下面有必要介绍一下JVM内存分配机制和GC机制:
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Jvm把内存分为两大块,一个是none heap和 heap,也就是:永久存储区(Permanent Space)和堆空间(The Heap Space)。 其中堆空间又分为新生区(Young (New) generation space)和养老区(Tenure (Old) generation space),新生区又分为伊甸园(Eden space),幸存者0区(Survivor 0 space)和幸存者1区(Survivor 1 space)。具体分区如下图:
永久存储区(Permanent Space):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(The Heap Space):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) generation space):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(Eden space):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(Survivor 0 space)和幸存者1区(Survivor1 space):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) generation space):用于保存从新生区筛选出来的JAVA对象。
垃圾回收描述:
垃圾回收分多级,0级为全部(Full)的垃圾回收,会回收OLD段中的垃圾;1级或以上为部分垃圾回收,只会回收Young中的垃圾,内存溢出通常发生于OLD段或Perm段垃圾回收后,仍然无内存空间容纳新的Java对象的情况。
当一个URL被访问时,内存申请过程如下:
A. JVM会试图为相关Java对象在Eden中初始化一块内存区域
B. 当Eden空间足够时,内存申请结束。否则到下一步
C. JVM试图释放在Eden中所有不活跃的对象(这属于1或更高级的垃圾回收);释放后若Eden空间仍然不足以放入新对象,则试图将部分Eden中活跃对象放入Survivor区/OLD区
D. Survivor区被用来作为Eden及OLD的中间交换区域,当OLD区空间足够时,Survivor区的对象会被移到Old区,否则会被保留在Survivor区
E. 当OLD区空间不够时,JVM会在OLD区进行完全的垃圾收集(0级)
F. 完全垃圾收集后,若Survivor及OLD区仍然无法存放从Eden复制过来的部分对象,导致JVM无法在Eden区为新对象创建内存区域,则出现”out of memory错误”
对象衰老过程:
1. young generation的内存,由一块Eden和两块Survivor Space构成。新创建的对象的内存都分配自eden。两块Survivor Space总有会一块是空闲的,用作copying collection的目标空间。Minor collection的过程就是将eden和在用survivor space中的活对象copy到空闲survivor space中。所谓survivor,也就是大部分对象在Eden出生后,根本活不过一次GC。对象在young generation里经历了一定次数的minor collection后,年纪大了,就会被移到old generation中,称为tenuring。
2. 剩余内存空间不足会触发GC,如eden空间不够了就要进行minor collection,old generation空间不够要进行major collection,permanent generation空间不足会引发Full GC。
那么如何从jstat的输出来诊断应用程序是否有内存泄露的问题呢?下面列出几个经验总结*(其实这才是本文的重点):*
如何判断应用程序是否有内存的问题:
1. Full GC的频率,时长和效果: 如果Full GC频率较高,比如数秒一次,那么此时程序可能就已经出问题了,因为jvm在Full GC的时候是不响应外部请求的。
如果Full GC时间较长,比如持续数秒,那么此时程序可能就已经出问题了,因为jvm在Full GC的时候是不响应外部请求的。
如果Full GC之后old 区内存没有显著增加,那么程序很可能有内存泄露问题,并且不久将来可能出现outofmemory异常。
如果young gc和full gc能够正常发生,且都能有效回收内存,常驻内存区变化不明显,则说明java内存释放情况正常,垃圾回收及时,java内存泄露的几率就会大大降低。但也不能说明一定没有内存泄露。
2. GC的频率,时长和效果: 如果JVM进行内存回收的频率非常高,比如几乎每数秒中就有一次,每次回收的时间为数秒钟;并且,通过输出还发现每次回收释放的内存非常有限,大多数对象都无法回收。这种现象很大程度上暗示着内存泄漏。(此时可以用“jmap”来获得当前的一个内存映象,看看哪些对象导致这个问题来找出原因)
如果每次GC时间特别长,比如说数十秒,那这种现象很大程度上暗示着内存泄漏。(内存中对象太多,导致遍历时间太长,有时候不好的缓存机制会造成这样的问题)
3. 常驻内存区(P)的使用率: 常驻内存如果在应用程序稳定运行较长一段时间后还在持续增长,或者在某段某几段时刻有突变,则有可能有内存问题。(当然很大可能是jvm/app server配置问题) 如果P始终停留在某个值,说明常驻内存没有突变,比较正常。