再也不用怕! 让你彻底搞明白Java内存分布

网友投稿 251 2023-01-10

再也不用怕! 让你彻底搞明白Java内存分布

一、堆内内存

堆内内存分为三大部分,年轻代 , 老年代 和 元空间,所以 堆内内存 = 年轻代 + 老年代 + 元空间,下面细聊下三部分

1.1 年轻代-Young Generation

存放的是new 生成的对象

年轻代是为了尽可能快速的回收掉那些生命周期短的对象

Eden

大部分对象在Eden区中生成

当Eden区满时,会做一次young gc, 依然存活的对象将被复制到Survivor区, 当一个Survivor 区满时, 此区的存活对象将被复制到另外一个Survivor区

Survivor(通常2个)

当两个 Survivor 区 都满时, 从第一个Survivor 区 被复制过来 且 依旧存活的 对象,超过一定年龄的会被复制到 老年代(Tenured)

Survivor 的两个区是对称的, 没有先后关系, 所有同一个区中可能同时存在从Eden复制过来的对象 和 从前一个 Survivor 复制过来的对象。

把age大于-XX:MaxTenuringThreshold的对象晋升到老年代;(对象每在Survivor区熬过一次,其age就增加一岁);

1.2 老年代 (Old Generation)

存放了在年轻代中经历了N次垃圾回收后仍存活的对象, 是一些生命周期较长的对象.

存放那些创建的时候占用空间比较大的对象,这些对象不经历eden,直接进入老年代,大对象(大小大于-XX:PretenureSizeThreshold的对象)

1.3 元数据(Meta space)

存放类的数据

存放静态文件, 如静态类和方法等。持久代对垃圾回收没有显著影响, 但是有些应用可能动态生成或者调用一些class, 比如Hibernate, Mybatis 等, 此时需要设置一个较大的持久代空间来存http://放这些运行过程中新增的类。

设置持久代大小参数: -XX:MetaspaceSize, -XX:MaxMetaspaceSize

1.4 总结

1、默认参数:

老年代占整个堆内存的2/3

年轻代占整个内存的1/3

Eden 区域占 整个年轻代的80%,From 和 To 两个生存者区域各占10%

2、新老年代相关jvm参数

-XX:NewRatio 设置新老年代比例,如-XX:NewRatio=5 代表 新老年代比例为1:5,新生代占用堆内存的1/6,老年代占用5/6;

-XX:SurvivorRatio 设置新生代中eden和两个2个Survivo区域大小的比例,如-XX:SurvivorRatio=8,则eden:s1:s2=8:1:1,默认比例就是为8:1:1.

3、young GC发生在新生代中,FUll GC 发生在整个堆空间中,一般是老年代空间不够用就会出发FULL GC

二、堆外内存

我们的游戏服务器使用的是netty,所以单说下netty,Netty的ByteBuffer采用DIRECT BUFFERS,使用堆外直接内存进行Socket读写,不需要进行字节缓冲区的二次拷贝,堆外内存的零拷贝.提升了效率。因为操作系统内核直接把数据写到堆外内存里,不需要像普通API一样,操作系统内核缓存一份,程序读的时候再复制一份到程序空间。

2.1 java中在堆外开辟内存的方法有两种

1.用DirectBufferByteBuffer.allocateDirect(size)

2.用JNI写java的c/c++扩展,在扩展里不牵扯jvm自己向系统搞内存出来。

2.2 使用堆外内存的优点

1.减少了垃圾回收因为垃圾回收会暂停其他的工作。

2.加快了复制的速度堆内在flush到远程时,会先复制到直接内存(非堆内存),然后在发送;而堆外内存相当于省略掉了这个工作。

2.3堆外内存的缺点

内存难以控制,使用了堆外内存就间接失去了JVM管理内存的可行性,改由自己来管理,当发生内存溢出时排查起来非常困难。

三、垃圾回收

3.1 垃圾回收(GC)

Minor GC

一般当新对象生成并且在Eden申请空间失败时就会触发MinorGC, 对Eden区域进行GC, 清除非存活对象, 并且把尚存活的对象移动到Survivor区, 然后整理两个Survivor区。

该方式的GC是对年轻代的Eden区进行,不会影响到年老代。

由于大部分对象是从Eden区开始的,  所以Eden区的GC会很频繁。

Major GC / Full GC

老年代(Tenured) 被写满

持久代(Permanent) 被写满

System.gc() 被显示调用

上一次GC之后Heap 的各域分配策略动态变化

对整个堆进行整理。

所消耗的时间较长, 所以要尽量减少 FullWMsdP GC 的次数

出现Full GC经常会伴随至少一次的Minor GC(不是绝对,Parallel Sacvenge收集器就可以选择设置Major GC策略);

Major GC速度一般比Minor GC慢10倍以上。

3.2 GC root

程序把所有的引用关系看作一张图,从一个节点GC ROOT开始,寻找对应的引用节点,找到这个节点以后,继续寻找这个节点的引用节点,当所有的引用节点寻找完毕之后,剩余的节点则被认为是没有被引用到的节点,即无用的节点,是需要释放内存的对象。

java中可作为GC Root的对象有

1.虚拟机栈中引用的对象(本地变量表)

2.方法区中静态属性引用的对象

3方法区中常量引用的对象

4.本地方法栈中引用的对象(Native对象)

3.3常用垃圾回收器

垃圾收集器就是内存回收的具体实现。下面介绍一下虚拟机提供的几种垃圾收集器

Serial收集器(复制算法)

新生代单线程收集器,标记和清理都是单线程,优点是简单高效。

Serial Old收集器(标记-整理算法)

老年代单线程收集器,SeWMsdPrial收集器的老年代版本。

ParNew收集器(停止-复制算法)

新生代收集器,可以认为是Serial收集器的多线程版本,在多核CPU环境下有着比Serial更好的表现。

Parallel Scavenge收集器(停止-复制算法)

并行收集器,追求高吞吐量,高效利用CPU。吞吐量一般为99%, 吞吐量= 用户线程时间/(用户线程时间+GC线程时间)。适合后台应用等对交互相应要求不高的场景。

Parallel Old收集器(停止-复制算法)

Parallel Scavenge收集器的老年代版本,并行收集器,吞吐量优先

cms(Concurrent Mark Sweep)收集器(标记-清理算法)

高并发、低停顿,追求最短GC回收停顿时间,cpu占用比较高,响应时间快,停顿时间短,多核cpu 追求高响应时间的选择

G1(Garbage-First)

现在最新的回收器,新生代和老年代通用

新生代收集器使用的收集器:Serial、PraNew、Parallel Scavenge

老年代收集器使用的收集器:Serial Old、Parallel Old、CMS

我们线上服务器使用的是G1 收集器

四、总结

上面列举了很多的内容,但是需要记住的下面几点就可以了

1、对象的迁移路径:出生在Eden,然后在Survivor 区域来回迁移,迁移一次一次增加一次年龄,年龄太大的直接进入老年代

   2、 Eden区域满了 产生 minor Gc

    老年代满了产生 full gc 

    3、记住回收器是执行gc 的,选择最新的G1回收器就好了

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