Java虛擬機(二)——JVM內存參數

JVM默認運行參數

支持JVM運行的重要配置，根據操作系統/物理硬件不同而不同

分爲三類參數：

類型	穩定性	舉例
- 參數	標準參數，比較穩定	-version
-X 參數	非標準參數，不在所有VM通用	-Xmx
-XX 參數	非Stable參數，容易變更	-XX:MaxMetaspaceSize

下面使用-XX:+PrintFlagsFinal 顯示堆內存的相關參數

C:\Users\Administrator>java -XX:+PrintFlagsFinal -version | findstr HeapSize
    uintx ErgoHeapSizeLimit                         = 0                                   {product}
    uintx HeapSizePerGCThread                       = 87241520                            {product}
    uintx InitialHeapSize                          := 161480704                           {product}
    uintx LargePageHeapSizeThreshold                = 134217728                           {product}
    uintx MaxHeapSize                              := 2571108352                          {product}
openjdk version "1.8.0_202-release"
OpenJDK Runtime Environment (build 1.8.0_202-release-1483-b03)
OpenJDK 64-Bit Server VM (build 25.202-b03, mixed mode)

可以看到當前JVM初始化堆內存和最大堆內存的大小
更多的參數配置可以到官網查看https://www.oracle.com/java/technologies/javase/vmoptions-jsp.html

下面來演示如何在程序中配置相關參數

程序啓動的兩類參數

• 程序參數：程序需要，存儲在main函數的形參數組中
• 虛擬機參數：更改默認配置，用以指導進程運行

堆（Heap）

• 共享，內存大戶，存儲所有的對象和數組
• -Xms 初始堆值，-Xmx最大堆值

下面代碼設置 VM options 的參數爲: -Xmx5M (見上圖)，運行後出現OutOfMemoryError異常

public static void main(String[] args) {
        List<User> users = new ArrayList<>();

        while (true){
            users.add(new User());
            System.out.println(users.size());
        }
    }

輸出：
.
.
.
152694
Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: GC overhead limit exceeded
	at java.nio.CharBuffer.wrap(CharBuffer.java:373)

JVM 棧（JVM Stack）

• 線程私有，存儲類中每個方法的內容
• -Xss 最大棧值

下面代碼設置 VM options 的參數爲: -Xss1M，運行後出現StackOverflowError異常

public class MyClass {

    private int count = 1;

    public void sum(){
        count ++;
        System.out.println(count);
        sum();//遞歸調用
    }

    public static void main(String[] args) {
        new MyClass().sum();
    }
}

輸出：
.
.
.
10503
Exception in thread "main" java.lang.StackOverflowError

下面代碼設置 VM options 的參數爲: -Xmx5M -Xss1M，運行後出現OutOfMemoryError異常

public class MyClass {

    public static void main(String[] args) {
        int num = 0;
        while (true){
            num ++;
            System.out.println(num);
            new MyThread().start();
        }
    }

    static class MyThread extends Thread{
        @Override
        public void run() {
            long a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7,a8,a9,a10;
            a1=a2=a3=a4=a5=a6=a7=a8=a9=a10=0;
            while (true){
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                }catch (InterruptedException e){
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}

輸出：
.
.
.
8191
Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space

方法區（Method Area）

• 存儲類信息、常量池等
• 1.7及以前，永久區(Perm)，-XX:PermSize, -XX:MaxPermSize
• 1.8及以後，元數據區，-XX:MetaspaceSize, -XX:MaxMetaspaceSize

C:\Users\Administrator>java -XX:+PrintFlagsFinal -version | findstr Meta
    uintx InitialBootClassLoaderMetaspaceSize       = 4194304                             {product}
    uintx MaxMetaspaceExpansion                     = 5451776                             {product}
    uintx MaxMetaspaceFreeRatio                     = 70                                  {product}
    uintx MaxMetaspaceSize                          = 4294901760                          {product}
    uintx MetaspaceSize                             = 21807104                            {pd product}
    uintx MinMetaspaceExpansion                     = 339968                              {product}
    uintx MinMetaspaceFreeRatio                     = 40                                  {product}
     bool TraceMetadataHumongousAllocation          = false                               {product}
     bool UseLargePagesInMetaspace                  = false                               {product}
openjdk version "1.8.0_202-release"
OpenJDK Runtime Environment (build 1.8.0_202-release-1483-b03)
OpenJDK 64-Bit Server VM (build 25.202-b03, mixed mode)

說明：

MaxMetaspaceSize：用於設置metaspace區域的最大值。

MetaspaceSize：表示metaspace首次使用不夠而觸發FGC的閾值，只對觸發起作用。

• -XX:MaxMetaspaceSize 最大元數據空間值

下面代碼設置 VM options 的參數爲: -XX:MaxMetaspaceSize=9M，運行後出現OutOfMemoryError異常

public static void generateClass(){
        String className = "Hello";
        StringBuilder sb = new StringBuilder();

        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            System.out.println(i);
            String realClassName = className + i;
            sb.append("class " + realClassName + "{\n");
            sb.append("public static void main(String[] args){\n");
            sb.append("System.out.print(\"hello world\"); \n");
            sb.append("}\n");
            sb.append("}");

            try {
                //使用第三方庫InMemoryJavaCompiler(https://github.com/trung/InMemoryJavaCompiler)
                Class<?> helloClass = InMemoryJavaCompiler.newInstance().compile(realClassName, sb.toString());
            }catch (Exception e){
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

輸出：
0
Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Compressed class space

總結

• 瞭解JVM的運行參數有哪些
• 根據異常信息，調整相應的內存參數