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JVM系列第11讲:JVM参数之堆栈空间配置原创

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JVM 中最重要的一部分就是堆空间了,基本上大多数的线上 JVM 问题都是因为堆空间造成的 OutOfMemoryError。因此掌握 JVM 关于堆空间的参数配置对于排查线上问题非常重要。
 
tips:本文所有配置,如无特别说明,均基于JDK1.8。
 

堆配置

 
我们使用 -Xms 设置堆的初始空间大小,使用 -Xmx 设置堆的最大空间大小。
 
java -Xms20m -Xmx30m GCDemo
在上面的命令中,我们设置 JVM 的初始堆大小为 20M,最大堆空间为 30M。
 

年轻代

 
在 JDK1.8 中,堆分为年轻代和老年代。JVM 提供了参数 -Xmn 来设置年轻代内存的大小,但没有提供参数设置老年代的大小。但其实老年代的大小就等于堆大小减去年轻代大小。
 
java -Xms20m -Xmn10M GCDemo
 
上面的命令中,我们设置 JVM 堆初始大小为20M。其中年轻代的大小为 10M,那么剩下的就是老年代的大小,有 10M了。 我们可以给上述命令加上-XX:+PrintGCDetails 参数来查看内存区域的分配信息。
 

C9AF58E2-5BFE-4063-8B60-8C415A1B8BB9.png

如上图所示,我们可以看到老年代的大小为 10M。
 

Eden区

 
在年轻代中,分为三个区域,分别是:eden 空间、from 空间、to 空间。如果要设置这部分的大小,那么就使用 -XX:SurvivorRatio 这个参数,该参数设置 eden / from 空间的比例关系,该参数的公式如下:
 
-XX:SurvivorRatio = eden/from  = eden/to
 
例如我们的年轻代有 10 M,而我们设置 -XX:SurvivorRatio 参数为 2。也就是说 eden / from = eden / to = 2。这里教一个快速计算的方法,我们假设 eden = 2,那么 from = 1,to = 1,那么 eden + from + to = 10M。这样就可以算出每一份大小是 10/4 = 2.5M。所以 Eden 区 = 2.5 * 2 = 5M,from 区是 2.5 M,to 区是 2.5 M。
 
下面我们运行下命令来验证一下。
 
java -Xms20m -Xmn10M -XX:SurvivorRatio=2 -XX:+PrintGCDetails GCDemo
在上面的启动参数中,我们设置堆初始大小为 20M,年轻代大小为 10M,年轻代的 SurvivorRatio 比例为 2。那么最终分配的结果将会是:年轻代 10M,其中 Eden 区 5M、From 区 2.5M、To 区 2.5 M,老年代 10M。
 

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从上图可以看到:eden 空间是 5120 K,from 和 to 空间是 2560 K。
 
上图还有一个细节,即 PSYoungGen 这里的 total 只有 7680K,难道年轻代只有 7.5M 的内存吗?为什么不是 10M 呢?其实是因为这里的 total 指的是可用内存,from space 和 to space 两个区域,同一时间只有一个区域是可以用的。所以可用内存是 5120 + 2560 = 7680。
 

永久代(JDK1.7)

 
在 JDK 1.8 之前,所加载的类信息都放在永久代中。我们用 -XX:PermSize 设置永久代初始大小,用 -XX:MaxPermSize 设置永久代最大大小。
 
java -XX:PermSize10m -XX:MaxPermSize50m -XX:+PrintGCDetails GCDemo
在上面的启动参数中,我们设置永久代初始大小为 10M,最大大小为 50M。我们在 JDK1.7 的环境下运行上面的命令,会看到如下的 GC 日志。
 

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在上图中,我们可以看到永久代的大小为我们设置的 10M。
 

元空间(JDK1.8)

 
在 JDK 1.8 之前,所有加载的类信息都放在永久代中。但在 JDK1.8 之时,永久代被移除,取而代之的是元空间(Metaspace)。在元空间这块内存中,有两个参数很相似,它们是: -XX:MetaspaceSize 和 -XX:MaxMetaspaceSize。
 
java -XX:MetaspaceSize=10m -XX:MaxMetaspaceSize=50m -XX:+PrintGCDetails GCDemo
上面的命令中,我们设置 MetaspaceSize 为 10M,MaxMetaspaceSize 为 50M。但其实它们并不是设置初始大小和最大大小的。
 

C1685FB9-0636-45F8-AED0-DADB086D97B0.png

从上面的执行结果可以看到,Metaspace 空间的大小为 2.6M 左右,并不是我们设置的 10M。那是因为 MetaspaceSize 设置的是元空间发生 GC 的初始阈值。当达到这个值时,元空间发生 GC 操作,这个值默认是 20.8M。而 MaxMetaspaceSize 则是设置元空间的最大大小,默认基本是机器的物理内存大小。虽然可以不设置,但还是建议设置一下,因为如果一直不断膨胀,那么 JVM 进程可能会被 OS kill 掉。
 

栈空间

 
栈空间是每个线程各自有的一块区域,如果栈空间太小,也会导致 StackOverFlow 异常。而要设置栈空间大小,只需要使用 -Xss 参数就可以。
 
java -Xss2m GCDemo
上面的启动命令设置最大栈空间为 2M。
 

直接内存

 
在 JVM 中还有一块内存,它独立于 JVM 的堆内存,它就是:直接内存。我们可以使用 -XX:MaxDirectMemorySize 设置最大直接内存。如果不设置,默认为最大堆空间,即 -Xmx。
 
java -XX:MaxDirectMemorySize=50m GCDemo
上面的启动命令设置直接内存最大值为 50M。
 
当直接内存使用达到设置值时,就会触发垃圾回收。如果不能有效释放足够空间,就会引发直接内存溢出导致系统的 OOM。
 

总结

 
参数 含义
-Xms 初始堆大小
-Xmx 最大堆空间
-Xmn 设置新生代大小
-XX:SurvivorRatio 设置新生代eden空间和from/to空间的比例关系
-XX:PermSize 方法区初始大小
-XX:MaxPermSize 方法区最大大小
-XX:MetaspaceSize 元空间GC阈值(JDK1.8)
-XX:MaxMetaspaceSize 最大元空间大小(JDK1.8)
-Xss 栈大小
-XX:MaxDirectMemorySize 直接内存大小,默认为最大堆空间

 

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