java8 jvm gc_JVM层GC调优（上）

JVM内存结构简介(jdk1.8)

JVM层的GC调优是生产环境上必不可少的一个环节，因为我们需要确定这个进程可以占用多少内存，以及设定一些参数的阀值。以此来优化项目的性能和提高可用性，而且这也是在面试中经常会被问到的问题。

想要进行GC调优，我们首先需要简单了解下JVM的内存结构，Java虚拟机的规范文档如下：

在介绍JVM内存结构之前，我们需要先知道运行时数据区这样的一个东西，它与JVM的内存结构有着一定的关联。不过它属于是一个规范，所以与JVM内存结构是有着物理上的区别的。运行时数据区如下：

1.程序计数器(Program Count Register，简称PC Register)：

JVM支持多线程同时执行，每一个线程都有自己的PC Register。当每一个新线程被创建时，它都将得到它自己的PC Register。线程正在执行的方法叫做当前方法。如果执行的是Java方法，那么PC Register里存放的就是当前正在执行的指令的地址，如果是native方法(C/C++编写的方法)，则是为空。此内存区域是唯一一个在java虚拟机规范中没有规定任何OutOfMemoryError情况的区域。

2.虚拟机栈(JVM Stacks)：

Java虚拟机栈(Java Virtual Machine Stacks)是线程私有的，它的生命周期与线程相同。虚拟机描述的是Java方法执行的内存模型：每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧，用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。每一个方法从调用直至执行完成的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程，实际上就是所谓的线程堆栈。

局部变量表存放了各种基本类型、对象引用和returnAddress类型(指向了一条字节码指令地址)。其中64位长度 long 和 double 占两个局部变量空间，其他只占一个。

该区域中规定的异常情况有两种：1.线程请求的栈的深度大于虚拟机所允许的深度，将抛出StackOverflowError异常；2.如果虚拟机可以动态扩展，如果扩展时无法申请到足够的内存，就抛出OutOfMemoryError异常。

3.堆Heap：

Java堆(Java Heap)是Java虚拟机所管理的内存中最大的一块。堆是被所有线程共享的一块内存区域，在虚拟机启动时创建。此内存区域的唯一目的就是存放对象实例，几乎所有的对象实例都在这里分配内存。

Java堆可以处于物理上不连续的内存空间中，只要逻辑上是连续的即可。堆中可细分为新生代和老年代，再细分可分为Eden空间、From Survivor空间、To Survivor空间。堆无法扩展时，会抛出OutOfMemoryError异常。

4.方法区(Method Area)：

方法区与Java堆一样，是各个线程共享的内存区域，它用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。虽然Java虚拟机规范把方法区描述为堆的一个逻辑部分，但是它却有一个别名叫做Non-Heap(非堆)，目的是与Java堆区分开来。

当方法区无法满足内存分配需求时，抛出OutOfMemoryError

5.运行时常量池(Run-Time Constant Pool)：

如上图所描述的一样，它是方法区的一部分。Class文件中除了有类的版本、字段、方法、接口等描述信息外，还有一项是常量池(Const Pool Table)，用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用，这部分内容将在类加载后被放入方法区的运行时常量池中存储。并非预置入Class文件中常量池的内容才进入方法运行时常量池，运行期间也可能将新的常量放入池中，这种特性被开发人员利用得比较多的便是String类的intern()方法。

同样的，当方法区无法满足内存分配需求时，也会抛出OutOfMemoryError

6.本地方法栈(Native Method Stacks)：

本地方法栈与虚拟机栈所发挥的作用是非常相似的，它们之间的区别不过是虚拟机栈为虚拟机执行Java方法(字节码)服务，而本地方法栈则为虚拟机使用到的Native方法服务。

了解了运行时方法区规范后，我们接下来看看JVM的内存结构图：

如上图，可以看到JVM内存被分为了两大区，非堆区用于存储对象以外的数据：

Metaspace：存放Class、Package、Method、Field、字节码、常量池、符号引用等等

CCS：这个区域存放32位指针的Class，也就是压缩类空间，默认关闭，需要使用JVM参数开启

CodeCache：存放JIT编译后的本地代码以及JNI使用的C/C++代码

而堆区则用于存储对象相关数据：

Young：新生代，存放新的或只经过几次Minor GC的对象

Eden：存放最新创建的对象，一些较大的对象则会特殊处理

S0/S1：当对象经过第一次Minor GC后，如果仍然存活，就会存放到这里。需要注意的是，S0和S1区域在同一时间上，只有其中一个是有数据的，而另一个则是空的。

Old：老年代，当S0或S1区域存满对象了，就会把这些对象存放到这个old区域中