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JVM 堆内存和非堆内存

来源::网络整理 | 作者:管理员 | 本文已影响

原文出处: xstarcd

堆和非堆内存

按照官方的说法:“Java 虚拟机具有一个堆(Heap),堆是运行时数据区域,所有类实例和数组的内存均从此处分配。堆是在 Java 虚拟机启动时创建的。”“在JVM中堆之外的内存称为非堆内存(Non-heap memory)”。

JVM主要管理两种类型的内存:堆和非堆。

Heap memory Code Cache
Eden Space
Survivor Space
Tenured Gen
non-heap memory Perm Gen
native heap?(I guess)

堆内存

Java 虚拟机具有一个堆,堆是运行时数据区域,所有类实例和数组的内存均从此处分配。堆是在 Java 虚拟机启动时创建的。对象的堆内存由称为垃圾回收器的自动内存管理系统回收。

堆的大小可以固定,也可以扩大和缩小。堆的内存不需要是连续空间。

非堆内存

Java 虚拟机管理堆之外的内存(称为非堆内存)。

Java 虚拟机具有一个由所有线程共享的方法区。方法区属于非堆内存。它存储每个类结构,如运行时常数池、字段和方法数据,以及方法和构造方法的代码。它是在 Java 虚拟机启动时创建的。

方法区在逻辑上属于堆,但 Java 虚拟机实现可以选择不对其进行回收或压缩。与堆类似,方法区的大小可以固定,也可以扩大和缩小。方法区的内存不需要是连续空间。

除了方法区外,Java 虚拟机实现可能需要用于内部处理或优化的内存,这种内存也是非堆内存。例如,JIT 编译器需要内存来存储从 Java 虚拟机代码转换而来的本机代码,从而获得高性能。

几个基本概念

PermGen space:全称是Permanent Generation space,即永久代。就是说是永久保存的区域,用于存放Class和Meta信息,Class在被Load的时候被放入该区域,GC(Garbage Collection)应该不会对PermGen space进行清理,所以如果你的APP会LOAD很多CLASS的话,就很可能出现PermGen space错误。

Heap space:存放Instance。

Java Heap分为3个区,Young即新生代,Old即老生代和Permanent。

Young保存刚实例化的对象。当该区被填满时,GC会将对象移到Old区。Permanent区则负责保存反射对象。

堆内存分配

JVM初始分配的堆内存由-Xms指定,默认是物理内存的1/64;

JVM最大分配的堆内存由-Xmx指定,默认是物理内存的1/4。

默认空余堆内存小于40%时,JVM就会增大堆直到-Xmx的最大限制;

空余堆内存大于70%时,JVM会减少堆直到-Xms的最小限制。

因此服务器一般设置-Xms、-Xmx 相等以避免在每次GC 后调整堆的大小。

说明:如果-Xmx 不指定或者指定偏小,应用可能会导致java.lang.OutOfMemory错误,此错误来自JVM,不是Throwable的,无法用try…catch捕捉。

非堆内存分配

JVM使用-XX:PermSize设置非堆内存初始值,默认是物理内存的1/64;

由XX:MaxPermSize设置最大非堆内存的大小,默认是物理内存的1/4。

还有一说:MaxPermSize缺省值和-server -client选项相关,-server选项下默认MaxPermSize为64m,-client选项下默认MaxPermSize为32m。这个我没有实验。

XX:MaxPermSize设置过小会导致java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space 就是内存益出。

为什么会内存益出:

这一部分内存用于存放Class和Meta的信息,Class在被 Load的时候被放入PermGen space区域,它和存放Instance的Heap区域不同。

GC(Garbage Collection)不会在主程序运行期对PermGen space进行清理,所以如果你的APP会LOAD很多CLASS 的话,就很可能出现PermGen space错误。

这种错误常见在web服务器对JSP进行pre compile的时候。

JVM内存限制(最大值)

首先JVM内存限制于实际的最大物理内存,假设物理内存无限大的话,JVM内存的最大值跟操作系统有很大的关系。简单的说就32位处理器虽然可控内存空间有4GB,但是具体的操作系统会给一个限制,这个限制一般是2GB-3GB(一般来说Windows系统下为1.5G-2G,Linux系统下为2G-3G),而64bit以上的处理器就不会有限制了。

为什么有的机器我将-Xmx和-XX:MaxPermSize都设置为512M之后Eclipse可以启动,而有些机器无法启动?

通过上面对JVM内存管理的介绍我们已经了解到JVM内存包含两种:堆内存和非堆内存,另外JVM最大内存首先取决于实际的物理内存和操作系统。所以说设置VM参数导致程序无法启动主要有以下几种原因:

参数中-Xms的值大于-Xmx,或者-XX:PermSize的值大于-XX:MaxPermSize;

-Xmx的值和-XX:MaxPermSize的总和超过了JVM内存的最大限制,比如当前操作系统最大内存限制,或者实际的物理内存等等。说到实际物理内存这里需要说明一点的是,如果你的内存是1024MB,但实际系统中用到的并不可能是1024MB,因为有一部分被硬件占用了。

如果你有一个双核的CPU,也许可以尝试这个参数: -XX:+UseParallelGC 让GC可以更快的执行。(只是JDK 5里对GC新增加的参数)

如果你的WEB APP下都用了大量的第三方jar,其大小超过了服务器jvm默认的大小,那么就会产生内存益出问题了。解决方法: 设置MaxPermSize大小。

增加服务器启动的JVM参数设置: -Xms128m -Xmx256m -XX:PermSize=128M -XX:MaxNewSize=256m -XX:MaxPermSize=256m

如tomcat,修改TOMCAT_HOME/bin/catalina.sh,在echo “Using CATALINA_BASE: $CATALINA_BASE”上面加入以下行:JAVA_OPTS=”-server -XX:PermSize=64M -XX:MaxPermSize=128m

建议:将相同的第三方jar文件移置到tomcat/shared/lib目录下,这样可以减少jar 文档重复占用内存

JVM内存设置参数

内存设置参数

设置项 说明

-Xms512m 表示JVM初始分配的堆内存大小为512m(JVM Heap(堆内存)最小尺寸,初始分配)

-Xmx1024m JVM最大允许分配的堆内存大小为1024m,按需分配(JVM Heap(堆内存)最大允许的尺寸,按需分配)

-XX:PermSize=512M JVM初始分配的非堆内存

-XX:MaxPermSize=1024M JVM最大允许分配的非堆内存,按需分配

-XX:NewSize/-XX:MaxNewSize 定义YOUNG段的尺寸,NewSize为JVM启动时YOUNG的内存大小;

MaxNewSize为最大可占用的YOUNG内存大小。

-XX:SurvivorRatio 设置YOUNG代中Survivor空间和Eden空间的比例

说明:

如果-Xmx不指定或者指定偏小,应用可能会导致java.lang.OutOfMemory错误,此错误来自JVM不是Throwable的,无法用try…catch捕捉。

PermSize和MaxPermSize指明虚拟机为java永久生成对象(Permanate generation)如,class对象、方法对象这些可反射(reflective)对象分配内存限制,这些内存不包括在Heap(堆内存)区之中。

-XX:MaxPermSize分配过小会导致:java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space。

MaxPermSize缺省值和-server -client选项相关:-server选项下默认MaxPermSize为64m、-client选项下默认MaxPermSize为32m。

申请一块内存的过程

JVM会试图为相关Java对象在Eden中初始化一块内存区域

当Eden空间足够时,内存申请结束。否则到下一步

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

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

当OLD区空间不够时,JVM会在OLD区进行完全的垃圾收集(0级)

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”


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