堆內存設置
原理
- Permanent 即 持久代（Permanent Generation），主要存放的是Java類定義信息，與垃圾收集器要收集的Java對象關係不大。
- Heap = { Old + NEW = {Eden, from, to} }，Old 即 年老代（Old Generation），New 即 年輕代（Young Generation）。年老代和年輕代的劃分對垃圾收集影響比較大。
年輕代
所有新生成的對象首先都是放在年輕代。年輕代的目標就是儘可能快速的收集掉那些生命週期短的對象。年輕代一般分3個區，1個Eden區，2個Survivor區（from 和 to）。
大部分對象在Eden區中生成。當Eden區滿時，還存活的對象將被複制到Survivor區（兩個中的一個），當一個Survivor區滿時，此區的存活對象將被複制到另外一個Survivor區，當另一個Survivor區也滿了的時候，從前一個Survivor區複製過來的並且此時還存活的對象，將可能被複制到年老代。
2個Survivor區是對稱的，沒有先後關係，所以同一個Survivor區中可能同時存在從Eden區複製過來對象，和從另一個Survivor區複製過來的對象；而複製到年老區的只有從另一個Survivor區過來的對象。而且，因爲需要交換的原因，Survivor區至少有一個是空的。特殊的情況下，根據程序需要，Survivor區是可以配置爲多個的（多於2個），這樣可以增加對象在年輕代中的存在時間，減少被放到年老代的可能。
針對年輕代的垃圾回收即 Young GC。
年老代
在年輕代中經歷了N次（可配置）垃圾回收後仍然存活的對象，就會被複制到年老代中。因此，可以認爲年老代中存放的都是一些生命週期較長的對象。
針對年老代的垃圾回收即 Full GC。
持久代
用於存放靜態類型數據，如 Java Class, Method 等。持久代對垃圾回收沒有顯著影響。但是有些應用可能動態生成或調用一些Class，例如 hibernate CGLib 等，在這種時候往往需要設置一個比較大的持久代空間來存放這些運行過程中動態增加的類型。
所以，當一組對象生成時，內存申請過程如下：
- JVM會試圖爲相關Java對象在年輕代的Eden區中初始化一塊內存區域。
- 當Eden區空間足夠時，內存申請結束。否則執行下一步。
- JVM試圖釋放在Eden區中所有不活躍的對象（Young GC）。釋放後若Eden空間仍然不足以放入新對象，JVM則試圖將部分Eden區中活躍對象放入Survivor區。
- Survivor區被用來作爲Eden區及年老代的中間交換區域。當年老代空間足夠時，Survivor區中存活了一定次數的對象會被移到年老代。
- 當年老代空間不夠時，JVM會在年老代進行完全的垃圾回收（Full GC）。
- Full GC後，若Survivor區及年老代仍然無法存放從Eden區複製過來的對象，則會導致JVM無法在Eden區爲新生成的對象申請內存，即出現“Out of Memory”。
OOM（“Out of Memory”）異常一般主要有如下2種原因：
2. 持久代溢出，表現爲：java.lang.OutOfMemoryError:PermGenspace
參數說明
- -Xmx3550m：設置JVM最大堆內存爲3550M。
- -Xms3550m：設置JVM初始堆內存爲3550M。此值可以設置與-Xmx相同，以避免每次垃圾回收完成後JVM重新分配內存。
- -Xss128k：設置每個線程的棧大小。JDK5.0以後每個線程棧大小爲1M，之前每個線程棧大小爲256K。應當根據應用的線程所需內存大小進行調整。在相同物理內存下，減小這個值能生成更多的線程。但是操作系統對一個進程內的線程數還是有限制的，不能無限生成，經驗值在3000~5000左右。需要注意的是：當這個值被設置的較大（例如>2MB）時將會在很大程度上降低系統的性能。
- -Xmn2g：設置年輕代大小爲2G。在整個堆內存大小確定的情況下，增大年輕代將會減小年老代，反之亦然。此值關係到JVM垃圾回收，對系統性能影響較大，官方推薦配置爲整個堆大小的3/8。
- -XX:NewSize=1024m：設置年輕代初始值爲1024M。
- -XX:MaxNewSize=1024m：設置年輕代最大值爲1024M。
- -XX:PermSize=256m：設置持久代初始值爲256M。
- -XX:MaxPermSize=256m：設置持久代最大值爲256M。
- -XX:NewRatio=4：設置年輕代（包括1個Eden和2個Survivor區）與年老代的比值。表示年輕代比年老代爲1:4。
- -XX:SurvivorRatio=4：設置年輕代中Eden區與Survivor區的比值。表示2個Survivor區（JVM堆內存年輕代中默認有2個大小相等的Survivor區）與1個Eden區的比值爲2:4，即1個Survivor區佔整個年輕代大小的1/6。
- -XX:MaxTenuringThreshold=7：表示一個對象如果在Survivor區（救助空間）移動了7次還沒有被垃圾回收就進入年老代。如果設置爲0的話，則年輕代對象不經過Survivor區，直接進入年老代，對於需要大量常駐內存的應用，這樣做可以提高效率。如果將此值設置爲一個較大值，則年輕代對象會在Survivor區進行多次複製，這樣可以增加對象在年輕代存活時間，增加對象在年輕代被垃圾回收的概率，減少Full GC的頻率，這樣做可以在某種程度上提高服務穩定性。
- 高優先級：-XX:NewSize/-XX:MaxNewSize
- 中優先級：-Xmn（默認等效 -Xmn=-XX:NewSize=-XX:MaxNewSize=?）
- 低優先級：-XX:NewRatio
垃圾回收器選擇
JVM給出了3種選擇：串行收集器、並行收集器、併發收集器。串行收集器只適用於小數據量的情況，所以生產環境的選擇主要是並行收集器和併發收集器。
默認情況下JDK5.0以前都是使用串行收集器，如果想使用其他收集器需要在啓動時加入相應參數。JDK5.0以後，JVM會根據當前系統配置進行智能判斷。
串行收集器
- -XX:+UseSerialGC：設置串行收集器。
並行收集器（吞吐量優先）
- -XX:+UseParallelGC：設置爲並行收集器。此配置僅對年輕代有效。即年輕代使用並行收集，而年老代仍使用串行收集。
- -XX:ParallelGCThreads=20：配置並行收集器的線程數，即：同時有多少個線程一起進行垃圾回收。此值建議配置與CPU數目相等。
- -XX:+UseParallelOldGC：配置年老代垃圾收集方式爲並行收集。JDK6.0開始支持對年老代並行收集。
- -XX:MaxGCPauseMillis=100：設置每次年輕代垃圾回收的最長時間（單位毫秒）。如果無法滿足此時間，JVM會自動調整年輕代大小，以滿足此時間。
- -XX:+UseAdaptiveSizePolicy：設置此選項後，並行收集器會自動調整年輕代Eden區大小和Survivor區大小的比例，以達成目標系統規定的最低響應時間或者收集頻率等指標。此參數建議在使用並行收集器時，一直打開。
併發收集器（響應時間優先）
- -XX:+UseConcMarkSweepGC：即CMS收集，設置年老代爲併發收集。CMS收集是JDK1.4後期版本開始引入的新GC算法。它的主要適合場景是對響應時間的重要性需求大於對吞吐量的需求，能夠承受垃圾回收線程和應用線程共享CPU資源，並且應用中存在比較多的長生命週期對象。CMS收集的目標是儘量減少應用的暫停時間，減少Full GC發生的機率，利用和應用程序線程併發的垃圾回收線程來標記清除年老代內存。
- -XX:+UseParNewGC：設置年輕代爲併發收集。可與CMS收集同時使用。JDK5.0以上，JVM會根據系統配置自行設置，所以無需再設置此參數。
- -XX:CMSFullGCsBeforeCompaction=0：由於併發收集器不對內存空間進行壓縮和整理，所以運行一段時間並行收集以後會產生內存碎片，內存使用效率降低。此參數設置運行0次Full GC後對內存空間進行壓縮和整理，即每次Full GC後立刻開始壓縮和整理內存。
- -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection：打開內存空間的壓縮和整理，在Full GC後執行。可能會影響性能，但可以消除內存碎片。
- -XX:+CMSIncrementalMode：設置爲增量收集模式。一般適用於單CPU情況。
- -XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=70：表示年老代內存空間使用到70%時就開始執行CMS收集，以確保年老代有足夠的空間接納來自年輕代的對象，避免Full GC的發生。
其它垃圾回收參數
- -XX:+ScavengeBeforeFullGC：年輕代GC優於Full GC執行。
- -XX:-DisableExplicitGC：不響應 System.gc() 代碼。
- -XX:+UseThreadPriorities：啓用本地線程優先級API。即使
java.lang.Thread.setPriority()生效，不啓用則無效。 - -XX:SoftRefLRUPolicyMSPerMB=0：軟引用對象在最後一次被訪問後能存活0毫秒（JVM默認爲1000毫秒）。
- -XX:TargetSurvivorRatio=90：允許90%的Survivor區被佔用（JVM默認爲50%）。提高對於Survivor區的使用率。
輔助信息參數設置
- -XX:-CITime：打印消耗在JIT編譯的時間。
- -XX:ErrorFile=./hs_err_pid.log：保存錯誤日誌或數據到指定文件中。
- -XX:HeapDumpPath=./java_pid.hprof：指定Dump堆內存時的路徑。
- -XX:-HeapDumpOnOutOfMemoryError：當首次遭遇內存溢出時Dump出此時的堆內存。
- -XX:OnError=";"：出現致命ERROR後運行自定義命令。
- -XX:OnOutOfMemoryError=";"：當首次遭遇內存溢出時執行自定義命令。
- -XX:-PrintClassHistogram：按下 Ctrl+Break 後打印堆內存中類實例的柱狀信息，同JDK的 jmap -histo 命令。
- -XX:-PrintConcurrentLocks：按下 Ctrl+Break 後打印線程棧中併發鎖的相關信息，同JDK的 jstack -l 命令。
- -XX:-PrintCompilation：當一個方法被編譯時打印相關信息。
- -XX:-PrintGC：每次GC時打印相關信息。
- -XX:-PrintGCDetails：每次GC時打印詳細信息。
- -XX:-PrintGCTimeStamps：打印每次GC的時間戳。
- -XX:-TraceClassLoading：跟蹤類的加載信息。
- -XX:-TraceClassLoadingPreorder：跟蹤被引用到的所有類的加載信息。
- -XX:-TraceClassResolution：跟蹤常量池。
- -XX:-TraceClassUnloading：跟蹤類的卸載信息。
關於參數名稱等
- 標準參數（-），所有JVM都必須支持這些參數的功能，而且向後兼容；例如：
- -client——設置JVM使用Client模式，特點是啓動速度比較快，但運行時性能和內存管理效率不高，通常用於客戶端應用程序或開發調試；在32位環境下直接運行Java程序默認啓用該模式。
- -server——設置JVM使Server模式，特點是啓動速度比較慢，但運行時性能和內存管理效率很高，適用於生產環境。在具有64位能力的JDK環境下默認啓用該模式。
- 非標準參數（-X），默認JVM實現這些參數的功能，但是並不保證所有JVM實現都滿足，且不保證向後兼容；
- 非穩定參數（-XX），此類參數各個JVM實現會有所不同，將來可能會不被支持，需要慎重使用；
JVM服務參數調優實戰
大型網站服務器案例
承受海量訪問的動態Web應用
服務器配置：8 CPU, 8G MEM, JDK 1.6.X
參數方案：
-server -Xmx3550m -Xms3550m -Xmn1256m -Xss128k -XX:SurvivorRatio=6 -XX:MaxPermSize=256m -XX:ParallelGCThreads=8 -XX:MaxTenuringThreshold=0 -XX:+UseConcMarkSweepGC
調優說明：
- -Xmx 與 -Xms 相同以避免JVM反覆重新申請內存。-Xmx 的大小約等於系統內存大小的一半，即充分利用系統資源，又給予系統安全運行的空間。
- -Xmn1256m 設置年輕代大小爲1256MB。此值對系統性能影響較大，Sun官方推薦配置年輕代大小爲整個堆的3/8。
- -Xss128k 設置較小的線程棧以支持創建更多的線程，支持海量訪問，並提升系統性能。
- -XX:SurvivorRatio=6 設置年輕代中Eden區與Survivor區的比值。系統默認是8，根據經驗設置爲6，則2個Survivor區與1個Eden區的比值爲2:6，一個Survivor區佔整個年輕代的1/8。
- -XX:ParallelGCThreads=8 配置並行收集器的線程數，即同時8個線程一起進行垃圾回收。此值一般配置爲與CPU數目相等。
- -XX:MaxTenuringThreshold=0 設置垃圾最大年齡（在年輕代的存活次數）。如果設置爲0的話，則年輕代對象不經過Survivor區直接進入年老代。對於年老代比較多的應用，可以提高效率；如果將此值設置爲一個較大值，則年輕代對象會在Survivor區進行多次複製，這樣可以增加對象再年輕代的存活時間，增加在年輕代即被回收的概率。根據被海量訪問的動態Web應用之特點，其內存要麼被緩存起來以減少直接訪問DB，要麼被快速回收以支持高併發海量請求，因此其內存對象在年輕代存活多次意義不大，可以直接進入年老代，根據實際應用效果，在這裏設置此值爲0。
- -XX:+UseConcMarkSweepGC 設置年老代爲併發收集。CMS（ConcMarkSweepGC）收集的目標是儘量減少應用的暫停時間，減少Full GC發生的機率，利用和應用程序線程併發的垃圾回收線程來標記清除年老代內存，適用於應用中存在比較多的長生命週期對象的情況。
內部集成構建服務器案例
服務器配置：1 CPU, 4G MEM, JDK 1.6.X
參數方案：
-server -XX:PermSize=196m -XX:MaxPermSize=196m -Xmn320m -Xms768m -Xmx1024m
調優說明：
- -XX:PermSize=196m -XX:MaxPermSize=196m 根據集成構建的特點，大規模的系統編譯可能需要加載大量的Java類到內存中，所以預先分配好大量的持久代內存是高效和必要的。
- -Xmn320m 遵循年輕代大小爲整個堆的3/8原則。
- -Xms768m -Xmx1024m 根據系統大致能夠承受的堆內存大小設置即可。
Attaching to process ID 11540, please wait...
Debugger attached successfully.
Server compiler detected.
JVM version is 20.12-b01
using thread-local object allocation.
Parallel GC with 4 thread(s)
Heap Configuration:
MinHeapFreeRatio = 40
MaxHeapFreeRatio = 70
MaxHeapSize = 1073741824 (1024.0MB)
NewSize = 335544320 (320.0MB)
MaxNewSize = 335544320 (320.0MB)
OldSize = 5439488 (5.1875MB)
NewRatio = 2
SurvivorRatio = 8
PermSize = 205520896 (196.0MB)
MaxPermSize = 205520896 (196.0MB)
Heap Usage:
PS Young Generation
Eden Space:
capacity = 255852544 (244.0MB)
used = 101395504 (96.69828796386719MB)
free = 154457040 (147.3017120361328MB)
39.63044588683081% used
From Space:
capacity = 34144256 (32.5625MB)
used = 33993968 (32.41917419433594MB)
free = 150288 (0.1433258056640625MB)
99.55984397492803% used
To Space:
capacity = 39845888 (38.0MB)
used = 0 (0.0MB)
free = 39845888 (38.0MB)
0.0% used
PS Old Generation
capacity = 469762048 (448.0MB)
used = 44347696 (42.29325866699219MB)
free = 425414352 (405.7067413330078MB)
9.440459523882184% used
PS Perm Generation
capacity = 205520896 (196.0MB)
used = 85169496 (81.22396087646484MB)
free = 120351400 (114.77603912353516MB)
41.440796365543285% used
結果是比較健康的。