JVM内存模型深度剖析与优化

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结构图

image.png 注：蓝色为线程私有，黄色为线程共享

栈

重要特性

  • 线程私有
  • 先进后出

图例

image.png

概念

栈帧

栈帧是用于支持虚拟机进行方法调用和方法执行的数据结构。栈帧存储了方法的局部变量表、操作数栈、动态连接和方法返回地址等信息。每一个方法从调用至执行完成的过程，都对应着一个栈帧在虚拟机栈里从入栈到出栈的过程。

局部变量表

它是一组变量值存储空间，用于存放方法参数和方法内定义的局部变量。

操作数栈

操作数栈在方法执行期间用于存储操作数，并在执行指令时作为输入和输出数据的来源。

动态链接

将符号引用转为直接引用

方法出口

当一个方法开始执行时，可能有两种方式退出该方法：

  • 正常完成出口
  • 异常完成出口

无论方法采用何种方式退出，在方法退出后都需要返回到方法被调用的位置，程序才能继续执行，方法返回时可能需要在当前栈帧中保存一些信息，用来帮他恢复它的上层方法执行状态。

本地方法栈

用于支持native方法的执行。在Java HotSpot虚拟机中，它与Java虚拟机栈合并。

堆

由年轻代、老年代组成（1:2，可调）。

概念

年轻代

默认占三分之一，包含Eden区和幸存1区和2区（8:1:1）。

Eden区

默认开始存放位置

幸存区

当执行minor gc（STW时间短）时，会将不可回收对象放到幸存区（gcroot引用的）分代+1，大的直接放在老年代。

老年代

默认占三分之二，分代次数多的（默认为15次）或者内存多的会移到老年代。

当老年代满的时候，会触发full gc（STW时间长,重点优化对象）,尝试回收，如果发现仍然回收不了最终触发OOM（严重）。

方法区（元空间）

使用直接内存，常量+静态变量+类信息

JVM内存参数设置

image.png

示例：java -Xms2048M -Xmx2048M -Xmn1024M -Xss512k -XX:MetaspaceSize=256M -XX:MaxMetaspaceSize=256M -jar xxx.jar

栈参数设置

默认为1M,一般设置为512k或1M就可以了。

-Xss设置的越小，对JVM来说能开启的线程数越多。

元空间参数设置

关于元空间的JVM参数有两个: -XX:MetaspaceSize=N和-XX:MaxMetaspaceSize=N，对于64位JVM来说，元空间的默认初始大小是21MB，默认的元空间的最大值是无限

-XX: MaxMetaspaceSize: 设置元空间最大值，默认是-1，即不限制，或者说只受限于本地内存大小。

-XX:MetaspaceSize指定元空间的初始空间大小，以字节为单位，默认是21M，达到该值就会发 进行类型卸载，同时收集器会对该值进行调整:如果释放了大量的空间，就适当降低该值，如果释放了很少的空间，那么在不超过-XX: MaxMetaspaceSize(如果设置了的话) 的情况下，适当提高该值。

由于调整元空间的大小需要Full GC，这是非常昂贵的操作，如果应用在启动的时候发生大量Full GC，通常都是由于永代或元空间发生了大小调整，基于这种情况，一般建议在VM参数中将MetaspaceSize和MaxMetaspaceSize设置成一样的值，并设置得比初始值要大，对于8G物理内存的机器来说，一般我会将这两个值都设置为256M

优化案例

每秒产生60MB对象，并在1S后变为垃圾对象。 image.png 如上图所示，就会导致垃圾对象占用老年代导致频繁full gc的情况，这个时候就要通过-Xmn参数扩大年轻代，或扩大幸存区。

优化后效果：

image.png 当然上述只供参考，实际要根据真实项目来，并大量测试。

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