浅谈Java虚拟机

浅谈JAVA虚拟机（JVM）1.概念：.JVM（JavaVirtualMachine）：Java虚拟机，所有的Java程序都在Java虚拟机中运行。元数据：在本文中指用于描述类和接口定义的数据。2.遇到的问题在我做J2EE系统开发的工作生涯中，经常遇到技术人员或客户发出诸如此类的感慨：我的J2EE应用系统处理的数据量不大，系统体积也不大，技术架构也没有问题，我的应用服务器的内存有4G或8G；系统运行起来很慢，还经常出现内存溢出错误。真是无奈！每次遇到这样的情况，我心中都会忍不住窃笑之。其实他们所遇到这种情况，不是技术架构上的问题，不是系统本身的问题，也不是应用服务器的问题，也可能不是服务器的内存资源真的不足的问题。他们花了很多时间在J2EE应用系统本身上找问题（当然一般情况下，这种做法是对的；当出现问题时，在自身上多找找有什么不足），结果还是解决不了问题。他们却忽略了很重要的一点：J2EE应用系统是运行在J2EE应用服务器上的，而J2EE应用服务器又是运行在JVM（JavaVirtualMachine）上的。3.不止一个JVM其实在生产环境中JVM参数的优化和设置对J2EE应用系统性能有着决定性的作用。本篇我们就来分析JAVA的创建者SUN公司的JVM的内存管理机制（在现实中绝大多数的应用服务器是运行在SUN公司的JVM上的，当然除了SUN公司的JVM，还有IBM的JVM，Bean的JVM等）。4.JVM的内存管理机制JVM的早期版本并没有进行分区管理；这样的后果是JVM进行垃圾回收时，不得不扫描JVM所管理的整片内存，所以搜集垃圾是很耗费资源的事情，也是早期JAVA程序的性能低下的主要原因。随着JVM的发展，JVM引进了分区管理的机制。采用分区管理机制的JVM将JVM所管理的所有内存资源分为2个大的部分。永久存储区（PermanentSpace）和堆空间（TheHeapSpace）。其中堆空间又分为新生区（Young(New)generationspace）和养老区（Tenure(Old)generationspace），新生区又分为伊甸园（Edenspace），幸存者0区（Survivor0space）和幸存者1区（Survivor1space）。具体分区如下图：4.1JVM分区的用途永久存储区（PermanentSpace）：永久存储区是JVM的驻留内存，用于存放JDK自身所携带的Class,Interface的元数据，应用服务器允许必须的Class,Interface的元数据和Java程序运行时需要的Class和Interface的元数据。被装载进此区域的数据是不会被垃圾回收器回收掉的，关闭JVM时，释放此区域所控制的内存。堆空间（TheHeapSpace）：是JAVA对象生死存亡的地区，JAVA对象的出生，成长，死亡都在这个区域完成。堆空间又分别按JAVA对象的创建和年龄特征分为养老区和新生区。新生区（Young(New)generationspace）：新生区的作用包括JAVA对象的创建和从JAVA对象中筛选出能进入养老区的JAVA对象。伊甸园（Edenspace）：JAVA对空间中的所有对象在此出生，该区的名字因此而得名。也即是说当你的JAVA程序运行时，需要创建新的对象，JVM将在该区为你创建一个指定的对象供程序使用。创建对象的依据即是永久存储区中的元数据。幸存者0区（Survivor0space）和幸存者1区（Survivor1space）：当伊甸园的控件用完时，程序又需要创建对象；此时JVM的垃圾回收器将对伊甸园区进行垃圾回收，将伊甸园区中的不再被其他对象所引用的对象进行销毁工作。同时将伊甸园中的还有其他对象引用的对象移动到幸存者0区。幸存者0区就是用于存放伊甸园垃圾回收时所幸存下来的JAVA对象。当将伊甸园中的还有其他对象引用的对象移动到幸存者0区时，如果幸存者0区也没有空间来存放这些对象时，JVM的垃圾回收器将对幸存者0区进行垃圾回收处理，将幸存者0区中不在有其他对象引用的JAVA对象进行销毁，将幸存者0区中还有其他对象引用的对象移动到幸存者1区。幸存者1区的作用就是用于存放幸存者0区垃圾回收处理所幸存下来的JAVA对象。养老区（Tenure(Old)generationspace）：用于保存从新生区筛选出来的JAVA对象。4.2JVM的垃圾回收工作如何运作首先当启动J2EE应用服务器时，JVM随之启动，并将JDK的类和接口，应用服务器运行时需要的类和接口以及J2EE应用的类和接口定义文件也及编译后的Class文件或JAR包中的Class文件装载到JVM的永久存储区。在伊甸园中创建JVM，应用服务器运行时必须的JAVA对象，创建J2EE应用启动时必须创建的JAVA对象；J2EE应用启动完毕，可对外提供服务。JVM在伊甸园区根据用户的每次请求创建相应的JAVA对象，当伊甸园的空间不足以用来创建新JAVA对象的时候，JVM的垃圾回收器执行对伊甸园区的垃圾回收工作，销毁那些不再被其他对象引用的JAVA对象（如果该对象仅仅被一个没有其他对象引用的对象引用的话，此对象也被归为没有存在的必要，依此类推），并将那些被其他对象所引用的JAVA对象移动到幸存者0区。如果幸存者0区有足够控件存放则直接放到幸存者0区；如果幸存者0区没有足够空间存放，则JVM的垃圾回收器执行对幸存者0区的垃圾回收工作，销毁那些不再被其他对象引用的JAVA对象（如果该对象仅仅被一个没有其他对象引用的对象引用的话，此对象也被归为没有存在的必要，依此类推），并将那些被其他对象所引用的JAVA对象移动到幸存者1区。如果幸存者1区有足够控件存放则直接放到幸存者1区；如果幸存者0区没有足够空间存放，则JVM的垃圾回收器执行对幸存者0区的垃圾回收工作，销毁那些不再被其他对象引用的JAVA对象（如果该对象仅仅被一个没有其他对象引用的对象引用的话，此对象也被归为没有存在的必要，依此类推），并将那些被其他对象所引用的JAVA对象移动到养老区。如果养老区有足够控件存放则直接放到养老区；如果养老区没有足够空间存放，则JVM的垃圾回收器执行对养老区区的垃圾回收工作，销毁那些不再被其他对象引用的JAVA对象（如果该对象仅仅被一个没有其他对象引用的对象引用的话，此对象也被归为没有存在的必要，依此类推），并保留那些被其他对象所引用的JAVA对象。如果到最后养老区，幸存者1区，幸存者0区和伊甸园区都没有空间的话，则JVM会报告“JVM堆空间溢出（java.lang.OutOfMemoryError:Javaheapspace）”，也即是在堆空间没有空间来创建对象。这就是JVM的内存分区管理，相比不分区来说；一般情况下，垃圾回收的速度要快很多；因为在没有必要的时候不用扫描整片内存而节省了大量时间。通常大家还会遇到另外一种内存溢出错误“永久存储区溢出（java.lang.OutOfMemoryError:JavaPermanentSpace）”。5.Java虚拟机（JVM）中的内存设置详解在一些规模稍大的应用中，Java虚拟机（JVM）的内存设置尤为重要，想在项目中取得好的效率，GC（垃圾回收）的设置是第一步。PermGenspace：全称是PermanentGenerationspace.就是说是永久保存的区域,用于存放Class和Meta信息,Class在被Load的时候被放入该区域Heapspace：存放Instance。GC(GarbageCollection)应该不会对PermGenspace进行清理,所以如果你的APP会LOAD很多CLASS的话,就很可能出现PermGenspace错误JavaHeap分为3个区1.Young2.Old3.PermanentYoung保存刚实例化的对象。当该区被填满时，GC会将对象移到Old区。Permanent区则负责保存反射对象，本文不讨论该区。JVM的Heap分配可以使用-X参数设定，-Xms初始Heap大小-Xmxjavaheap最大值-Xmnyounggeneration的heap大小JVM有2个GC线程第一个线程负责回收Heap的Young区第二个线程在Heap不足时，遍历Heap，将Young区升级为Older区Older区的大小等于-Xmx减去-Xmn，不能将-Xms的值设的过大，因为第二个线程被迫运行会降低JVM的性能。为什么一些程序频繁发生GC？有如下原因：1.程序内调用了System.gc()或Runtime.gc()。2.一些中间件软件调用自己的GC方法，此时需要设置参数禁止这些GC。3.Java的Heap太小，一般默认的Heap值都很小。4.频繁实例化对象，Release对象此时尽量保存并重用对象，例如使用StringBuffer()和String()。如果你发现每次GC后，Heap的剩余空间会是总空间的50%，这表示你的Heap处于健康状态,许多Server端的Java程序每次GC后最好能有65%的剩余空间经验之谈：1．Server端JVM最好将-Xms和-Xmx设为相同值。为了优化GC，最好让-Xmn值约等于-Xmx的1/3。2．一个GUI程序最好是每10到20秒间运行一次GC，每次在半秒之内完成。注意：1．增加Heap的大小虽然会降低GC的频率，但也增加了每次GC的时间。并且GC运行时，所有的用户线程将暂停，也就是GC期间，Java应用程序不做任何工作。2．Heap大小并不决定进程的内存使用量。进程的内存使用量要大于-Xmx定义的值，因为Java为其他任务分配内存，例如每个线程的Stack等。Stack的设定每个线程都有他自己的Stack。-Xss每个线程的Stack大小Stack的大小限制着线程的数量。如果Stack过大就好导致内存溢漏。-Xss参数决定Stack大小，例如-Xss1024K。如果Stack太小，也会导致Stack溢漏。硬件环境硬件环境也影响GC的效率，例如机器的种类，内存，swap空间，和CPU的数量。如果你的程序需要频繁创建很多transient对象，会导致JVM频繁GC。这种情况你可以增加机器的内存，来减少Swap空间的使用。4种GC1、第一种为单线程GC，也是默认的GC，该GC适用于单CPU机器。2、第二种为ThroughputGC，是多线程的GC，适用于多CPU，使用大量线程的程序。第二种GC与第一种GC相似，不同在于GC在收集Young区是多线程的，但在Old区和第一种一样，仍然采用单线程。-XX:+UseParallelGC参数启动该GC。3、第三种为ConcurrentLowPauseGC，类似于第一种，适用于多CPU，并要求缩短因GC造成程序停滞的时间。这种GC可以在Old区的回收同时，运行应用程序。-XX:+UseConcMarkSweepGC参数启动该GC。4、第四种为IncrementalLowPauseGC，适用于要求缩短因GC造成程序停滞的时间。这种GC可以在Young区回收的同时，回收一部分Old区对象。-Xincgc参数启动该GC。单文件的JVM内存进行设置默认的java虚拟机的大小比较小，在对大数据进行处理时java就会报错：java.lang.OutOfMemoryError。设置jvm内存的方法，对于单独的.class，可以用下面的方法对Test运行时的jvm内存进行设置。java-Xms64m-Xmx256mTest-Xms是设置内存初始化的大小-Xmx是设置最大能够使用内存的大小（最好不要超过物理内存大小）tomcat启动jvm内存设置Linux：在/usr/local/apache-tomcat-5.5.23/bin目录下的catalina.sh添加：JAVA_OPTS='-Xms512m-Xmx1024m'要加“m”说明是MB，否则就是KB了，在启动tomcat时会报内存不足。-Xms：初始值-Xmx：最大值-Xmn：最小值Windows在catalina.bat最前面加入setJAVA_OPTS=-Xms128m-Xmx