下，增大年輕代將會(huì)減小年老代，反之亦然。此值關(guān)系到JVM垃圾回收，對(duì)系統(tǒng)性能影響較大，官方推薦配置為整個(gè)堆大小的3/8。
-XX:NewSize=1024m：設(shè)置年輕代初始值為1024M。
-XX:MaxNewSize=1024m：設(shè)置年輕代最大值為1024M。
-XX:PermSize=256m：設(shè)置持久代初始值為256M。
-XX:MaxPermSize=256m：設(shè)置持久代最大值為256M。
-XX:NewRatio=4：設(shè)置年輕代（包括1個(gè)Eden和2個(gè)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(shè)置年輕代中Eden區(qū)與Survivor區(qū)的比值。表示2個(gè)Survivor區(qū)（JVM堆內(nèi)存年輕代中默認(rèn)有2個(gè)大小相等的Survivor區(qū)）與1個(gè)Eden區(qū)的比值為2:4，即1個(gè)Survivor區(qū)占整個(gè)年輕代大小的1/6。
-XX:MaxTenuringThreshold=7：表示一個(gè)對(duì)象如果在Survivor區(qū)（救助空間）移動(dòng)了7次還沒(méi)有被垃圾回收就進(jìn)入年老代。如果設(shè)置為0的話，則年輕代對(duì)象不經(jīng)過(guò)Survivor區(qū)，直接進(jìn)入年老代，對(duì)于需要大量常駐內(nèi)存的應(yīng)用，這樣做可以提高效率。如果將此值設(shè)置為一個(gè)較大值，則年輕代對(duì)象會(huì)在Survivor區(qū)進(jìn)行多次復(fù)制，這樣可以增加對(duì)象在年輕代存活時(shí)間，增加對(duì)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(wù)穩(wěn)定性。
疑問(wèn)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(jí)是什么？
如下：
高優(yōu)先級(jí)：-XX:NewSize/-XX:MaxNewSize
中優(yōu)先級(jí)：-Xmn（默認(rèn)等效 -Xmn=-XX:NewSize=-XX:MaxNewSize=?）
低優(yōu)先級(jí)：-XX:NewRatio
推薦使用-Xmn參數(shù)，原因是這個(gè)參數(shù)簡(jiǎn)潔，相當(dāng)于一次設(shè)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(kāi)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(rèn)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(dòng)時(shí)加入相應(yīng)參數(shù)。JDK5.0以后，JVM會(huì)根據(jù)當(dāng)前系統(tǒng)配置進(jìn)行智能判斷。

• 串行收集器
  -XX:+UseSerialGC：設(shè)置串行收集器。
• 并行收集器（吞吐量?jī)?yōu)先）
  -XX:+UseParallelGC：設(shè)置為并行收集器。此配置僅對(duì)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(shí)有多少個(gè)線程一起進(jìn)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(kāi)始支持對(duì)年老代并行收集。
  -XX:MaxGCPauseMillis=100：設(shè)置每次年輕代垃圾回收的最長(zhǎng)時(shí)間（單位毫秒）。如果無(wú)法滿足此時(shí)間，JVM會(huì)自動(dòng)調(diào)整年輕代大小，以滿足此時(shí)間。
  -XX:+UseAdaptiveSizePolicy：設(shè)置此選項(xiàng)后，并行收集器會(huì)自動(dòng)調(diào)整年輕代Eden區(qū)大小和Survivor區(qū)大小的比例，以達(dá)成目標(biāo)系統(tǒng)規(guī)定的最低響應(yīng)時(shí)間或者收集頻率等指標(biāo)。此參數(shù)建議在使用并行收集器時(shí)，一直打開(kāi)。
• 并發(fā)收集器（響應(yīng)時(shí)間優(yōu)先）
  -XX:+UseConcMarkSweepGC：即CMS收集，設(shè)置年老代為并發(fā)收集。CMS收集是JDK1.4后期版本開(kāi)始引入的新GC算法。它的主要適合場(chǎng)景是對(duì)響應(yīng)時(shí)間的重要性需求大于對(duì)吞吐量的需求，能夠承受垃圾回收線程和應(yīng)用線程共享CPU資源，并且應(yīng)用中存在比較多的長(zhǎng)生命周期對(duì)象。CMS收集的目標(biāo)是盡量減少應(yīng)用的暫停時(shí)間，減少Full GC發(fā)生的幾率，利用和應(yīng)用程序線程并發(fā)的垃圾回收線程來(lái)標(biāo)記清除年老代內(nèi)存。
  -XX:+UseParNewGC：設(shè)置年輕代為并發(fā)收集。可與CMS收集同時(shí)使用。JDK5.0以上，JVM會(huì)根據(jù)系統(tǒng)配置自行設(shè)置，所以無(wú)需再設(shè)置此參數(shù)。
  -XX:CMSFullGCsBeforeCompaction=0：由于并發(fā)收集器不對(duì)內(nèi)存空間進(jìn)行壓縮和整理，所以運(yùn)行一段時(shí)間并行收集以后會(huì)產(chǎn)生內(nèi)存碎片，內(nèi)存使用效率降低。此參數(shù)設(shè)置運(yùn)行0次Full GC后對(duì)內(nèi)存空間進(jìn)行壓縮和整理，即每次Full GC后立刻開(kāi)始?jí)嚎s和整理內(nèi)存。
  -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection：打開(kāi)內(nèi)存空間的壓縮和整理，在Full GC后執(zhí)行。可能會(huì)影響性能，但可以消除內(nèi)存碎片。
  -XX:+CMSIncrementalMode：設(shè)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(shí)就開(kāi)始執(zhí)行CMS收集，以確保年老代有足夠的空間接納來(lái)自年輕代的對(duì)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(yīng) System.gc() 代碼。
  -XX:+UseThreadPriorities：啟用本地線程優(yōu)先級(jí)API。即使 java.lang.Thread.setPriority() 生效，不啟用則無(wú)效。
  -XX:SoftRefLRUPolicyMSPerMB=0：軟引用對(duì)象在最后一次被訪問(wèn)后能存活0毫秒（JVM默認(rèn)為1000毫秒）。
  -XX:TargetSurvivorRatio=90：允許90%的Survivor區(qū)被占用（JVM默認(rèn)為50%）。提高對(duì)于Survivor區(qū)的使用率。
  輔助信息參數(shù)設(shè)置
  -XX:-CITime：打印消耗在JIT編譯的時(shí)間。
  -XX:ErrorFile=./hs_err_pid.log：保存錯(cuò)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(shí)的路徑。
  -XX:-HeapDumpOnOutOfMemoryError：當(dāng)首次遭遇內(nèi)存溢出時(shí)Dump出此時(shí)的堆內(nèi)存。
  -XX:OnError=";"：出現(xiàn)致命ERROR后運(yùn)行自定義命令。
  -XX:OnOutOfMemoryError=";"：當(dāng)首次遭遇內(nèi)存溢出時(shí)執(zhí)行自定義命令。
  -XX:-PrintClassHistogram：按下 Ctrl+Break 后打印堆內(nèi)存中類實(shí)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(dāng)一個(gè)方法被編譯時(shí)打印相關(guān)信息。
  -XX:-PrintGC：每次GC時(shí)打印相關(guān)信息。
  -XX:-PrintGCDetails：每次GC時(shí)打印詳細(xì)信息。
  -XX:-PrintGCTimeStamps：打印每次GC的時(shí)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(biāo)準(zhǔn)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(shè)置JVM使用Client模式，特點(diǎn)是啟動(dòng)速度比較快，但運(yùn)行時(shí)性能和內(nèi)存管理效率不高，通常用于客戶端應(yīng)用程序或開(kāi)發(fā)調(diào)試；在32位環(huán)境下直接運(yùn)行Java程序默認(rèn)啟用該模式。
  -server——設(shè)置JVM使Server模式，特點(diǎn)是啟動(dòng)速度比較慢，但運(yùn)行時(shí)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(rèn)啟用該模式。
  非標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)（-X），默認(rèn)JVM實(shí)現(xiàn)這些參數(shù)的功能，但是并不保證所有JVM實(shí)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(gè)JVM實(shí)現(xiàn)會(huì)有所不同，將來(lái)可能會(huì)不被支持，需要慎重使用；

JVM服務(wù)參數(shù)調(diào)優(yōu)實(shí)戰(zhàn)
大型網(wǎng)站服務(wù)器案例
承受海量訪問(wèn)的動(dòng)態(tài)Web應(yīng)用
服務(wù)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(shuō)明：
-Xmx 與 -Xms 相同以避免JVM反復(fù)重新申請(qǐng)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(yùn)行的空間。
-Xmn1256m 設(shè)置年輕代大小為1256MB。此值對(duì)系統(tǒng)性能影響較大，Sun官方推薦配置年輕代大小為整個(gè)堆的3/8。
-Xss128k 設(shè)置較小的線程棧以支持創(chuàng)建更多的線程，支持海量訪問(wèn)，并提升系統(tǒng)性能。
-XX:SurvivorRatio=6 設(shè)置年輕代中Eden區(qū)與Survivor區(qū)的比值。系統(tǒng)默認(rèn)是8，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)置為6，則2個(gè)Survivor區(qū)與1個(gè)Eden區(qū)的比值為2:6，一個(gè)Survivor區(qū)占整個(gè)年輕代的1/8。
-XX:ParallelGCThreads=8 配置并行收集器的線程數(shù)，即同時(shí)8個(gè)線程一起進(jìn)行垃圾回收。此值一般配置為與CPU數(shù)目相等。
-XX:MaxTenuringThreshold=0 設(shè)置垃圾最大年齡（在年輕代的存活次數(shù)）。如果設(shè)置為0的話，則年輕代對(duì)象不經(jīng)過(guò)Survivor區(qū)直接進(jìn)入年老代。對(duì)于年老代比較多的應(yīng)用，可以提高效率；如果將此值設(shè)置為一個(gè)較大值，則年輕代對(duì)象會(huì)在Survivor區(qū)進(jìn)行多次復(fù)制，這樣可以增加對(duì)象再年輕代的存活時(shí)間，增加在年輕代即被回收的概率。根據(jù)被海量訪問(wèn)的動(dòng)態(tài)Web應(yīng)用之特點(diǎn)，其內(nèi)存要么被緩存起來(lái)以減少直接訪問(wèn)DB，要么被快速回收以支持高并發(fā)海量請(qǐng)求，因此其內(nèi)存對(duì)象在年輕代存活多次意義不大，可以直接進(jìn)入年老代，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用效果，在這里設(shè)置此值為0。
-XX:+UseConcMarkSweepGC 設(shè)置年老代為并發(fā)收集。CMS（ConcMarkSweepGC）收集的目標(biāo)是盡量減少應(yīng)用的暫停時(shí)間，減少Full GC發(fā)生的幾率，利用和應(yīng)用程序線程并發(fā)的垃圾回收線程來(lái)標(biāo)記清除年老代內(nèi)存，適用于應(yīng)用中存在比較多的長(zhǎng)生命周期對(duì)象的情況。
內(nèi)部集成構(gòu)建服務(wù)器案例
高性能數(shù)據(jù)處理的工具應(yīng)用
服務(wù)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(shuō)明：
-XX:PermSize=196m -XX:MaxPermSize=196m 根據(jù)集成構(gòu)建的特點(diǎn)，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(yù)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(gè)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(shè)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?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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