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编程问答

JVM内存占用情况深入分析，分分钟解开你的疑惑

發布時間：2025/3/21 编程问答 46 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了 JVM内存占用情况深入分析，分分钟解开你的疑惑小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.

很多同學都問過這個問題，為什么我的Xmx設置4g，但是TOP命令查詢RES卻占用5G，6G，甚至10G。這個正常嗎？也可以說正常，也可以說不正常，怎么判斷？筆者今天就要為你解答這個問題，叫你如何分析JVM占用的內存都分配到了哪里，哪些地方合理，哪些地方異常。

內存分布

首先，列舉一下一個JVM進程主要占用內存的一些地方：

Young
Old
metaspace
java thread count * Xss
other thread count * stacksize （非Java線程）
Direct memory
native memory
codecache

說明：包括但不限于此。

接下來一步一步驗證每個區域占用的內存。并且為了驗證這個問題，寫了一個工具類，里面有給每個區域分配內存的方法，源碼在文末。

JVM參數

運行過程中的JVM參數如下：

-verbose:gc -XX:+PrintGCDetails -Xmx2g -Xms2g -Xmn1g -XX:PretenureSizeThreshold=2M -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:+UseParNewGC -XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=90 -XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly -XX:MaxDirectMemorySize=512m -XX:MetaspaceSize=256m -XX:MaxMetaspaceSize=256m

Young+Old

我們先從最簡單的堆占用內存開始，即Xmx和Xms參數申明，它包括young和old區。分別分配800M和200M內存，main方法如下：

public static void main(String[] args) throws Exception{youngAllocate(800);oldAllocate(200);Thread.sleep(300000); }

通過TOP命令查看，RES為1G：

PID USER PR NI VIRT RES SHR S %CPU %MEM TIME+ COMMAND 22481 afei 20 0 4366m 1.0g 11m S 0.5 27.0 0:02.41 java

通過jstat命令也能看到，Old和Eden分別占用200M和800M。

這里再增加一個有趣的測試，young和old區分別分配1000M和1000M內存，main方法如下：

public static void main(String[] args) throws Exception{youngAllocate(1000);oldAllocate(1000);// 為了CMS GC順利觸發，這里需要sleep 5s以上，建議時間長一點，讓整個CMS GC順利完成。Thread.sleep(300000); }

這樣就會導致發生一次YGC和一個CMS GC，那么你認為這時候通過TOP命令查看RES結果是多少呢？這時候應該是1.8G，除了S0/S1兩個區域，eden和Old區域都寫入過數據，而JVM使用過的內存就不會歸還給操作系統，除非JVM進程宕機或者重啟，這個結論很重要：

PID USER PR NI VIRT RES SHR S %CPU %MEM TIME+ COMMAND 22707 afei 20 0 4366m 1.8g 11m S 0.0 48.7 0:00.90 java

Young+Old+Metaspace

接下來，我們再通過程序在Metaspace中重復加載20w個對象，即metaspace分配200M左右的內存，main方法如下：

public static void main(String[] args) throws Exception{youngAllocate(1000);oldAllocate(1000);metaspaceAllocate(200000);Thread.sleep(60000); }

通過TOP命令查看，RES為2.0G：

PID USER PR NI VIRT RES SHR S %CPU %MEM TIME+ COMMAND 22781 afei 20 0 4472m 2.0g 12m S 0.0 54.7 0:07.51 java

即前面分析的1.8G+208M（213822/1024），在JVM進程退出時有一行這樣的日志：

Metaspace used 213822K, capacity 215618K, committed 215936K, reserved 1165312K

Young+Old+Metaspace+DirectMemory

接下來，我們再通過程序給堆外分配400M，main方法如下：

public static void main(String[] args) throws Exception{youngAllocate(1000);oldAllocate(1000);metaspaceAllocate(200000);directMemoryAllocate(400);Thread.sleep(60000); }

通過TOP命令查看，RES為2.4G：

PID USER PR NI VIRT RES SHR S %CPU %MEM TIME+ COMMAND 23329 afei 20 0 4874m 2.4g 12m S 0.0 65.2 0:12.67 java

Abount DirectMemory

在Java的上下文里，特指通過一組特定的API訪問native memory，這組API主要由DirectByteBuffer暴露出來，其底層是通過c的malloc分配內存，API參考：ByteBuffer.allocateDirect(1024)，可以通過MaxDirectMemory限制分配上限。

這部分分配的內存可以通過VisualVM的MBeans查看，但是MBeans默認沒有安裝，需要我們自己安裝。但是由于VisualVM的MBeans默認從https://github.com/visualvm/visualvm.src/releases/download/1.3.9/com-sun-tools-visualvm-modules-mbeans.nbm中下載visualvm插件，而這個路徑已經不存在。所以建議去https://github.com/oracle/visualvm/releases上下載對應的版本，然后手動安裝這個插件：工具-插件-已下載-添加插件，選擇本地已經下載的插件，最后點擊安裝即可。筆者的JDK8默認下載1.3.9版本，那么就去github上下載1.3.9版本，只需要MBeans這個模塊即可：

通過MBeans查看Direct Memory占用內存非常方便：

Young+Old+Metaspace+DirectMemory+線程棧

最后就是線程棧，筆者試圖通過啟動20個線程，并且設置-Xss10240k，但是并沒有達到預期，這里作為一個遺留問題。等筆者哪天搞懂了，再發文說明。

Xss案例

曾經群里有一個朋友就是因為Xss配置相當大導致RES占用13G左右。大概情況是這樣，-Xms4g，-Xss40940k，dubbo的provider服務。熟悉dubbo服務同學知道，dubbo服務provider默認采用固定200個線程處理的方式。所以200個線程占用8G，加上4G堆，以及一些其他內存，導致RSS高達13G，恐怖！！！

codecache

這部分內存一般占用比較少，在JVM崩潰的文件hs_err_pid18480.log中有其內存占用情況：

CodeCache: size=245760Kb used=47868Kb max_used=47874Kb free=197891Kbbounds [0x00007f00b4de4000, 0x00007f00b7d54000, 0x00007f00c3de4000]total_blobs=12973 nmethods=12383 adapters=500compilation: enabled

知識總結

HotSpot VM自己在JIT編譯器、GC工作等的一些時候都會額外臨時分配一些native memory，在JDK類庫也有可能會有些功能分配長期存活或者臨時的native memory，然后就是各種第三方庫的native部分可能分配的native memory。

總之，RES占比異常時，一一排查，不要忽略任何一部分可能消耗的內存。

jvm使用了的內存，即使GC后也不會還給操作系統。

Direct Memory內存查看：如果是JDK 7及以上版本，可以用jconsole或者VisualVM的MBeans窗口查看java.nio.BufferPool.direct屬性。

文末福利

最后筆者推薦一個JVM參數-XX:NativeMemoryTracking==[off|summary|detail]，可以窺探一些我們平常不怎么關注的內存占用部分，配置JVM參數后，執行如下命令即可：

jcmd 23448 VM.native_memory summary

命令執行結果如下：

測試源碼

import java.io.File; import java.io.FileInputStream; import java.io.InputStream; import java.lang.reflect.Method; import java.nio.ByteBuffer;/*** 每個方法的參數m都是表示對應區間分配多少M內存* @author afei* @date 2018-09-28* @since 1.0.0*/ public class MemoryTest {private static final int _1m = 1024*1024;private static final long THREAD_SLEEP_MS = 10*1000;public static void main(String[] args) throws Exception{youngAllocate(1000);oldAllocate(1000);metaspaceAllocate(200000);directMemoryAllocate(400);// threadStackAllocate(400);Thread.sleep(60000);}/*** @param count 重復定義的MyCalc對象數量*/private static void metaspaceAllocate(int count) throws Exception {System.out.println("metaspace object count: " + count);Method declaredMethod = ClassLoader.class.getDeclaredMethod("defineClass",new Class[]{String.class, byte[].class, int.class, int.class});declaredMethod.setAccessible(true);File classFile = new File("/app/afei/MyCalc.class");byte[] bcs = new byte[(int) classFile.length()];try(InputStream is = new FileInputStream(classFile);){// 將文件流讀進byte數組while (is.read(bcs)!=-1){}}int outputCount = count/10;for (int i=1; i<=count; i++){try {// 重復定義MyCalc這個類declaredMethod.invoke(MemoryTest.class.getClassLoader(),new Object[]{"MyCalc", bcs, 0, bcs.length});}catch (Throwable e){// 重復定義類會拋出LinkageError: attempted duplicate class definition for name: "MyCalc"// System.err.println(e.getCause().getLocalizedMessage());}if (i>=outputCount && i%outputCount==0){System.out.println("i = "+i);}}System.out.println("metaspace end");}/*** @param m 分配多少M direct memory*/private static void directMemoryAllocate(int m){System.out.println("direct memory: "+m+"m");for (int i = 0; i < m; i++) {ByteBuffer.allocateDirect(_1m);}System.out.println("direct memory end");}/*** @param m 給young區分配多少M的數據*/private static void youngAllocate(int m){System.out.println("young: "+m+"m");for (int i = 0; i < m; i++) {byte[] test = new byte[_1m];}System.out.println("young end");}/*** 需要配置參數: -XX:PretenureSizeThreshold=2M, 并且結合CMS* @param m 給old區分配多少M的數據*/private static void oldAllocate(int m){System.out.println("old: "+m+"m");for (int i = 0; i < m/5; i++) {byte[] test = new byte[5*_1m];}System.out.println("old end");}// 需要配置參數: -Xss10240k, 這里的實驗以失敗告終private static void threadStackAllocate(int m){int threadCount = m/10;System.out.println("thread stack count:"+threadCount);for (int i = 0; i < threadCount; i++) {new Thread(() -> {System.out.println("thread name: " + Thread.currentThread().getName());try {while(true) {Thread.sleep(THREAD_SLEEP_MS);}} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}).start();}System.out.println("thread stack end:"+threadCount);} }

作者：占小狼
鏈接：https://www.jianshu.com/p/0cbc4e44c596
來源：簡書
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總結

以上是生活随笔為你收集整理的JVM内存占用情况深入分析，分分钟解开你的疑惑的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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