jvm

# jvm

## 内存结构

oom: OutOfMemoryError
soe: StackOverflowError

TODO 整理各个区域的异同
TODO 整理OOM后面各种错误信息
- unable to create new native thread

是否会oom，是否会soe
是否线程私有/线程共享
是否会垃圾回收

| 区域 | 是否会OutOfMemory | 是否会StackOverflowError | 是否会gc |
| --- | --- | --- |--- |
| 程序计数器 | N | N | N |
| 本地方法栈 | Y | Y | N |
| 虚拟机栈 | Y | Y | N |
| java堆 | Y | Y | Y |
| 方法区 | Y| Y | Y |

### 程序计数器（Program Counter Register）

用于记录下一条要运行的指令的地址。是线程私有的内存空间。
（若当前线程正在执行一个java方法，程序计数器记录的是正在执行的java字节码地址，若当前线程正在执行一个native方法，则为undefined）
此内存区域不会发生OutOfMemoryError。

### 虚拟机栈

是线程私有的内存空间。

此内存区域会发生StackOverflowError和OutOfMemoryError。

-Xss

栈帧：方法在被调用时的一种数据结构，存放了方法的局部变量表、操作数栈、动态连接方法、返回地址、其它信息。

局部变量表中，long/double占用64位，其它类型（byte,short,char,int,float,对象引用）占32位。
局部变量表是GC Roots之一。

### 本地方法栈

本地方法是用C/C++实现的。

此内存区域会发生StackOverflowError和OutOfMemoryError。

### java堆

堆空间分为新生代和老年代。
新生代又分为Eden/survior0/survior1。
被所有线程共享

```java
/**
 * java8中
 * -XX:+PrintGCDetails -XX:SurvivorRatio=8 -XX:MaxTenuringThreshold=15 -Xms40M -Xmx40M -Xmn20M
 */
public class ObjectWasCreateAtEden {

final static int _1M = 1024 * 1024;

public static void main(String[] args) {
        byte[] b1 = new byte[_1M / 10];
        byte[] b2 = new byte[_1M * 10];

b2 = null;
        b2 = new byte[_1M * 8];
        System.gc(); // 调用此命令后，新生代被清空
    }
}
```

```text
[GC (System.gc()) [PSYoungGen: 14280K->1345K(18432K)] 22472K->9545K(38912K), 0.0033214 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] 
[Full GC (System.gc()) [PSYoungGen: 1345K->0K(18432K)] [ParOldGen: 8200K->9450K(20480K)] 9545K->9450K(38912K), [Metaspace: 3322K->3322K(1056768K)], 0.0128114 secs] [Times: user=0.01 sys=0.00, real=0.02 secs] 
Heap
 PSYoungGen      total 18432K, used 164K [0x00000000fec00000, 0x0000000100000000, 0x0000000100000000)
  eden space 16384K, 1% used [0x00000000fec00000,0x00000000fec290d0,0x00000000ffc00000)
  from space 2048K, 0% used [0x00000000ffc00000,0x00000000ffc00000,0x00000000ffe00000)
  to   space 2048K, 0% used [0x00000000ffe00000,0x00000000ffe00000,0x0000000100000000)
 ParOldGen       total 20480K, used 9450K [0x00000000fd800000, 0x00000000fec00000, 0x00000000fec00000)
  object space 20480K, 46% used [0x00000000fd800000,0x00000000fe13aa48,0x00000000fec00000)
 Metaspace       used 3332K, capacity 4496K, committed 4864K, reserved 1056768K
  class space    used 363K, capacity 388K, committed 512K, reserved 1048576K
```

### 方法区

HotSpot中称方法区为永久区。

所有线程共享该区域。
方法区主要保存的是类的元数据、常量池、方法信息。
对方法区GC的回收，从如下两个方面：
- 对常量池的回收 （String#intern()）
- 对类元数据的回收 （两个条件：一个类的所有实例已被回收，加载该类的ClassLoader也已被回收）

## 类加载

## GC (garbage collection)

### GC在jvm中的应用

### 命令

- jps -lvVm
- jstack $pid  [ > c:/tmp/web-tester-stack.log ]
- jmap -histo $pid [ > c:/tmp/map.log]
- 如何知道eden s0 s1 old的大小？ `jmap -heap $pid [ > c:/tmp/map.log]`

```text
# jmap -heap 2696或者jhsdb jmap --heap --pid 2696

Attaching to process ID 2696, please wait...
Debugger attached successfully.
Server compiler detected.
JVM version is 21.0.6+8-LTS-jvmci-23.1-b55

using thread-local object allocation.
Garbage-First (G1) GC with 13 thread(s)

Heap Configuration:
   MinHeapFreeRatio         = 40
   MaxHeapFreeRatio         = 70
   MaxHeapSize              = 209715200 (200.0MB)
   NewSize                  = 1363144 (1.2999954223632812MB)
   MaxNewSize               = 125829120 (120.0MB)
   OldSize                  = 5452592 (5.1999969482421875MB)
   NewRatio                 = 2
   SurvivorRatio            = 8
   MetaspaceSize            = 22020096 (21.0MB)
   CompressedClassSpaceSize = 1073741824 (1024.0MB)
   MaxMetaspaceSize         = 17592186044415 MB
   G1HeapRegionSize         = 1048576 (1.0MB)

Heap Usage:
G1 Heap:
   regions  = 200
   capacity = 209715200 (200.0MB)
   used     = 75363072 (71.871826171875MB)
   free     = 134352128 (128.128173828125MB)
   35.9359130859375% used
G1 Young Generation:
Eden Space:
   regions  = 2
   capacity = 131072000 (125.0MB)
   used     = 2097152 (2.0MB)
   free     = 128974848 (123.0MB)
   1.6% used
Survivor Space:
   regions  = 0
   capacity = 1048576 (1.0MB)
   used     = 14448 (0.0137786865234375MB)
   free     = 1034128 (0.9862213134765625MB)
   1.37786865234375% used
G1 Old Generation:
   regions  = 76
   capacity = 77594624 (74.0MB)
   used     = 73251472 (69.85804748535156MB)
   free     = 4343152 (4.1419525146484375MB)
   94.4027668720967% used
```

- jmap -dump:file=c:/tmp/web-tester.bin $pid
- 查看gc相关 `jstat -gcutil $pid`

```text
 jstat -gcutil 2696 1000
  S0     S1     E      O      M     CCS    YGC     YGCT     FGC    FGCT     CGC    CGCT       GCT
     -   1.57   2.56  99.75  98.35  93.88    187     0.342     1     0.029     4     0.006     0.376
     -   1.97   0.80  87.56  98.35  93.88    188     0.344     1     0.029     4     0.006     0.378
     -   1.97   0.80  87.56  98.35  93.88    188     0.344     1     0.029     4     0.006     0.378
     -   1.97   0.80  87.56  98.35  93.88    188     0.344     1     0.029     4     0.006     0.378
     -   1.97   1.60  87.56  98.35  93.88    188     0.344     1     0.029     4     0.006     0.378
     -   1.97   1.60  87.56  98.35  93.88    188     0.344     1     0.029     4     0.006     0.378

//S0  — 年轻代中第一个survivor（幸存区）已使用的占当前容量百分比 
//S1  — 年轻代中第二个survivor（幸存区）已使用的占当前容量百分比
//E   — 年轻代中Eden（伊甸园）已使用的占当前容量百分比 
//O   — Heap上的 Old space 区已使用空间的百分比
//P   — Perm space 区已使用空间的百分比
YGC: 年轻代垃圾回收次数
YGCT: 年轻代垃圾回收消耗的时间 (秒)
FGC: 老年代垃圾回收次数
FGCT: 老年代垃圾回收消耗的时间 (秒)
CGC: 压缩类空间垃圾回收次数
CGCT: 压缩类空间垃圾回收消耗的时间 (秒)
GCT: 总的垃圾回收消耗的时间 (秒)
```
- jstat -gc PID 1000 10 （每秒查看一次gc信息，共10次）
- 查看运行中的jvm的启动参数

#### Java VisualVM

- 如何查看一个运行中的java进程的Xss参数。 jinfo -flag ThreadStackSize pid （可尝试启动一个java进程添加-Xss2m来测试，我jdk-1.8.0_121启动一个简单的没有配置任何Xss的main方法，该值是0）-Xss is translated in a VM flag named ThreadStackSize
-XX:+UseParNewGC -XX:+CMSParallelRemarkEnabled -XX:+UseConcMarkSweepGC
-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=75，网上有提到JVM提供了3种垃圾收集器，如果是长生命周期（老年代）对象较多时可以使用CMS收集器。

#### jvm内存分配参数

win7 x64 jdk-8u121上使用如下参数

-XX:+PrintGC -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintHeapAtGC -Xmx32M -Xms32M -Xloggc:c:/tmp/gclog/forgc1.log -XX:+PrintVMOptions -XX:+PrintFlagsFinal -XX:+TraceClassLoading -XX:+TraceClassUnloading -XX:SurvivorRatio=8 -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:HeapDumpPath=c:/tmp/gclog/haep.dump

loggc中显示CommandLine flags: -XX:+PrintGC -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintHeapAtGC -Xmx32M -Xms32M -Xloggc:c:/tmp/gclog/forgc1.log -XX:+PrintVMOptions -XX:+PrintFlagsFinal -XX:+TraceClassLoading -XX:+TraceClassUnloading -XX:SurvivorRatio=8 -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:HeapDumpPath=c:/tmp/gclog/haep.dump

- -Xms  --> -XX:InitialHeapSize 最小堆
- -Xmx  --> -XX:MaxHeapSize 最大堆
- -XX:MinHeapFreeRatio 堆空间的最小空闲比例，当堆空间的空闲内存小于这个数值时，jvm便会扩展堆空间
- -XX:MaxHeapFreeRatio 堆空间的最大空闲比例，当堆空间的空闲内存大于这个数值时，jvm便会压缩堆空间
- -Xss 设置线程栈大小
- -Xmn 设置新生代的大小，该参数的效果等同于设置了-XX:NewSize和-XX:MaxNewSize，如-Xmn100M (-XX:MaxNewSize=10485760 -XX:NewSize=10485760) 
- -XX:NewSize=11010048 -XX:MaxNewSize=11010048 为-Xmx的1/3
- -XX:+PrintFlagsFinal
- Eden与s0s1的空间会动态变化
- -XX:PermSize和-XX:MaxPermSize用来设置永久代的初始和最大值
- 堆的比例分配-XX:SurvivorRatio用来设置新生代中eden与s0空间的比例，-XX:SurvivorRatio=eden/s0=eden/s1
- -XX:NewRatio 老年代/新生代的比率，默认是2，所以就有了下面的NewSize为1/3
- -XX:TargetSurviorRatio 设置survior区的可使用率，当使用率达到该数值时，会将对象送入老年代。

-XX:PretenureSizeThreshold 当新创建的对象大小超过此值时会直接在老年代分配
-XX:+DisableExplicitGC 禁用显式GC（即System.gc()）

gc调优，即是尽可能将对象预留在新生代，减少老年代gc的次数

### 引用

| 引用类型 | 是否会被回收 | --- |
| --- | --- | --- |
| 强引用 | 不会 | --- |
| 软引用 | 内存不够时会 | --- |
| 弱引用 | 会 | --- |
| 虚引用 | 会 | --- |

关闭windows的虚拟内存会导致内存不够用，进而会导致idea出现jvm错误：

```text
[thread 8996 also had an error]
#
# There is insufficient memory for the Java Runtime Environment to continue.
# Native memory allocation (malloc) failed to allocate 32744 bytes for ChunkPool::allocate
# An error report file with more information is saved as:
# D:\shigoto\code\datatist-wolf\hs_err_pid8316.log
[thread 8768 also had an error]
[thread 4352 also had an error]

[error occurred during error reporting , id 0xe0000001]

```