摘自:http://uule.iteye.com/blog/2114697
一、JVM内存模型及垃圾收集算法
1.根据Java虚拟机规范,JVM将内存划分为:
- New(年轻代)
- Tenured(年老代)
- 永久代(Perm)
其中New和Tenured属于堆内存,堆内存会从JVM启动参数(-Xmx:3G)指定的内存中分配,Perm不属于堆内存,有虚拟机直接分配,但可以通过-XX:PermSize -XX:MaxPermSize 等参数调整其大小。
- 年轻代(New):年轻代用来存放JVM刚分配的Java对象
- 年老代(Tenured):年轻代中经过垃圾回收没有回收掉的对象将被Copy到年老代
- 永久代(Perm):永久代存放Class、Method元信息,其大小跟项目的规模、类、方法的量有关,一般设置为128M就足够,设置原则是预留30%的空间。
New又分为几个部分:
- Eden:Eden用来存放JVM刚分配的对象
- Survivor1
- Survivro2:两个Survivor空间一样大,当Eden中的对象经过垃圾回收没有被回收掉时,会在两个Survivor之间来回Copy,当满足某个条件,比如Copy次数,就会被Copy到Tenured。显然,Survivor只是增加了对象在年轻代中的逗留时间,增加了被垃圾回收的可能性。
2.垃圾回收算法
垃圾回收算法可以分为三类,都基于标记-清除(复制)算法:
- Serial算法(单线程)
- 并行算法
- 并发算法
JVM会根据机器的硬件配置对每个内存代选择适合的回收算法,比如,如果机器多于1个核,会对年轻代选择并行算法,关于选择细节请参考JVM调优文档。
稍微解释下的是,并行算法是用多线程进行垃圾回收,回收期间会暂停程序的执行,而并发算法,也是多线程回收,但期间不停止应用执行。所以,并发算法适用于交互性高的一些程序。经过观察,并发算法会减少年轻代的大小,其实就是使用了一个大的年老代,这反过来跟并行算法相比吞吐量相对较低。
还有一个问题是,垃圾回收动作何时执行?
- 当年轻代内存满时,会引发一次普通GC,该GC仅回收年轻代。需要强调的时,年轻代满是指Eden代满,Survivor满不会引发GC
- 当年老代满时会引发Full GC,Full GC将会同时回收年轻代、年老代
- 当永久代满时也会引发Full GC,会导致Class、Method元信息的卸载
另一个问题是,何时会抛出OutOfMemoryException,并不是内存被耗空的时候才抛出
- JVM98%的时间都花费在内存回收
- 每次回收的内存小于2%
满足这两个条件将触发OutOfMemoryException,这将会留给系统一个微小的间隙以做一些Down之前的操作,比如手动打印Heap Dump。
二、内存泄漏及解决方法
1.系统崩溃前的一些现象:
- 每次垃圾回收的时间越来越长,由之前的10ms延长到50ms左右,FullGC的时间也有之前的0.5s延长到4、5s
- FullGC的次数越来越多,最频繁时隔不到1分钟就进行一次FullGC
- 年老代的内存越来越大并且每次FullGC后年老代没有内存被释放
之后系统会无法响应新的请求,逐渐到达OutOfMemoryError的临界值。
2.生成堆的dump文件
通过JMX的MBean生成当前的Heap信息,大小为一个3G(整个堆的大小)的hprof文件,如果没有启动JMX可以通过Java的jmap命令来生成该文件。
3.分析dump文件
下面要考虑的是如何打开这个3G的堆信息文件,显然一般的Window系统没有这么大的内存,必须借助高配置的Linux。当然我们可以借助X-Window把Linux上的图形导入到Window。我们考虑用下面几种工具打开该文件:
- Visual VM
- IBM HeapAnalyzer
- JDK 自带的Hprof工具
使用这些工具时为了确保加载速度,建议设置最大内存为6G。使用后发现,这些工具都无法直观地观察到内存泄漏,Visual VM虽能观察到对象大小,但看不到调用堆栈;HeapAnalyzer虽然能看到调用堆栈,却无法正确打开一个3G的文件。因此,我们又选用了Eclipse专门的静态内存分析工具:Mat。
4.分析内存泄漏
通过Mat我们能清楚地看到,哪些对象被怀疑为内存泄漏,哪些对象占的空间最大及对象的调用关系。针对本案,在ThreadLocal中有很多的JbpmContext实例,经过调查是JBPM的Context没有关闭所致。
另,通过Mat或JMX我们还可以分析线程状态,可以观察到线程被阻塞在哪个对象上,从而判断系统的瓶颈。
5.回归问题
Q:为什么崩溃前垃圾回收的时间越来越长?
A:根据内存模型和垃圾回收算法,垃圾回收分两部分:内存标记、清除(复制),标记部分只要内存大小固定时间是不变的,变的是复制部分,因为每次垃圾回收都有一些回收不掉的内存,所以增加了复制量,导致时间延长。所以,垃圾回收的时间也可以作为判断内存泄漏的依据
Q:为什么Full GC的次数越来越多?
A:因此内存的积累,逐渐耗尽了年老代的内存,导致新对象分配没有更多的空间,从而导致频繁的垃圾回收
Q:为什么年老代占用的内存越来越大?
A:因为年轻代的内存无法被回收,越来越多地被Copy到年老代
三、性能调优
除了上述内存泄漏外,我们还发现CPU长期不足3%,系统吞吐量不够,针对8core×16G、64bit的Linux服务器来说,是严重的资源浪费。
在CPU负载不足的同时,偶尔会有用户反映请求的时间过长,我们意识到必须对程序及JVM进行调优。从以下几个方面进行:
- 线程池:解决用户响应时间长的问题
- 连接池
- JVM启动参数:调整各代的内存比例和垃圾回收算法,提高吞吐量
- 程序算法:改进程序逻辑算法提高性能
1.Java线程池(java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor)
大多数JVM6上的应用采用的线程池都是JDK自带的线程池,之所以把成熟的Java线程池进行罗嗦说明,是因为该线程池的行为与我们想象的有点出入。Java线程池有几个重要的配置参数:
- corePoolSize:核心线程数(最新线程数)
- maximumPoolSize:最大线程数,超过这个数量的任务会被拒绝,用户可以通过RejectedExecutionHandler接口自定义处理方式
- keepAliveTime:线程保持活动的时间
- workQueue:工作队列,存放执行的任务
Java线程池需要传入一个Queue参数(workQueue)用来存放执行的任务,而对Queue的不同选择,线程池有完全不同的行为: