Sun jdk 1.6内存管理 -使用篇-毕玄

Sun JDK 1.6内存管理
使用篇
毕玄
2010-10、2010-11

目标
• 掌握Sun JDK内存区域是如何划分和使用的
• 掌握Sun JDK有哪些GC，怎么用，什么时候
触发
• 掌握OOM的解决方法
• 掌握如何监测GC的状况

内存管理
• Explicit (例如C)
– 分配内存：malloc
– 释放内存：free
• 优点
– 高效
• 缺点
– 开发成本高

内存管理
• Auto(例如Lisp、Java、.net、erLang)
– 语言本身来负责内存的分配和回收
• 优点
– 开发效率高
– 避免内存分配bug
• 缺点
– 不可预期的latency

内存管理
• Java
– Garbage Collector
• Memory Allocate
• Memory Free
– Garbage Collection
– Garbage: 没有被引用的对象
» 如忘记释放应该释放的
引用，就会
造成memory leak

Sun JDK Memory Area

-Xss

局部变量区本地方法栈
PC寄操作数栈 -XX:PermSize –

存器方法区 XX:MaxPermSize
栈帧

方法栈堆 -Xms -Xmx

备注：在Sun JDK中本地方法栈和方法栈是同一个，因此也可用-Xss控制

Sun JDK Memory Area
• 方法栈 & 本地方法栈
– 线程创建时产生，方法执行时生成栈帧；
• 方法区
– 存储类的元数据信息、常量等；
• 堆
– Java代码中所有的new操作；
• Native Memory(C Heap)
– Direct ByteBuffer、JNI、Compile、GC；

堆

-Xmn New Generation

Eden S0 S1 Old Generation
-XX:SurvivorRatio

备注：通常将对新生代进行的回收称为Minor GC或Young GC；对旧生代进行的回收称为Major GC，但由于
Major GC除并发GC外均需对整个堆以及持久代进行扫描和回收，因此又称为Full GC。

Garbage Collector
• Serial
• Parallel
– YGC: Parallel Scavenge(PS)
– FGC: Parallel MSC(PSOld),Parallel
Compacting(ParOld)
• Concurrent
– YGC: ParNew
– FGC: CMS,fail then Serial MSC

Garbage Collector - Serial
• Client模式下默认；
• 可用-XX:+UseSerialGC强制使用。
• 优点
– 对于Server应用而言，没看出有什么优点
• 缺点
– 慢，不能充分发挥硬件资源

• 内存回收触发机制
– YGC
• eden空间不足；
– FGC
• old空间不足；
• perm空间不足；
• 显示调用System.gc() ，包括RMI等的定时触发;
• YGC时的悲观策略；
• dump live的内存信息时(jmap –dump:live)。

• 怎么看有没有触发：jstat 或gc log
• Case Show!1

1. case请从这里下载

• 内存回收触发时发生了什么
– YGC
• 清空eden+from中所有no ref的对象占用的内存；
• 将eden+from中所有存活的对象copy到to中；
• 在这个过程中一些对象将晋升到old中；
– to放不下的；
– 存活次数超过tenuring threshold的。
• 重新计算Tenuring Threshold；
• 单线程做以上所有动作；
• 全过程暂停应用。

• 怎么看各个区域内存的变化：jstat –gcutil 或gc log
• Case Show!

– FGC
• 如配置了CollectGen0First，则先触发YGC；
• 清空heap中no ref的对象，permgen中已经被卸载的
classloader中加载的class的信息；
• 单线程做以上所有动作；
• 全过程暂停应用。

• Case Show!

• 细节参数
– -XX:SurvivorRatio=x，控制eden/s0/s1的大小；
– -XX:MaxTenuringThreshold，用于控制对象在新
生代存活的最大次数；
– -XX:PretenureSizeThreshold=x，控制超过多大字
节的对象就在old上分配；

• Case Show!

Garbage Collector - Parallel
• Server模式下默认；
– YGC: PS FGC: Parallel MSC
• 可用-XX:+UseParallelGC或-XX:+UseParallelOldGC
来强制指定；
– ParallelGC代表FGC为Parallel MSC
– ParallelOldGC代表FGC为Parallel Compacting
• 优点
– 高效；
• 缺点
– 当heap变大后，造成的暂停时间会变得比较长。

– YGC
– FGC
• old空间不足；
• perm空间不足；
• 显示调用System.gc()，包括RMI等的定时触发;
• YGC时的悲观策略；
– YGC前 & YGC后
• dump live的内存信息时(jmap –dump:live) 。

• Case Show!

– YGC
• 和Serial所作的动作基本相同，不同的为多线程在做
这些动作；
• 另一步不同的动作为在YGC的最后不仅重新计算
Tenuring Threshold，还会重新调整Eden和From的大
小。

• Case Show!

– FGC
• 如配置了ScavengeBeforeFullGC(默认)，则先触发YGC；
• MSC: 清空heap中no ref的对象，permgen中已经被卸载的
classloader中加载的class的信息，并进行压缩；
• Compacting: 清空heap中部分no ref的对象， permgen中已
经被卸载的classloader中加载的class的信息，并进行部分
压缩；
• 多线程做以上动作。

• Case Show!

• 细节参数
– -XX:SurvivorRatio=x，控制eden/s0/s1的大小，含义
为eden:survivor space；
– -XX:MaxTenuringThreshold，用于控制对象在新生代
存活的最大次数；
– -XX:-UseAdaptiveSizePolicy，去掉YGC后动态调整
eden、from以及tenuring threshold的动作；
– -XX:ParallelGCThreads，设置并行的线程数；

• Case Show!

Garbage Collector - Concurrent
• 可用-XX:+UseConcMarkSweepGC来强制指定；
• 优点
– 在对Old进行回收时，对应用造成的暂停时间非
常短，适合对latency要求高的应用；
• 缺点
– 内存碎片和浮动垃圾；
– Old区上的内存分配效率低；
– 回收的整个耗时比较长；
– 和应用争抢CPU；

– YGC
– CMS GC
• Old Gen的使用到达一定的比率，默认为92%；
• 配置了CMSClassUnloadingEnabled，且Perm Gen的使用到达一
定的比率，默认为92%；
• Hotspot自己根据估计决定是否要触发；
• 在配置了ExplicitGCInvokesConcurrent 的情况下显示调用了
System.gc。
– Full GC(Serial MSC)
• Promotion Failed 或 Concurrent Mode Failure时；
• Case Show!

– YGC
• 和Serial动作完全相同，只是改为了采用多线程；
– CMS GC
• old gen到达比率时只清除old gen中no ref的对象所占用的
空间；
• perm gen到达比率时只清除已被清除的classloader加载的
class信息；
– FGC
• 和Serial动作完全相同。
• Case Show!

• 细节参数
– -XX:CMSInitiatingOccupancyFraction，设置Old
Gen使用到达多少比率时触发；
– -XX:CMSInitiatingPermOccupancyFraction，设置
Perm Gen使用到达多少比率时触发；
– -XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly ，禁止
hotspot自行触发CMS GC；

• Case Show!

Garbage Collector - Summary
• import java.util.*;
• public class SummaryCase{
• public static void main(String[] args) {
• List<Object> caches=new ArrayList<Object>();
• for(int i=0;i<7;i++){
• caches.add(new byte[1024*1024*3]);
• }
• caches.clear();
• for(int i=0;i<2;i++){
• caches.add(new byte[1024*1024*3]);
• }
• }
• }
• 用以下两种参数执行，会执行几次minor gc和几次full gc呢？
• -Xms30m -Xmx30m -Xmn10m -XX:+UseParallelGC
• -Xms30m -Xmx30m -Xmn10m -XX:+UseSerialGC

Garbage Collector – Future
• Garbage First (G1)
– JDK 1.6 update 14 or JDK 7
– Few flags need to set
• -XX:MaxGCPauseMillis=100 -
XX:GCPauseIntervalMillis=6000

Memory Monitoring
• 内存使用情况
– Heap & PermGen
• jstat –gc or jstat –gcutil
• jmap –heap
– C Heap
• top or ps aux

Memory Monitoring
• 谁用了内存
– Heap
• jmap –histo
• jmap –dump,then mat
– C Heap
• google perftools

Memory Monitoring
• GC的状况
– YGC/FGC的频率、耗时、回收的效果
• jstat –gcutil
• -XX:+PrintGCDetails –XX:+PrintGCDateStamps –
Xloggc:<file>

常见问题
• OOM
– Cases Show!
1、java -Xms20m -Xmx20m -Xmn10m -XX:+UseParallelGC
com. bluedavy.oom.JavaHeapSpaceCase1

2、java -Xms20m -Xmx20m -Xmn10m
-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
com.bluedavy.oom.JavaHeapSpaceCase2

3、同上的启动参数执行com.bluedavy.oom.JavaHeapSpaceCase3

4、同上的启动参数执行com.bluedavy.oom.JavaHeapSpaceCase4

5、java -Xms1536m -Xmx1536m -Xss100m com.bluedavy.oom.CannotCreateThreadCase

6、java –Xmn10m –Xms1536m –Xmx1536m NativeMemoryOOMCase

常见问题
• OOM Solution Pattern
– Java Heap Space
• 是不是heap太小了呢？
• -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError;
• jmap –histo多看几次；
• jmap –dump；
• 再不行就人肉。
– Out of Swap
• 堆开太大了？
• google perftools
– unable to create new native thread
• 线程太多了？ -Xss太大了？
– PermGen Space
• permgen太小了？
• ClassLoader太多了？泄露？

常见问题
• Write OOM Friendly Code
– 限制List/Set/Map/StringBuilder等的大小；
– 避免死循环；

常见问题
• 长暂停
– 应用调优 or GC Tuning
• 详细请见调优篇。
• GC占了应用运行的很多时间
– 同上

• Case Show!

References
• Sun JDK Memory Management whitepaper
• 老外正在写的一个OOM系列的文章
• 两个OOM Cases排查过程的分享
• 一个GC频繁的Case

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