jvm原理及调优

一、java内存管理及垃圾回收

jvm内存组成结构

jvm栈由堆、栈、本地方法栈、方法区等部分组成，结构图如下所示：

（1）堆

所有通过new创建的对象的内存都在堆中分配，堆的大小可以通过-Xmx和-Xms来控制。堆被划分为新生代和旧生代，新生代又被进一步划分成Eden区和Survivor区，最后Survivor由From Space和To Space组成，结构图如下所示:

新生代。新建的对象都是用新生代分配内存，Eden空间不足的时候，会把存活的对象转移到Survivor中。新生代大小可以由-Xmn来控制，也可以用-XX:SurvivorRatio来控制Eden和Survivor的比例。

旧生代。用于存放新生代中经过多次垃圾回收仍然存活的对象。

（2）栈

每个线程执行每个方法的时候都会在栈中申请一个栈帧，每个栈帧包括局部变量区和操作数栈，用于存放此次方法调用过程中的临时变量、参数和中间结果。

-Xss：设置每个线程的栈帧大小。JDK1.5+每个线程栈帧大小为1M，一般来说如果栈不是很深的话，1M是绝对够用的。

（3）本地方法栈

用于支持native方法的执行，储存了每个native方法调用的状态。

（4）方法区

存放了要加载的类信息、静态变量、final类型的常量、字段和方法信息。jvm用持久带来存放方法区，可通过-XX:PermSize和-XX:PermMaxSize来指定最小值和最大值。

垃圾回收按照基本回收策略分

引用计数（Reference Counting）

比较古老的回收算法。原理是此对象有一个引用，即增加一个计数，删除一个引用则减少一个计数，垃圾回收时，只用收集计数为0的对象。此算法最致命的是无法回收循环引用的对象。

标记-清除（Mark-Sweep）

此算法执行分两阶段。第一阶段从根引用节点开始标记所有被引用的对象，第二个阶段遍历整个堆，把未标记的对象清除。此算法需要暂停这个应用，同时会产生内存碎片。

复制（Copying）

此算法把内存空间划为两个相等的区域，每次只使用其中一个区域。垃圾回收时，遍历当前使用区域，把正在使用的对象复制到另外一个区域中。算法每次只处理正在使用中的对象，因此复制成本比较小，同时复制过去以后还能进行相应的内存整理，不会出现“碎片”的问题。当然，此算法的缺点也是很明显的，就是需要两倍内存空间

标记-整理（Mark-Compact）

此算法结合了“标记-清除”和“复制”两个算法的优点。也是分两个阶段，第一阶段从根节点开始标记所有被引用的对象，第二阶段遍历整个堆，把清除未标记对象并且把存活对象“压缩”到堆的其中一块。此算法避免了“标记-清除”的碎片问题，同时也避免了“复制”算法的空间问题。

二、jvm内存调优

首先需要注意的是在对jvm内存调优的时候不能只看操作系统级别java进程所占的内存，这个数值不能准确的反映堆内存的真实占用情况。因为GC过后这个值是不会变化的，因此内存调优的时候更多地使用JDK提供的内存查看工具，比如JConsole和Java VitualVM。

对jvm内存的系统级的调优主要的目的是减少GC的频率和Full GC的次数，过多的GC和Full GC是会占用很多的系统资源（主要是CPU），影响系统的吞吐量。特别要关注FUll GC，因为它会对整个堆进行整理，导致Full GC一般有以下几种情况

旧生代空间不足

Permanent Generation空间不足

system.gc()被显示调用

调优主要手段是通过控制堆内存的各个部分的比例和GC策略来实现。

各部分比例不良设置导致的后果：

1）新生代设置过小

2）新生代设置过大

3）Survivor设置过小

4）Survivor设置过大