JVM的內存優化

關於java.lang.OutOfMemoryError:Java Heap Space

當一個Java應用程序在對大批量數據進行操作時，JVM很容易拋出java.lang.outOfMemoryError:Java Heap Space 的錯誤，即堆棧中的內存用光。

 

 

產生OutOfMemoryError的原因

JVM拋出這種錯誤的原因，一是程序代碼本身不夠嚴謹，產生大量的垃圾，甚至因對象使用完沒有立即給它的引用賦空值，導致對象在內存堆積而無法釋放（在循環語句中特別如此），這中錯誤是可以避免的；二是JVM分配的內存值相對過少，導致Java程序無法運行。

 

針對原因一，由於jvm產生的垃圾是由我們所寫的代碼產生的，質量好的代碼產生的垃圾少，相反就會產生很多垃圾。由於jvm的最大內存不能無限增大，故增大jvm的最大內存應該是在代碼已經達到很優化時才實施的，所以優化程序纔是我們最先要做的。

如何優化程序：

第一，避免死循環。仔細檢查程序，防止出現死循環，這是比較容易檢查的。

第二，可以適當手動回收垃圾，即使調用System.gc()或Runtime.gc()。

第三，應該及時釋放種資源：內存, 數據庫的各種連接。釋放資源的時候不能依賴於java的垃圾自動回收機制，最好也不要用finalize方法，因爲無用單元回收不是一個完全可以確定的過程，作爲低優先級進程，往往是系統沒有內存時才調用垃圾回收進程。

 

針對原因二，應增加JVM的內存大小。JVM運行時候佔用一定的內存，其大小是有限定的，如果程序在運行時JVM佔用的內存大於某個限度，則會產生內存益處，也就是java.lang.outofmemoryerror 。

 

 

 

增加JVM的內存需要設置一些參數

一般來講，設置JVM的堆棧內存會涉及到下面四個參數：

-Xmx     設置Java Heap最大值，如-Xmx128m ，默認值爲物理內存的1/4，最佳設值應該視物理內存大小及計算機內其他內存開銷而定；

-Xms     設置Java Heap初始值，如-Xms64m ， Server端JVM最好將-Xms和-Xmx設爲相同值，開發測試機JVM可以保留默認值；

-Xmn     設置Java Heap Young區大小，如-Xmn32m ， 不熟悉最好保留默認值；

- Xss      設置每個線程的Stack大小，如-Xss16m ， 不熟悉最好保留默認值；

還有兩個參數是跟非堆棧內存有關的：

-XX:PermSize             設置非堆內存初始大小，如-XX:PermSize=56m，默認是物理內存的1/6 ；

-XX:MaxPermSize       設置最大非堆內存的大小，如-XX:MaxPermSize=128m，默認是物理內存的1/4 ；

如何設置JVM內存分配 ？

一、當在命令提示符下啓動並使用JVM時：

java -Xms256m -Xmx512m -XX:MaxPermSize=512m

java -Xmx128m -Xms64m -Xmn32m -Xss16m Test（只對當前運行的類Test生效）

 

二、當在集成開發環境下（如eclipse/MyEclipse）啓動並使用JVM時有三種方法：

方法1： 在eclipse根目錄下打開eclipse.ini，默認內容爲（這裏設置的是運行當前開發工具的JVM內存分配）：

-vmargs

-vmargs表示以下爲虛擬機設置參數，可修改其中的參數值，也可添加-Xmn，-Xss，另外，eclipse.ini內還可以設置非堆內存，如：-XX:PermSize=56m，-XX:MaxPermSize=128m。

此處設置的參數值可以通過以下配置在開發工具的狀態欄顯示：

在eclipse根目錄下創建文件options，文件內容爲：org.eclipse.ui/perf/showHeapStatus=true

修改eclipse根目錄下的eclipse.ini文件，在開頭處添加如下內容：

-debug

重新啓動eclipse，就可以看到下方狀態條多了JVM信息。

 

方法2： 打開eclipse－窗口－首選項－Java－已安裝的JRE（對在當前開發環境中運行的java程序皆生效）

編輯當前使用的JRE，在缺省VM參數中輸入：-Xmx128m -Xms64m -Xmn32m -Xss16m

 

方法3： 打開eclipse－運行－運行－Java應用程序（只對所設置的java類生效）

選定需設置內存分配的類－自變量，在VM自變量中輸入：-Xmx128m -Xms64m -Xmn32m -Xss16m

注：如果在同一開發環境中同時進行了b和c設置，則b設置生效，c設置無效，如：

開發環境的設置爲：-Xmx256m，而類Test的設置爲：-Xmx128m -Xms64m，則運行Test時生效的設置爲：

-Xmx256m -Xms64m

 

三、當在服務器環境下（如Tomcat）啓動並使用JVM時（對當前服務器環境下所以Java程序生效）：

方法1： 設置環境變量

變量名：CATALINA_OPTS

變量值：-Xmx128m -Xms64m -Xmn32m -Xss16m

方法2： 打開Tomcat根目錄下的bin文件夾，編輯catalina.bat，將其中的%CATALINA_OPTS%（共有四處）替換爲：-Xmx128m -Xms64m -Xmn32m -Xss16m

 

 

查看JVM使用的內存情況

另外，在程序運行的過程中，我們也可以調用以下方法查看JVM使用的內存情況：

Runtime.getRuntime().maxMemory(); //最大可用內存，對應-Xmx

Runtime.getRuntime().freeMemory(); //當前JVM空閒內存

Runtime.getRuntime().totalMemory(); //當前JVM佔用的內存總數，其值相當於當前JVM已使用的內存及freeMemory()的總和

關於maxMemory()，freeMemory()和totalMemory()：

maxMemory()爲JVM的最大可用內存，可通過-Xmx設置，默認值爲物理內存的1/4，設值不能高於計算機物理內存；

totalMemory()爲當前JVM佔用的內存總數，其值相當於當前JVM已使用的內存及freeMemory()的總和，會隨着JVM使用內存的增加而增加；

freeMemory()爲當前JVM空閒內存，因 爲JVM只有在需要內存時才佔用物理內存使用，所以freeMemory()的值一般情況下都很小，而JVM實際可用內存並不等於 freeMemory()，而應該等於maxMemory()-totalMemory()+freeMemory()。及其設置JVM內存分配。

 

 

關於GC（垃圾回收）

在一些規模稍大的應用中，JVM的內存設置尤爲重要，想在項目中取得好的效率，GC（垃圾回收）的設置是第一步。

PermGen space：全稱是Permanent Generation space.就是說是永久保存的區域,用於存放Class和Meta信息,Class在被Load的時候被放入該區域Heap space：存放Instance。

GC(Garbage Collection)應該不會對PermGen space進行清理,所以如果你的APP會LOAD很多class的話,就很可能出現PermGen space錯誤。

 

Java Heap分爲3個區
1.Young
2.Old
3.Permanent

Young保存剛實例化的對象。當該區被填滿時，GC會將對象移到Old區。Permanent區則負責保存反射對象，本文不討論該區。

JVM的Heap分配可以使用-X參數設定：

-Xms 初始Heap大小
-Xmx    java heap最大值

-Xmn    young generation的heap大小

 

JVM有2個GC線程
第一個線程負責回收Heap的Young區
第二個線程在Heap不足時，遍歷Heap，將Young 區升級爲Older區

Older區的大小等於-Xmx減去-Xmn，不能將-Xms的值設的過大，因爲第二個線程被迫運行會降低JVM的性能。
爲什麼一些程序頻繁發生GC？

有如下原因：
1.程序內調用了System.gc()或Runtime.gc()。
2.一些中間件軟件調用自己的GC方法，此時需要設置參數禁止這些GC。
3.Java的Heap太小，一般默認的Heap值都很小。
4.頻繁實例化對象，Release對象 此時儘量保存並重用對象，例如使用StringBuffer()和String()。

如果你發現每次GC後，Heap的剩餘空間會是總空間的50%，這表示你的Heap處於健康狀態,許多Server端的Java程序每次GC後最好能有65%的剩餘空間

 

JVM調優的經驗之談：

1．Server端JVM最好將-Xms和-Xmx設爲相同值。爲了優化GC，最好讓-Xmn值約等於-Xmx的1/3。
2．一個GUI程序最好是每10到20秒間運行一次GC，每次在半秒之內完成。

注意：

1．增加Heap的大小雖然會降低GC的頻率，但也增加了每次GC的時間。並且GC運行時，所有的用戶線程將暫停，也就是GC期間，Java應用程序不做任何工作。
2．Heap大小並不決定進程的內存使用量。進程的內存使用量要大於-Xmx定義的值，因爲Java爲其他任務分配內存，例如每個線程的Stack等。

Stack的設定
每個線程都有他自己的Stack。

-Xss
每個線程的Stack大小

Stack的大小限制着線程的數量。如果Stack過大就好導致內存溢漏。-Xss參數決定Stack大小，例如-Xss1024K。如果Stack太小，也會導致Stack溢漏。

 

硬件環境

硬件環境也影響GC的效率，例如機器的種類，內存，swap空間，和CPU的數量。
如果你的程序需要頻繁創建很多transient對象，會導致JVM頻繁GC。這種情況你可以增加機器的內存，來減少Swap空間的使用。

 

4種GC

1、第一種爲單線程GC，也是默認的GC，該GC適用於單CPU機器。
2、第二種爲Throughput GC，是多線程的GC，適用於多CPU，使用大量線程的程序。第二種GC與第一種GC相似，不同在於GC在收集Young區是多線程的，但在Old區和第一種一樣，仍然採用單線程。-XX:+UseParallelGC參數啓動該GC。
3、第三種爲Concurrent Low Pause GC，類似於第一種，適用於多CPU，並要求縮短因GC造成程序停滯的時間。這種GC可以在Old區的回收同時，運行應用程序。-XX:+UseConcMarkSweepGC參數啓動該GC。
4、第四種爲Incremental Low Pause GC，適用於要求縮短因GC造成程序停滯的時間。這種GC可以在Young區回收的同時，回收一部分Old區對象。-Xincgc參數啓動該GC。

 

 

設置服務器 JVM內存

Tomcat啓動JVM內存設置：

一、Linux

在/usr/local/apache-tomcat-5.5.23/bin目錄下的catalina.sh添加：JAVA_OPTS='-Xms512m -Xmx1024m'要加“m”說明是MB，否則就是KB了，在啓動tomcat時會報內存不足。
-Xms：初始值
-Xmx：最大值
-Xmn：最小值

二、Windows

在 catalina.bat最前面加入set JAVA_OPTS=-Xms128m -Xmx350m。如果用startup.bat啓動tomcat，OK設置生效，能夠成功的分配200M內存。但是如果不是執行startup.bat 啓動tomcat而是利用windows的系統服務啓動tomcat服務，上面的設置就不生效了，就是說set JAVA_OPTS=-Xms128m -Xmx350m沒起作用，上面分配200M內存就OutOfMemory了。windows服務執行的是bin/tomcat.exe.他讀取註冊表中 的值，而不是 catalina.bat的設置。

解決辦法:

修改註冊表HKEY_LOCAL_MACHINE/SOFTWARE/Apache Software Foundation/Tomcat Service Manager/Tomcat5/Parameters/JavaOptions

原值爲

-Dcatalina.home="C:/ApacheGroup/Tomcat 5.0"
-Djava.endorsed.dirs="C:/ApacheGroup/Tomcat 5.0/common/endorsed"
-Xrs加入 -Xms300m -Xmx350m

重起tomcat服務，設置生效。

 

WebLogic啓動JVM 內存設置

在weblogic中，可以在startweblogic.cmd中對每個domain虛擬內存的大小進行設置，默認的設置是在commEnv.cmd裏面。

JBoss啓動JVM 內存設置

默認可以使用的內存爲64MB
$JBOSSDIR$/bin/run.config
JAVA_OPTS = "-server -Xms128 -Xmx512"

 

Eclipse啓動JVM 內存設置

在所在目錄下，鍵入
eclipse.exe -vmargs -Xms256m -Xmx512m
256m表示JVM堆內存最小值
512m表示JVM堆內存最大值

 

Websphere啓動JVM 內存設置

進入控制檯去設置：應用程序服務器 > server1 > 進程定義 > Java 虛擬機

參考資料：

http://blog.csdn.net/cool_rain_man/archive/2010/10/12/5935426.aspx

http://www.verybc.com/a/hulianwang/2009/1124/8839.html

http://cache.baidu.com/c?m=9d78d513d99b12eb0bfa940f5051913b4d0bd73c61979b423f94ce0887231b1f483ca5fd65351177ced82c395cfa5e5c9df33273200357e6c697950b87e0d77f74df78672b42914710d019abd6167b9c758d1baffc5fbcebed3191a9d2d7dd5f53c851007983f08e510612c96ef01634fe&p=b47e8316d9c533ec08e292755355&user=baidu