本文主要内容:
零、在 IDE 的后台打印 GC 日志:
既然学习 JVM,阅读 GC 日志是处理 Java 虚拟机内存问题的基础技能,它只是一些人为确定的规则,没有太多技术含量。
既然如此,那么在 IDE 的控制台打印 GC 日志是必不可少的了。现在就告诉你怎么打印。
(1)如果你用的是 Eclipse,打印 GC 日志的操作如下:
在上图的箭头处加上 - XX:+PrintGCDetails 这句话。于是,运行程序后,GC 日志就可以打印出来了:
(2)如果你用的是 IntelliJ IDEA,打印 GC 日志的操作如下:
在上图的箭头处加上 - XX:+PrintGCDetails 这句话。于是,运行程序后,GC 日志就可以打印出来了:
当然了,光有 - XX:+PrintGCDetails 这一句参数肯定是不够的,下面我们详细介绍一下更多的参数配置。
一、Trace 跟踪参数:
1、打印 GC 的简要信息:
- -verbose:gc
- -XX:+printGC
解释:可以打印 GC 的简要信息。比如:
[GC 4790K->374K(15872K), 0.0001606 secs]
[GC 4790K->374K(15872K), 0.0001474 secs]
[GC 4790K->374K(15872K), 0.0001563 secs]
[GC 4790K->374K(15872K), 0.0001682 secs]
上方日志的意思是说,GC 之前,用了 4M 左右的内存,GC 之后,用了 374K 内存,一共回收了将近 4M。内存大小一共是 16M 左右。
2、打印 GC 的详细信息:
- -XX:+PrintGCDetails
解释:打印 GC 详细信息。
- -XX:+PrintGCTimeStamps
解释:打印 CG 发生的时间戳。
理解 GC 日志的含义:
例如下面这段日志:
[GC[DefNew: 4416K->0K(4928K), 0.0001897 secs] 4790K->374K(15872K), 0.0002232 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]
上方日志的意思是说:这是一个新生代的 GC。方括号内部的 "4416K->0K(4928K)" 含义是:"GC 前该内存区域已使用容量 ->GC 后该内存区域已使用容量(该内存区域总容量)"。而在方括号之外的"4790K->374K(15872K)" 表示 "GC 前 Java 堆已使用容量 ->GC 后 Java 堆已使用容量(Java 堆总容量)"。
再往后看,"0.0001897 secs" 表示该内存区域 GC 所占用的时间,单位是秒。
再比如下面这段 GC 日志:
上图中,我们先看一下用红框标注的 "[0x27e80000, 0x28d80000, 0x28d80000)" 的含义,它表示新生代在内存当中的位置:第一个参数是申请到的起始位置,第二个参数是申请到的终点位置,第三个参数表示最多能申请到的位置。上图中的例子表示新生代申请到了 15M 的控件,而这个 15M 是等于:(eden space 的 12288K)+(from space 的 1536K)+(to space 的 1536K)。
疑问:分配到的新生代有 15M,但是可用的只有 13824K,为什么会有这个差异呢?等我们在后面的文章中学习到了 GC 算法之后就明白了。
3、指定 GC log 的位置:
- -Xloggc:log/gc.log
解释:指定 GC log 的位置,以文件输出。帮助开发人员分析问题。
- -XX:+PrintHeapAtGC
解释:每一次 GC 前和 GC 后,都打印堆信息。
例如:
上图中,红框部分正好是一次 GC,红框部分的前面是 GC 之前的日志,红框部分的后面是 GC 之后的日志。
- -XX:+TraceClassLoading
解释:监控类的加载。
例如:
- -XX:+PrintClassHistogram
解释:按下 Ctrl+Break 后,打印类的信息。
例如:
二、堆的分配参数:
1、-Xmx –Xms:指定最大堆和最小堆
举例、当参数设置为如下时:
- -Xmx20m -Xms5m
然后我们在程序中运行如下代码:
- System.out.println("Xmx=" + Runtime.getRuntime().maxMemory() / 1024.0 / 1024 + "M"); //系统的最大空间
- System.out.println("free mem=" + Runtime.getRuntime().freeMemory() / 1024.0 / 1024 + "M"); //系统的空闲空间
- System.out.println("total mem=" + Runtime.getRuntime().totalMemory() / 1024.0 / 1024 + "M"); //当前可用的总空间
运行效果:
保持参数不变,在程序中运行如下代码:(分配 1M 空间给数组)
- byte[] b = new byte[1 * 1024 * 1024];
- System.out.println("分配了1M空间给数组");
- System.out.println("Xmx=" + Runtime.getRuntime().maxMemory() / 1024.0 / 1024 + "M"); //系统的最大空间
- System.out.println("free mem=" + Runtime.getRuntime().freeMemory() / 1024.0 / 1024 + "M"); //系统的空闲空间
- System.out.println("total mem=" + Runtime.getRuntime().totalMemory() / 1024.0 / 1024 + "M");
运行效果:
注:Java 会尽可能将 total mem 的值维持在最小堆。
保持参数不变,在程序中运行如下代码:(分配 10M 空间给数组)
- byte[] b = new byte[10 * 1024 * 1024];
- System.out.println("分配了10M空间给数组");
- System.out.println("Xmx=" + Runtime.getRuntime().maxMemory() / 1024.0 / 1024 + "M"); //系统的最大空间
- System.out.println("free mem=" + Runtime.getRuntime().freeMemory() / 1024.0 / 1024 + "M"); //系统的空闲空间
- System.out.println("total mem=" + Runtime.getRuntime().totalMemory() / 1024.0 / 1024 + "M"); //当前可用的总空间
运行效果:
如上图红框所示:此时,total mem 为 7M 时已经不能满足需求了,于是 total mem 涨成了 16.5M。
保持参数不变,在程序中运行如下代码:(进行一次 GC 的回收)
- System.gc();
- System.out.println("Xmx=" + Runtime.getRuntime().maxMemory() / 1024.0 / 1024 + "M"); //系统的最大空间
- System.out.println("free mem=" + Runtime.getRuntime().freeMemory() / 1024.0 / 1024 + "M"); //系统的空闲空间
- System.out.println("total mem=" + Runtime.getRuntime().totalMemory() / 1024.0 / 1024 + "M"); //当前可用的总空间
运行效果:
问题 1: -Xmx(最大堆空间)和 –Xms(最小堆空间)应该保持一个什么关系,可以让系统的性能尽可能的好呢?
问题 2:如果你要做一个 Java 的桌面产品,需要绑定 JRE,但是 JRE 又很大,你如何做一下 JRE 的瘦身呢?
2、-Xmn、-XX:NewRatio、-XX:SurvivorRatio:
设置新生代大小
新生代(eden+2*s)和老年代(不包含永久区)的比值
例如:4,表示新生代: 老年代 = 1:4,即新生代占整个堆的 1/5
设置两个 Survivor 区和 eden 的比值
例如:8,表示两个 Survivor:eden=2:8,即一个 Survivor 占年轻代的 1/10
现在运行如下这段代码:
- public class JavaTest {
- public static void main(String[] args) {
- byte[] b = null;
- for (int i = 0; i < 10; i++)
- b = new byte[1 * 1024 * 1024];
- }
- }
我们通过设置不同的 jvm 参数,来看一下 GC 日志的区别。
(1)当参数设置为如下时:(设置新生代为 1M,很小)
- -Xmx20m -Xms20m -Xmn1m -XX:+PrintGCDetails
运行效果:
总结:
没有触发 GC
由于新生代的内存比较小,所以全部分配在老年代。
(2)当参数设置为如下时:(设置新生代为 15M,足够大)
- -Xmx20m -Xms20m -Xmn15m -XX:+PrintGCDetails
运行效果:
上图显示:
(3)当参数设置为如下时:(设置新生代为 7M,不大不小)
- -Xmx20m -Xms20m –Xmn7m -XX:+PrintGCDetails
运行效果:
总结:
进行了 2 次新生代 GC
s0 s1 太小,需要老年代担保
(4)当参数设置为如下时:(设置新生代为 7M,不大不小;同时,增加幸存代大小)
- -Xmx20m -Xms20m -Xmn7m -XX:SurvivorRatio=2 -XX:+PrintGCDetails
运行效果:
总结:
进行了至少 3 次新生代 GC
s0 s1 增大
(5)当参数设置为如下时:
- -Xmx20m -Xms20m -XX:NewRatio=1
- -XX:SurvivorRatio=2 -XX:+PrintGCDetails
运行效果:
(6)当参数设置为如下时: 和上面的(5)相比,适当减小幸存代大小,这样的话,能够减少 GC 的次数
- -Xmx20m -Xms20m -XX:NewRatio=1
- -XX:SurvivorRatio=3 -XX:+PrintGCDetails
3、-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError、-XX:+HeapDumpPath
OOM 时导出堆到文件
根据这个文件,我们可以看到系统 dump 时发生了什么。
导出 OOM 的路径
例如我们设置如下的参数:
- -Xmx20m -Xms5m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:HeapDumpPath=d:/a.dump
上方意思是说,现在给堆内存最多分配 20M 的空间。如果发生了 OOM 异常,那就把 dump 信息导出到 d:/a.dump 文件中。
然后,我们执行如下代码:
- Vector v = new Vector();
- for (int i = 0; i < 25; i++)
- v.add(new byte[1 * 1024 * 1024]);
上方代码中,需要利用 25M 的空间,很显然会发生 OOM 异常。现在我们运行程序,控制台打印如下:
现在我们去 D 盘看一下 dump 文件:
上图显示,一般来说,这个文件的大小和最大堆的大小保持一致。
我们可以用 VisualVM 打开这个 dump 文件。
注:关于 VisualVM 的使用,可以参考下面这篇博客:
使用 VisualVM 进行性能分析及调优:
或者使用 Java 自带的 Java VisualVM 工具也行:
上图中就是 dump 出来的文件,文件中可以看到,一共有 19 个 byte 已经被分配了。
4、-XX:OnOutOfMemoryError:
在 OOM 时,执行一个脚本。
可以在 OOM 时,发送邮件,甚至是重启程序。
例如我们设置如下的参数:
- - XX: OnOutOfMemoryError = D: /tools/jdk1.7_40 / bin / printstack.bat % p //p代表的是当前进程的pid
上方参数的意思是说,执行 printstack.bat 脚本,而这个脚本做的事情是:D:/tools/jdk1.7_40/bin/jstack -F %1 > D:/a.txt,即当程序 OOM 时,在 D:/a.txt 中将会生成线程的 dump。
5、堆的分配参数总结:
6、永久区分配参数:
设置永久区的初始空间和最大空间。也就是说,jvm 启动时,永久区一开始就占用了 PermSize 大小的空间,如果空间还不够,可以继续扩展,但是不能超过 MaxPermSize,否则会 OOM。
他们表示,一个系统可以容纳多少个类型
代码举例:
我们知道,使用 CGLIB 等库的时候,可能会产生大量的类,这些类,有可能撑爆永久区导致 OOM。于是,我们运行下面这段代码:
- for(int i=0;i<100000;i++){
- CglibBean bean = new CglibBean("geym.jvm.ch3.perm.bean"+i,new HashMap());
- }
上面这段代码会在永久区不断地产生新的类。于是,运行效果如下:
总结:
如果堆空间没有用完也抛出了 OOM,有可能是永久区导致的。
堆空间实际占用非常少,但是永久区溢出 一样抛出 OOM。
三、栈的分配参数:
1、Xss:
注:栈空间是每个线程私有的区域。栈里面的主要内容是栈帧,而栈帧存放的是局部变量表,局部变量表的内容是:局部变量、参数。
我们来看下面这段代码:(没有出口的递归调用)
- public class TestStackDeep {
- private static int count = 0;
- public static void recursion(long a, long b, long c) {
- long e = 1,
- f = 2,
- g = 3,
- h = 4,
- i = 5,
- k = 6,
- q = 7,
- x = 8,
- y = 9,
- z = 10;
- count++;
- recursion(a, b, c);
- }
- public static void main(String args[]) {
- try {
- recursion(0L, 0L, 0L);
- } catch(Throwable e) {
- System.out.println("deep of calling = " + count);
- e.printStackTrace();
- }
- }
- }
上方这段代码是没有出口的递归调用,肯定会出现 OOM 的。
如果设置栈大小为 128k:
- -Xss128K
运行效果如下:(方法被调用了 294 次)
如果设置栈大小为 256k:(方法被调用 748 次)
意味着函数调用的次数太深,像这种递归调用就是个典型的例子。
总结:
我们在本文中介绍了 jvm 的一些最基本的参数,还有很多参数(如 GC 参数等)将在后续的系列文章中进行介绍。我们将在接下来的文章中介绍 GC 算法。
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