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JVM内存管理和垃圾回收

CasparLi
 CasparLi
发布于 2015/07/31 13:45
字数 1683
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       内存管理和垃圾回收是JVM非常关键的点,对Java性能的剖析而言,了解内存管理和垃圾回收的基本策略非常重要。本篇对Sun JVM 6.0的内存管理和垃圾回收做大概的描述。

      1.内存管理
      在程序运行过程当中,会创建大量的对象,这些对象,大部分是短周期的对象,小部分是长周期的对象,对于短周期的对象,需要频繁地进行垃圾回收以保证无用对象尽早被释放掉,对于长周期对象,则不需要频率垃圾回收以确保无谓地垃圾扫描检测。为解决这种矛盾,Sun JVM的内存管理采用分代的策略。
      1)年轻代(Young Gen):年轻代主要存放新创建的对象,内存大小相对会比较小,垃圾回收会比较频繁。年轻代分成1个Eden Space和2个Suvivor Space(命名为A和B)

  • 当对象在堆创建时,将进入年轻代的Eden Space。
  • 垃圾回收器进行垃圾回收时,扫描Eden Space和A Suvivor Space,如果对象仍然存活,则复制到B Suvivor Space,如果B Suvivor Space已经满,则复制 Old Gen
  • 扫描A Suvivor Space时,如果对象已经经过了几次的扫描仍然存活,JVM认为其为一个Old对象,则将其移到Old Gen。
  • 扫描完毕后,JVM将Eden Space和A Suvivor Space清空,然后交换A和B的角色(即下次垃圾回收时会扫描Eden Space和BSuvivor Space。

      我们可以看到:Young Gen垃圾回收时,采用将存活对象复制到到空的Suvivor Space的方式来确保不存在内存碎片,采用空间换时间的方式来加速内存垃圾回收。
      2)年老代(Tenured Gen):年老代主要存放JVM认为比较old的对象(经过几次的Young Gen的垃圾回收后仍然存在),内存大小相对会比较大,垃圾回收也相对没有那么频繁(譬如可能几个小时一次)。年老代主要采用压缩的方式来避免内存碎片(将存活对象移动到内存片的一边),当然,有些垃圾回收器(譬如CMS垃圾回收器)出于效率的原因,可能会不进行压缩。
      3)持久代(Perm Gen):持久代主要存放类定义、字节码和常量等很少会变更的信息,关于这块的垃圾回收策略可以参考我的另一篇BLOG《Tomcat Context reloadabled 与 OutOfMemory(PermSpace) 》。
      Class data sharing (CDS)( http://java.sun.com/j2se/1.5.0/docs/guide/vm/class-data-sharing.html)是JDK5新引入的特性,采用在虚拟机之间共享一些class定义信息(bootstrapClassLoader加载的类)的方式提速JVM的启动和内存的占用,主要用于客户端,如果需要对类进行instrutment,最好把CDS关闭。(默认情况下,JVM的server模式会关闭CDS,client模式会开启CDS)

-Xshare:off
Disable class data sharing.
-Xshare:on
Require class data sharing to be enabled. If it could not be enabled for various reasons, print an error message and exit.
-Xshare:auto
The default; enable class data sharing whenever possible.

 

       我们通过JConsole截图看看上面这几个区的显示(下图),从左到右分别是EdenSpace、A Suvivor Space、Tenured Gen、Code Cache、Perm Gen(shared-wr)、Perm Gen(shared-ro)、Perm Gen

      2.垃圾回收策略
      评估垃圾回收策略的两个重要度量是:

  • 吞吐量(Throughput ):JVM花费在垃圾回收上的时间越长,则吞吐量越低
  • 暂停时间(Pause time):JVM垃圾回收过程当中有一个暂停期,在暂停期间,应用程序不能运行,暂停时间是暂停期的长度

      非常遗憾的是,一般这两个指标是相互冲突的,改善其中一个会影响到另外一个,根据情景的不同我们决定是优先考虑吞吐量还是暂停时间,对于需要实时响应的应用,我们需要优先考虑暂停时间,对于后台运行应用,我们需要优先考虑吞吐量。
      在考察各种垃圾回收器之前,我们需要了解一下几个重要的策略

  • 并行(Parallel):并行表示使用多个线程同时进行垃圾回收的工作,此策略一般会从同时改善暂停时间和吞吐量,在有多CPU内核的服务器上,这是基本上我们要使用的策略。
  • 并发(Concurrent):并行表示垃圾回收器的一些工作(譬如垃圾标记)与应用程序同时进行,这将更进一步缩短暂停时间,需要注意的是,同时垃圾回收器的复杂性会大大增大,基本上是会降低吞吐量,
  • 内存碎片处理:有不压缩、压缩和拷贝三种策略,从空间上讲,拷贝将花费更多的内存(譬如如上内存管理的Young Gen,需要维持一个额外的Suvivor空间),从时间上来讲,不压缩会减低创建对象时的内存分配效率,在垃圾回收上,拷贝策略会比压缩策略更高效。

      Sun JVM有4垃圾回收器:

  • Serial Collector:序列垃圾回收器,垃圾回收器对Young Gen和Tenured Gen都是使用单线的垃圾回收方式,对Young Gen,会使用拷贝策略避免内存碎片,对Old Gen,会使用压缩策略避免内存碎片。基本上,在对内核的服务器上应该避免使用这种方式。在JVM启动参数中使用-XX:+UseSerialGC启用Serial Collector。
  • Parallel Collector:并发垃圾回收器,垃圾回收器对Young Gen和Tenured Gen都是使用多线程并行垃圾回收的方式,对Young Gen,会使用拷贝策略避免内存碎片,对Old Gen,会使用压缩策略避免内存碎片。在JVM启动参数中使用-XX:+UseParallelGC启用Parallel Collector。
  • Parallel Compacting Collector:并行压缩垃圾回收器,与Parallel Collector垃圾回收类似,但对Tenured Gen会使用一种更有效的垃圾回收策略,此垃圾回收器在暂停时间上会更短。在JVM启动参数中使用-XX:+UseParallelOldGC启用Parallel Compacting Collector。
  • Concurrent Mark-Sweep (CMS) Collector:并发标志清除垃圾回收器,对Young Gen会使用与Parallel Collector同样的垃圾回收策略,对Tenured Gen,垃圾回收的垃圾标志线程与应用线程同时进行,而垃圾清除则需要暂停应用线程,但暂停时间会大大缩减,需要注意的是,由于垃圾回收过程更加复杂,会降低总体的吞吐量。

本文转载自:http://ayufox.iteye.com/blog/652205

CasparLi
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