JVM运行时数据分析（内存中堆、栈的分布情况）

JVM运行时数据

1. 结构图

2. Heap

Java堆是整个JVM共享的，堆的大小取决于配置项（-Xmx-Xms）来指定，堆的最大内存取决于操作系统和硬件环境，比如2G/32位系统，一般也就用800M左右，配多了操作系统会禁止JVM启动的。同时，堆空间并不需要物理上连续的空间，只要逻辑上连续即可。

堆空间主要分为2个区域，一个叫做Java堆，用于存放各种实例化对象，是垃圾回收机制重点关注的区域，因为对象的申请和释放非常频繁。另一个叫做方法区，又叫非堆，主要用于存放各种被虚拟机加载的信息，如类信息（类名、方法名、属性、接口、版本等）、常量、静态变量、即时编译后的代码等。

2.1 对象区Heap space

对象区又称为Java堆，是最大的一块内存，用于存放对象实例，几乎所有的对象都在这里分配内存，是GC重点管理的区域。

可以通过增加如下配置用于在内存溢出时dump出当前的内存堆转储快照：-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError

2.2 方法区PermGen space

又称为非堆，或者永久区，用于存放类相关信息、常量、静态变量、即时编译后的代码等数据。

3. Stack

栈是线程互相独立的，每个线程都有属于自己的栈。

栈中主要保存运行信息，比如压栈的情况，以及局部变量表，局部变量表的大小，在编译器就已经生成和确定。

此外，栈可以分为java虚拟机栈和本地方法栈，前者用于存放java的数据，后者用于存放JNI调用情况和数据，在hotspot虚拟机中，二者合二为一，并不做区分。

4. Direct memory

直接内存，为NIO服务，是直接向操作系统申请jvm以外的内存，供NIO使用，这些内存不受垃圾回收机制控制

5. 关于异常

	OutOfMemoryError	StackOverFlowError
	是否存在	出错场景	是否存在	出错场景
程序计数器	×	无	×	无
Java虚拟机栈/本地方法栈	√	栈空间局部变量太多，扩展内存失败	√	压栈太深，如错误的递归调用
Java堆	√	实例对象太多，且堆无法扩展	×
方法区，包括运行时常量池	√	加载的类太多，或常量太多，且空间无法扩展	×
直接内存	√	操作系统内存不足	×

6. jvm调优参数

JVM参数配置

1: heapsize
a:-Xmx<n>
指定 jvm 的最大 heap 大小 , 如 :-Xmx=2g

b:-Xms<n>
指定 jvm 的最小 heap 大小 , 如 :-Xms=2g ， 高并发应用， 建议和-Xmx一样， 防止因为内存收缩／突然增大带来的性能影响。

c:-Xmn<n>
指定 jvm 中 NewGeneration 的大小 , 如 :-Xmn256m。这个参数很影响性能，如果你的程序需要比较多的临时内存，建议设置到512M，如果用的少， 尽量降低这个数值， 一般来说128／256足以使用了。

d:-XX:PermSize=<n>
指定 jvm 中 PermGeneration 的最小值 , 如 :-XX:PermSize=32m。这个参数需要看你的实际情况，。可以通过jmap 命令看看到底需要多少。

e:-XX:MaxPermSize=<n>
指定 Perm Generation 的最大值 , 如:-XX:MaxPermSize=64m

f:-Xss<n>
指定线程桟大小 , 如 :-Xss128k， 一般来说，webx框架下的应用需要256K。 如果你的程序有大规模的递归行为，请考虑设置到512K／1M。这个需要全面的测试才能知道。不过，256K已经很大了。这个参数对性能的影响比较大的。

g:-XX:NewRatio=<n>
指定 jvm 中 OldGeneration heap size 与 New Generation 的比例 , 在使用 CMS GC 的情况下此参数失效 , 如 :-XX:NewRatio=2

h:-XX:SurvivorRatio=<n>
指 定 New Generation 中 Eden Space 与一个 SurvivorSpace 的 heap size 比例 ,-XX:SurvivorRatio=8, 那么在总共 New Generation 为 10m 的情况下 ,EdenSpace 为 8m

i:-XX:MinHeapFreeRatio=<n>
指定 jvm heap 在使用率小于 n 的情况下 ,heap 进行收缩,Xmx==Xms 的情况下无效 , 如 :-XX:MinHeapFreeRatio=30

j:-XX:MaxHeapFreeRatio=<n>
指定 jvm heap 在使用率大于 n 的情况下 ,heap 进行扩张,Xmx==Xms 的情况下无效 , 如 :-XX:MaxHeapFreeRatio=70

k:-XX:LargePageSizeInBytes=<n>
指定 Java heap 的分页页面大小 , 如:-XX:LargePageSizeInBytes=128m

2:garbage collector

a:-XX:+UseParallelGC
指 定在 New Generation 使用 parallelcollector, 并行收集 , 暂停 app threads, 同时启动多个垃圾回收 thread, 不能和 CMS gc 一起使用 . 系统吨吐量优先 , 但是会有较长长时间的 app pause, 后台系统任务可以使用此 gc

b:-XX:ParallelGCThreads=<n>
指定 parallelcollection 时启动的 thread 个数 , 默认是物理 processor 的个数 ,

c:-XX:+UseParallelOldGC
指定在 Old Generation 使用 parallelcollector

d:-XX:+UseParNewGC
指定在 New Generation 使用 parallelcollector, 是 UseParallelGC 的 gc 的升级版本 , 有更好的性能或者优点 , 可以和 CMS gc 一起使用

e:-XX:+CMSParallelRemarkEnabled
在使用 UseParNewGC 的情况下 , 尽量减少 mark 的时间

f:-XX:+UseConcMarkSweepGC
指 定在 Old Generation 使用 concurrentcmark sweep gc,gc thread 和 app thread 并行 ( 在 init-mark 和 remark 时 pause app thread). app pause 时间较短 , 适合交互性强的系统 , 如 web server

g:-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection
在使用 concurrent gc 的情况下 , 防止 memoryfragmention, 对 live object 进行整理 , 使 memory 碎片减少

h:-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=<n>
指示在 old generation 在使用了 n% 的比例后 , 启动 concurrentcollector, 默认值是 68, 如 :-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=70

i:-XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly
指示只有在 old generation 在使用了初始化的比例后concurrent collector 启动收集

3:others

a:-XX:MaxTenuringThreshold=<n>
指 定一个 object 在经历了 n 次 young gc 后转移到 oldgeneration 区 , 在 linux64 的 java6 下默认值是 15, 此参数对于 throughput collector 无效 , 如 :-XX:MaxTenuringThreshold=31

b:-XX:+DisableExplicitGC
禁止 java 程序中的 full gc,如 System.gc() 的调用. 最好加上么，防止程序在代码里误用了。对性能造成冲击。

c:-XX:+UseFastAccessorMethods
get,set 方法转成本地代码

d:-XX:+PrintGCDetails
打应垃圾收集的情况如 :
[GC15610.466: [ParNew: 229689K->20221K(235968K), 0.0194460 secs]1159829K->953935K(2070976K), 0.0196420 secs]

e:-XX:+PrintGCTimeStamps
打应垃圾收集的时间情况 , 如 :
[Times:user=0.09 sys=0.00, real=0.02 secs]

f:-XX:+PrintGCApplicationStoppedTime
打应垃圾收集时 , 系统的停顿时间 , 如 :
Totaltime for which application threads were stopped: 0.0225920 seconds

JVM参数设置大全
http://java.sun.com/javase/technologies/hotspot/vmoptions.jsp
JVM参数设置大全压缩版
http://blogs.sun.com/watt/resource/jvm-options-list.html

7. 其他知识点

7.1
关于动态向常量池中添加常量和String的intern()方法

常量池中的常量并非一定要预置在代码中，运行期间也可能将新的常量放入常量池中，String的intern()方法就是利用这个特性。

在JDK1.6中，intern()方法会把首次遇到的字符串实例复制到永久代中，返回的也是永久代中的字符串实例的引用，所以这个引入跟普通的stringBuffer生成的对象引用肯定是不一样的，即时文本内容一样。

7.2
何时会出现加载的类太多？

通常情况下，大量的JSP或者动态生成jsp的应用、基于OSGi的应用、动态代理（可以基于cglib，如spring
AOP）等，均会动态生成class字节码，导致大量的字节码被加载，可能造成永久去溢出