Java内存泄漏定位
Java虚拟机内存分为五个区域:方法区,堆,虚拟机栈,本地方法栈,程序计数器。其中方法区和堆是java虚拟机共享的内存区域,虚拟机栈,本地方法栈,程序计数器是线程私有的。
程序计数器(Program Counter Register):
当前线程执行字节码的行号指示器。通过改变这个指示器的值来选取下一条需要执行的字节码指令。这个内存区域是Java虚拟机唯一一个没有定义OutOfMemeryError情况的区域。
Java虚拟机栈(Java Visual Machine Stacks):
虚拟机栈描述的是Java方法执行的内存模型:每个方法执行是都会创建栈帧(Stack Frame)用于存储局部变量,操作栈,方法信息,动态链接,方法出口等信息。
在java虚拟机规范中,对于这两个区域规定了两种情况的异常:1)如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度将会抛出StackOverFlowError异常, 2)Java虚拟机可以动态扩展,当无法申请到足够的内存时会抛出OutOfMemeryError
本地方法栈(Native Method Stacks)
本地方法栈与Java虚拟机栈非常类似,其区别是Java虚拟机栈为虚拟机执行Java方法服务,而本地方法栈是虚拟机使用到的Native方法服务。
所以本地方法栈也可能出现两种与Java虚拟机栈相同的异常。
Java堆(Java Heap)
Java堆是Java虚拟机管理的最大的一块内存区域,java堆是被所有Java线程共享的,在Java虚拟机启动时创建,此内存的唯一目的就是存放对象实例。几乎所有的对象实例都要分配在堆中。(随着JIT编译器的发展,逃逸分析技术的逐渐成熟,栈上分配,标量替换等优化技术,使得部分对象不再分配在堆上。)
Java堆的大小通过 -Xmx和-Xms两个参数控制。但是当堆的内存再无法扩展时,就会出现OutOfMemeryError。
方法区(Method Area)
方法区与Java堆一样,是各个线程共享的内存区域,他用于存储类信息,常量,静态变量以及及时编译后的代码等数据。当方法区无法满足内存分配需求时,将抛出OutOfMemeryError.
说了Java虚拟机中分为五个区域,并且也知道了在Java程序计数器区域不会出现OOM(OutOfMemeryError),那么下面就对除了程序计数器以外的四个区域出现OOM的原理以及解决方式进行讲解
1.Java虚拟机栈与本地方法栈
栈的大小控制参数时 -Xss。
Java虚拟机在栈中定义了两种异常,StrackOverFlowError和OutOfMemeryError。当请求栈的深度大于java虚拟机所允许的最大深度则抛出StrackOverFlowError;如果Java虚拟机在栈扩展时,没有申请到足够的空间时,则抛出OutOfMemeryError。
StrackOverFlowError:Java虚拟机在运行中,调用方法时,都要创建栈帧,当栈的空间不够时就会产生StrackOverFlowError。那么对应的解决方法就只能是调节-Xss参数,或者减少方法的调用,减小栈帧的大小两种方式。
OutOfMemeryError:在栈上出现OOM一般是多线程的情形。首先咋们解析一下栈使用的空间可以有多大,拿32位操作系统来举例, 最大内存2G - Xmx(最大堆容量)- MaxPermSize(最大方法区容量)- 虚拟机本身耗费的内存和程序计数器使用的内存。 剩下的内存就是栈可以使用的空间,当Xss配置的参数一定时,那么在不断的创建线程过程中,遇到不能申请到栈空间的时候就会抛出OOM,那么对应的解决方式就是,调节-Xss参数降低栈大小,或者调节-Xmx以及MaxPermSize的大小扩大留给栈的空间。
2.方法区内存溢出
方法区的大小通过-PermSize和-MaxPermSize控制。
因为类常量和运行时常量也存储在方法区中,所以运行时常量过多也可导致方法区的OOM,但是没有直接控制常量池大小的参数,只能通过-PermSize和-MaxPermSize来间接控制。
在Spring以及Hibernate,Mybatis中都会使用GeneratedConstructorAccessor、动态代理以及CGLib字节码增强技术的等动态生成类,那么就需要强大的方法区来支撑。
3.堆内存的溢出
堆内存的溢出比较复杂,需要调节GC等多种参数,我们在后面的章节中会进行讲解。
在上一节中Java 出现内存溢出的定位以及解决方式 中对于Java虚拟机栈以及方法区的内存出现的异常以及处理方式进行了解析,因为Java虚拟机对于堆的管理十分复杂,而且Java虚拟机中最主要的内存区域,所以单独提出一节进行分析。
先来解释一下对象存活??
什么样的对象是已经死了的对象,需要垃圾回收器进行回收,这个概念至关重要,因为它影响到垃圾回收器对于哪一个对象进行回收。可以从GCRoot访问到的对象是存活的对象,那么以外的对象就是已死的对象。
GCRoot:包括四种 1)Java虚拟机栈中存放的reference指针指向的对象 2)本地方法栈中reference指向的对象 3)方法区中的常量引用对象 4)方法区中静态类属性引用的对象
GC 垃圾回收器
垃圾回收器采用的是标记-清除-整理算法回收内存。
Minor GC和Full GC,Minor GC是对年轻代回收的过程, Full GC 是对整个堆以及方法区进行回收的过程。
分代收集,在Java虚拟机中对于堆的内存区域进行再划分为,Young Generation(年轻代)和Old Generation(老代)
年轻代用于存储年龄没有达到-XX:PretenureSizeThreshold的对象,老代用于存储年龄超过了-XX:PretenureSizeThreshold的对象。
然后对于年轻代再进行细分,Eden Space, From Space, ToSpace三个内存区域,这三个内存区域的大小由-XX:SurivorRadio来定义。在进行Minor GC的时候,会将Eden Space和From Space中存活的对象Copy到ToSpace中,并将超过年龄的对象Copy到老代,当老代空间不足时,启动Full GC。
(上面概念只是进行了简单的描述,在JVM实际运行过程中要复杂的多,不过大概原理是这样的)。
了解了上面基本概念之后,看下面的垃圾回收器就比较简单了。垃圾回收器总共分为七种:Serial收集器与Serial Old 收集器,Parallel Scavenge 收集器与Parallel Old,ParNew收集器,CMS收集器,G1(Garbage First)收集器。
1.Serial收集器与Serial Old 收集器,分别用于收集年轻代和老年代内存区域,Serial是单线程的垃圾收集器,在运行过程中需要暂停所有的Java线程。
2.ParNew收集器实际上就是Serial收集器的多线程版本(针对于年轻代)。
3.Parallel Scavenge 收集器与Parallel Old: 是并行的多线程垃圾处理器,可以规定最大垃圾收集停顿时间-XX:MaxGCPauseMillis以及设置吞吐量大小-XX:GCTimeRadio.
4.CMS 收集器(Concurrent Mark Sweep): 是针对于老年代的多线程并发执行的垃圾回收器。以获取最短回收停顿时间为目标的收集器(主要用于B/S架构的服务器上)
5. G1(Garbage First)收集器: 是最新的垃圾回收器,适合于(JDK1.6_update14)以上的JVM;G1将整个Java堆(包括新生代和老年代)划分为多个固定大小的独立区域,并且跟踪这些区域里面的垃圾堆积程度,在后台维护一个垃圾优先列表,每次根据允许收集的时间,优先回收垃圾最多的区域。
总之,要想获得最大吞吐量的服务类型就采用Parallel Scavenge 收集器与Parallel Old收集器组合。要实现实时系统最好采用CMS 收集器(Concurrent Mark Sweep)。不过客户端由于比较小,还是使用Serial比较好。
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