03_堆+MAT工具

堆栈方法区的关系：

HotSpot是使用指针的方式来访问对象：

Java堆中会存放访问类元数据的地址

reference存储的就是对象的地址

三种JVM：

Sun公司的HotSpot
BEA公司的JRockit
IBM公司的J9 VM

一、堆体系概述

Java7之前

Heap 堆：一个JVM实例只存在一个堆内存，堆内存的大小是可以调节的。类加载器读取了类文件后，需要把类、方法、常变量放到堆内存中，保存所有引用类型的真实信息，以方便执行器执行，堆内存逻辑上分为三部分：

Young Generation Space 新生区 Young/New

Tenure generation space 养老区 Old/Tenure

Permanent Space 永久区 Perm

也称为：新生代（年轻代）、老年代、永久代（持久代）。

其中JVM堆分为新生代和老年代

1. 新生区

新生区是对象的诞生、成长、消亡的区域，一个对象在这里产生，应用，最后被垃圾回收器收集，结束生命。新生区又分为两部分：伊甸区（Eden space）和幸存者区（Survivor pace），所有的对象都是在伊甸区被new出来的。幸存区有两个： 0区（Survivor 0 space）和1区（Survivor 1 space）。当伊甸园的空间用完时，程序又需要创建对象，JVM的垃圾回收器将对伊甸园区进行垃圾回收(Minor GC)，将伊甸园区中的不再被其他对象所引用的对象进行销毁。然后将伊甸园中的剩余对象移动到幸存 0区。若幸存 0区也满了，再对该区进行垃圾回收，然后移动到 1 区。那如果1 区也满了呢？再次垃圾回收，满足条件后再移动到养老区。若养老区也满了，那么这个时候将产生MajorGC（FullGC），进行养老区的内存清理。若养老区执行了Full GC之后发现依然无法进行对象的保存，就会产生OOM异常“OutOfMemoryError”。

如果出现java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space异常，说明Java虚拟机的堆内存不够。原因有二：

（1）Java虚拟机的堆内存设置不够，可以通过参数-Xms、-Xmx来调整。

（2）代码中创建了大量大对象，并且长时间不能被垃圾收集器收集（存在被引用）。

2. 老年代

经历多次GC仍然存在的对象（默认是15次），老年代的对象比较稳定，不会频繁的GC

3. 永久代

永久存储区是一个常驻内存区域，用于存放JDK自身所携带的 Class,Interface 的元数据，也就是说它存储的是运行环境必须的类信息，被装载进此区域的数据是不会被垃圾回收器回收掉的，关闭 JVM 才会释放此区域所占用的内存。

如果出现java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space，说明是Java虚拟机对永久代Perm内存设置不够。一般出现这种情况，都是程序启动需要加载大量的第三方jar包。例如：在一个Tomcat下部署了太多的应用。或者大量动态反射生成的类不断被加载，最终导致Perm区被占满。

Jdk1.6及之前：有永久代，常量池1.6在方法区

Jdk1.7：有永久代，但已经逐步“去永久代”，常量池1.7在堆

Jdk1.8及之后：无永久代，常量池1.8在元空间（Metaspace）

实际而言，方法区（Method Area）和堆一样，是各个线程共享的内存区域，它用于存储虚拟机加载的：类信息+普通常量+静态常量+编译器编译后的代码等等，虽然JVM规范将方法区描述为堆的一个逻辑部分，但它却还有一个别名叫做Non-Heap(非堆)，目的就是要和堆分开。

对于HotSpot虚拟机，很多开发者习惯将方法区称之为“永久代(Parmanent Gen)” ，但严格本质上说两者不同，或者说使用永久代来实现方法区而已，永久代是方法区(相当于是一个接口interface)的一个实现，jdk1.7的版本中，已经将原本放在永久代的字符串常量池移走。

常量池（Constant Pool）是方法区的一部分，Class文件除了有类的版本、字段、方法、接口等描述信息外，还有一项信息就是常量池，这部分内容将在类加载后进入方法区的运行时常量池中存放。

二、堆参数调优入门

均以JDK1.8+HotSpot为例

jdk1.7：

jdk1.8：

-XX:MetaspaceSize 这个参数是初始化的Metaspace大小

-XX:MaxMetaspceSize 指定元数据区域最大的大小。

1. 常用JVM参数

怎么对jvm进行调优？通过参数配置

参数	备注
-Xms	初始堆大小。只要启动，就占用的堆大小，默认是内存的1/64
-Xmx	最大堆大小。默认是内存的1/4
-Xmn	新生区堆大小
-XX:+PrintGCDetails	输出详细的GC处理日志

java代码查看jvm堆的默认值大小：

Runtime.getRuntime().maxMemory() // 堆的最大值，默认是内存的1/4
Runtime.getRuntime().totalMemory() // 堆的当前总大小，默认是内存的1/64

2. 怎么设置JVM参数

程序运行时，可以给该程序设置jvm参数，不同的工具设置方式不同。

如果是命令行运行：

java -Xmx50m -Xms10m HeapDemo

eclipse运行的设置方式如下：

idea运行时设置方式如下：

3. 查看堆内存详情

public class Demo2 {
    public static void main(String[] args) {

        System.out.print("最大堆大小：");
        System.out.println(Runtime.getRuntime().maxMemory() / 1024.0 / 1024 + "M");
        System.out.print("当前堆大小：");
        System.out.println(Runtime.getRuntime().totalMemory() / 1024.0 / 1024 + "M");
        System.out.println("==================================================");

        byte[] b = null;
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            b = new byte[1 * 1024 * 1024];
        }
    }
}

执行前配置参数：-Xmx50m -Xms30m -XX:+PrintGCDetails

执行：看到如下信息

新生代和老年代的堆大小之和是Runtime.getRuntime().totalMemory()

4. GC演示

public class HeapDemo {

    public static void main(String args[]) {

        System.out.println("=====================Begin=========================");
        System.out.print("最大堆大小：Xmx=");
        System.out.println(Runtime.getRuntime().maxMemory() / 1024.0 / 1024 + "M");

        System.out.print("剩余堆大小：free mem=");
        System.out.println(Runtime.getRuntime().freeMemory() / 1024.0 / 1024 + "M");

        System.out.print("当前堆大小：total mem=");
        System.out.println(Runtime.getRuntime().totalMemory() / 1024.0 / 1024 + "M");

        System.out.println("==================First Allocated===================");
        byte[] b1 = new byte[5 * 1024 * 1024];
        System.out.println("5MB array allocated");

        System.out.print("剩余堆大小：free mem=");
        System.out.println(Runtime.getRuntime().freeMemory() / 1024.0 / 1024 + "M");

        System.out.print("当前堆大小：total mem=");
        System.out.println(Runtime.getRuntime().totalMemory() / 1024.0 / 1024 + "M");

        System.out.println("=================Second Allocated===================");
        byte[] b2 = new byte[10 * 1024 * 1024];
        System.out.println("10MB array allocated");

        System.out.print("剩余堆大小：free mem=");
        System.out.println(Runtime.getRuntime().freeMemory() / 1024.0 / 1024 + "M");

        System.out.print("当前堆大小：total mem=");
        System.out.println(Runtime.getRuntime().totalMemory() / 1024.0 / 1024 + "M");

        System.out.println("=====================OOM=========================");
        System.out.println("OOM!!!");
        System.gc();
        byte[] b3 = new byte[40 * 1024 * 1024];
    }
}

jvm参数设置成最大堆内存100M，当前堆内存10M：-Xmx100m -Xms10m -XX:+PrintGCDetails

再次运行，可以看到minor GC和full GC日志：

5. OOM演示

把上面案例中的jvm参数改成最大堆内存设置成50M，当前堆内存设置成10M，执行测试： -Xmx50m -Xms10m

====================Begin=========================
最大堆大小：Xmx=44.5M
剩余堆大小：free mem=8.186859130859375M
当前堆大小：total mem=9.5M
=================First Allocated=====================
5MB array allocated
剩余堆大小：free mem=3.1868438720703125M
当前堆大小：total mem=9.5M
================Second Allocated====================
10MB array allocated
剩余堆大小：free mem=3.68682861328125M
当前堆大小：total mem=20.0M
=====================OOM=========================
OOM!!!
Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
at com.atguigu.demo.HeapDemo.main(HeapDemo.java:40)

实际开发中怎么定位这种错误信息？MAT工具

三、MAT工具

安装方式：eclipse插件市场下载

1. MAT工具的使用

运行参数：-Xmx30m -Xms10m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError

重新刷新项目：看到dump文件

打开：

2. idea分析dump文件

把上例中运行参数改成：

-Xmx50m -Xms10m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:HeapDumpPath=D:\tmp

-XX:HeapDumpPath：生成dump文件路径。

再次执行：生成C:\tmp\java_pid20328.hprof文件

生成的这个文件怎么打开？jdk自带了该类型文件的解读工具：jvisualvm.exe

双击打开：

文件-->装入-->选择要打开的文件即可

装入后：

四、常用命令行（了解）

查看java进程：jps -l

查看某个java进程所有参数：jinfo 进程号

查看某个java进程总结性垃圾回收统计：jstat -gc 进程号

S0C：幸存者0区的大小
S1C：幸存者1区的大小
S0U：幸存者0区的使用大小
S1U：幸存者1区的使用大小
EC：伊甸区的大小
EU：伊甸区的使用大小
OC：老年代大小
OU：老年代使用大小
MC：方法区大小
MU：方法区使用大小
CCSC:压缩类空间大小
CCSU:压缩类空间使用大小
YGC：年轻代垃圾回收次数
YGCT：年轻代垃圾回收消耗时间
FGC：老年代垃圾回收次数
FGCT：老年代垃圾回收消耗时间
GCT：垃圾回收消耗总时间