【Java虚拟机】JVM核心基础和常见参数实战

1.新版JVM内存组成部分和堆空间分布

JVM内存的5大组成（基于JDK8的HotSpot虚拟机，不同虚拟机不同版本会有不一样）

堆空间内存分布

• 用于存储Java程序创建的对象，所有线程共享一个堆
• 堆中的对象可以被垃圾回收器回收，以便为新的对象分配空间

2.JVM堆空间垃圾回收流程

（1）面试题：说下JVM里面堆内存划分和堆内存垃圾回收流程

• 新建对象，放到Eden区，满后触发Minor GC（每次都是由Eden区满触发Minor GC，接连放对象到S0或S1）
• 存活的对象移动到Survivor的S0区，如果S0满后触发Minor GC
• S0存活下来的对象移动到S1区，然后S0区空闲
• S1满后触发Minor GC，再次移动到S0区，然后S1区空闲
• 反复GC每次对象涨1岁，到达一定次数后(默认15)，进入老年代
• 当老年代内存不足会触发Full GC，出现STW（Stop-The-World）
• 堆被垃圾回收，基本都是采用分代收集算法，不通区域的采用不同的垃圾回收算法
• 方法结束后，堆中的对象不会马上移除，在垃圾回收的时候才会被移除

（2）面试题：堆空间里面分配比例如何

官方推荐一般老年代与新生代的占比为2:1，即老年代占整个堆空间的2/3，新生代占整个堆空间的1/3，在Yong区又分三个区域 Eden、Survivor-0、Survivor-1，Eden分整个Yong的8/10，两个Survivor各占1/10。

3.JVM内存垃圾回收相关参数

（1）JVM参数格式分类

（2）JVM堆栈内存配置参数

（3）JVM常见的命令行参数配置

4.JVM虚拟机栈参数调整案例实战

JVM虚拟机栈

• 用来存储Java程序中的方法调用和局部变量的内存区域
• 每个线程都有自己的虚拟机栈，其生命周期与线程相同
• 当一个方法被调用时，Java虚拟机会在该线程的虚拟机栈中创建一个栈帧，用来存储该方法的局部变量、方法返回值等信息

• 异常情况

• 默认情况下，JVM虚拟机栈的大小是固定的，JDK1.5后通常为1MB
• 如果线程在执行方法时需要更多的栈空间，JVM会抛出StackOverflowError异常

• JVM参数 xss，比如 -Xss1m 表示1MB

（1）案例：模拟递归调用，对count一直++，直到栈溢出

public class StackFrameDemo {
    private static int count = 0;
    public static void main(String[] args) {
        try {
            recursiveMethod();
        } catch (Throwable t) {
            System.out.println("Stack overflow after " + count + " invocations.");
            t.printStackTrace();
        }
    }
    private static void recursiveMethod() {
        count++;
        recursiveMethod();
    }
}

• 配置栈大小,最少208k，低于208k启动不起来项目，我们这块配置 524k，-Xss524k

• 再次测试

• 结论：

• 栈越小，递归调用的次数就越少，因为栈空间不足导致栈溢出异常
  
• 栈越大，递归调用的次数就越多，因为有足够的栈空间来存储方法调用的信息
  

5.JVM堆参数调整压测案例实战

• 需求

• 通过调整不同的JVM堆参数，查看相关指标

• 测试接口

@RestController
@RequestMapping("api/v1/data")
public class DataController {
    @RequestMapping("compute")
    public String compute() {
        Byte[] b = new Byte[1024*1024];
        return "success";
    }
}

• JVM参数
• 调整参数一

• 参数 -Xms64m -Xmx64m
• 性能指标

• 调整参数二

• 参数 -Xms640m -Xmx640m
  
• 性能指标
  

6.JDK8之后的方法区实现和元空间的联系

（1）什么是方法区和元空间

• 【方法区】是JVM中用来存储类的元数据信息的区域，包括类的结构、方法、字段信息等，Java堆类似各个线程共享的内存区域
  
• 元空间、永久代是方法区具体的落地实现
• java8之前是称为永久代（PermGen），java8后引入的一个新概念【元空间】用于替代旧版JVM中的永久代（PermGen）
  
• 方法区和永久代以及元空间的关系很像 Java 中接口和类的关系
• 类实现了接口，类就可以看作是永久代和元空间，接口可以看作是方法区
• 永久代是 JDK 1.8 之前的方法区实现，JDK 1.8 及以后方法区的实现便成为元空间

• 元空间的大小是动态的，可以根据需要进行自动扩展，如果元空间不足，JVM会抛出 OutOfMemoryError : Metaspace
  
• 元空间大小配置

• -XX:MetaspaceSize

• 用来设置元空间初始大小的参数，它的默认值是21 MB
• -XX:MaxMetaspaceSize

• 用来设置元空间最大大小的参数，它的默认值是-1 即不限制，使用的是本地内存，不像旧版的永久代是堆内存

• 如果不限制元空间的大小，可能会导致元空间占用过多的内存，从而引起内存溢出

• 系统参数查看

• 这两个参数的单位是字节（B），可以使用K、M、G等后缀来表示更大的单位

public class HeapDemo {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        System.out.println("测试元空间进程");
        Thread.sleep(10000000);
    }
}

• 查看命令

jps #查看进程号
jinfo -flag MetaspaceSize 进程号  #查看Metaspace分配内存空间 
jinfo -flag MaxMetaspaceSize 进程号 #查看Metaspace最大空间

• 调整

-XX:MetaspaceSize=126m -XX:MaxMetaspaceSize=524m