JAVA进程内存用量高的分析与解决

首先看一下一个java进程的jmap输出：

[lex@chou ~]$ jmap -heap 837
Attaching to process ID 837, please wait...
Debugger attached successfully.
Server compiler detected.
JVM version is 20.10-b01

using thread-local object allocation.
Parallel GC with 2 thread(s)

Heap Configuration:
   MinHeapFreeRatio = 40
   MaxHeapFreeRatio = 70
   MaxHeapSize      = 4294967296 (4096.0MB)
   NewSize          = 1310720 (1.25MB)
   MaxNewSize       = 17592186044415 MB
   OldSize          = 5439488 (5.1875MB)
   NewRatio         = 2
   SurvivorRatio    = 8
   PermSize         = 21757952 (20.75MB)
   MaxPermSize      = 85983232 (82.0MB)

Heap Usage:
PS Young Generation
Eden Space:
   capacity = 41025536 (39.125MB)
   used     = 18413552 (17.560531616210938MB)
   free     = 22611984 (21.564468383789062MB)
   44.883147900858624% used
From Space:
   capacity = 4325376 (4.125MB)
   used     = 3702784 (3.53125MB)
   free     = 622592 (0.59375MB)
   85.60606060606061% used
To Space:
   capacity = 4521984 (4.3125MB)
   used     = 0 (0.0MB)
   free     = 4521984 (4.3125MB)
   0.0% used
PS Old Generation
   capacity = 539820032 (514.8125MB)
   used     = 108786168 (103.74657440185547MB)
   free     = 431033864 (411.06592559814453MB)
   20.152302906758376% used
PS Perm Generation
   capacity = 85983232 (82.0MB)
   used     = 60770232 (57.95500946044922MB)
   free     = 25213000 (24.04499053955078MB)
   70.67684080542588% used

然后再用ps看看：

[lex@chou ~]$ ps -p 837 -o vsz,rss
   VSZ   RSS
7794992 3047320

关于这里的几个generation网上资料一大把就不细说了，这里算一下求和可以得知前者总共给Java环境分配了644M的内存，而ps输出的VSZ和RSS分别是7.4G和2.9G，这到底是怎么回事呢？
前面jmap输出的内容里，MaxHeapSize 是在命令行上配的，-Xmx4096m，这个java程序可以用到的最大堆内存。
VSZ是指已分配的线性空间大小，这个大小通常并不等于程序实际用到的内存大小，产生这个的可能性很多，比如内存映射，共享的动态库，或者向系统申请了更多的堆，都会扩展线性空间大小，要查看一个进程有哪些内存映射，可以使用 pmap 命令来查看：

[lex@chou ~]$ pmap -x 837
837:   java
Address           Kbytes     RSS   Dirty Mode   Mapping
0000000040000000      36       4       0 r-x--  java
0000000040108000       8       8       8 rwx--  java
00000000418c9000   13676   13676   13676 rwx--    [ anon ]
00000006fae00000   83968   83968   83968 rwx--    [ anon ]
0000000700000000  527168  451636  451636 rwx--    [ anon ]
00000007202d0000  127040       0       0 -----    [ anon ]
...
...
00007f55ee124000       4       4       0 r-xs-  az.png
00007fff017ff000       4       4       0 r-x--    [ anon ]
ffffffffff600000       4       0       0 r-x--    [ anon ]
----------------  ------  ------  ------
total kB         7796020 3037264 3023928

这里可以看到很多anon，这些表示这块内存是由mmap分配的。

RSZ是Resident Set Size，常驻内存大小，即进程实际占用的物理内存大小， 在现在这个例子当中，RSZ和实际堆内存占用差了2.3G，这2.3G的内存组成分别为：

1. JVM本身需要的内存，包括其加载的第三方库以及这些库分配的内存
2. NIO的DirectBuffer是分配的native memory
3. 内存映射文件，包括JVM加载的一些JAR和第三方库，以及程序内部用到的。上面 pmap 输出的内容里，有一些静态文件所占用的大小不在Java的heap里，因此作为一个Web服务器，赶紧把静态文件从这个Web服务器中人移开吧，放到nginx或者CDN里去吧。
4. JIT， JVM会将Class编译成native代码，这些内存也不会少，如果使用了Spring的AOP，CGLIB会生成更多的类，JIT的内存开销也会随之变大，而且Class本身JVM的GC会将其放到Perm Generation里去，很难被回收掉，面对这种情况，应该让JVM使用ConcurrentMarkSweep GC，并启用这个GC的相关参数允许将不使用的class从Perm Generation中移除， 参数配置： -XX:+UseConcMarkSweepGC -X:+CMSPermGenSweepingEnabled -X:+CMSClassUnloadingEnabled，如果不需要移除而Perm Generation空间不够，可以加大一点： -X:PermSize=256M -X:MaxPermSize=512M
5. JNI，一些JNI接口调用的native库也会分配一些内存，如果遇到JNI库的内存泄露，可以使用valgrind等内存泄露工具来检测
6. 线程栈，每个线程都会有自己的栈空间，如果线程一多，这个的开销就很明显了
7. jmap/jstack 采样，频繁的采样也会增加内存占用，如果你有服务器健康监控，记得这个频率别太高，否则健康监控变成致病监控了。

关于JVM的几个GC堆和GC的情况，可以用jstat来监控，例如监控进程837每隔1000毫秒刷新一次，输出20次：

[lex@chou ~]$ jstat -gcutil 837 1000 20
  S0     S1     E      O      P     YGC     YGCT    FGC    FGCT     GCT   
  0.00  80.43  24.62  87.44  98.29   7101  119.652    40   19.719  139.371
  0.00  80.43  33.14  87.44  98.29   7101  119.652    40   19.719  139.371

几个字段分别含义如下：

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	old代已使用的占当前容量百分比
P	perm代已使用的占当前容量百分比
YGC	从应用程序启动到采样时年轻代中gc次数
YGCT	从应用程序启动到采样时年轻代中gc所用时间(s)
FGC	从应用程序启动到采样时old代(全gc)gc次数
FGCT	从应用程序启动到采样时old代(全gc)gc所用时间(s)
GCT	从应用程序启动到采样时gc用的总时间(s)

结论

因此如果正常情况下jmap输出的内存占用远小于 RSZ，可以不用太担心，除非发生一些严重错误，比如PermGen空间满了导致OutOfMemoryError发生，或者RSZ太高导致引起系统公愤被OOM Killer给干掉，就得注意了，该加内存加内存，没钱买内存加交换空间，或者按上面列的组成部分逐一排除。
这几个内存指标之间的关系是：VSZ >> RSZ >> Java程序实际使用的堆大小

相关的参考资料：

http://www.ibm.com/developerworks/java/library/j-nativememory-linux/

http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/index-137495.html