Java OutOfMemory Error引发的JVM参数实测--Xms和Xmx参数篇

此篇文章是接上一篇博客“Java OutOfMemory Error引发的JVM参数实测--线程堆栈参数篇”的后续测试。

测试目的：

通过Sun  Java 1.6.0_20 32bit 版本运行上篇博客中的Java程序，测试在不同的线程堆栈参数设置的情况下分别可以生成多少个线程。

测试一：

使用默认的Java Xms和Xmx设置，测试生成的Java线程数：

./jre1.6.0_20/bin/java -server TestNativeOutOfMemoryError

..........................

I = 9141

i = 9142
i = 9143
i = 9144
Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: unable to create new native thread
        at java.lang.Thread.start0(Native Method)
        at java.lang.Thread.start(Unknown Source)
        at TestNativeOutOfMemoryError.main(TestNativeOutOfMemoryError.java:9)
Java HotSpot(TM) Server VM warning: Exception java.lang.OutOfMemoryError occurred dispatching signal SIGINT to handler- the VM may need to be forcibly terminated

运行java 程序之前，系统可用内存：

[root@tivbsmv999 ~]# free -m
             total       used       free     shared    buffers     cached
Mem:          3949       2324       1625          0          8       1704
-/+ buffers/cache:        610       3339
Swap:         5951         11       5940

运行java 程序之后，系统可用内存：

[root@tivbsmv999 ~]# free -m
             total       used       free     shared    buffers     cached
Mem:          3949       2702       1246          0          9       1705
-/+ buffers/cache:        987       2961
Swap:         5951         11       5940

内存消耗量 = 1625 - 1246 = 379 Mb

测试二：

将Java Xms和Xmx设置为512m，测试生成的Java线程数：

./jre1.6.0_20/bin/java -server -Xms500m -Xmx500m TestNativeOutOfMemoryError

..........................

i = 10652
i = 10653
i = 10654
i = 10655
Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: unable to create new native thread
        at java.lang.Thread.start0(Native Method)
        at java.lang.Thread.start(Unknown Source)
        at TestNativeOutOfMemoryError.main(TestNativeOutOfMemoryError.java:9)

运行java 程序之前，系统可用内存：

[root@tivbsmv999 ~]# free -m
             total       used       free     shared    buffers     cached
Mem:          3949       2326       1623          0          9       1705
-/+ buffers/cache:        611       3338
Swap:         5951         11       5940

运行java 程序之后，系统可用内存：

[root@tivbsmv999 ~]# free -m
             total       used       free     shared    buffers     cached
Mem:          3949       2776       1173          0         10       1705
-/+ buffers/cache:       1060       2889
Swap:         5951         11       5940

内存消耗量 = 1623 - 1173 = 450 Mb

测试三：

将Java Xms和Xmx设置为1024m，测试生成的Java线程数：

./jre1.6.0_20/bin/java -server -Xms1024m -Xmx1024m TestNativeOutOfMemoryError

..........................

i = 9031
i = 9032
i = 9033
i = 9034
Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: unable to create new native thread
        at java.lang.Thread.start0(Native Method)
        at java.lang.Thread.start(Unknown Source)
        at TestNativeOutOfMemoryError.main(TestNativeOutOfMemoryError.java:9)

运行java 程序之前，系统可用内存：

[root@tivbsmv999 ~]# free -m
             total       used       free     shared    buffers     cached
Mem:          3949       2328       1621          0         10       1705
-/+ buffers/cache:        612       3337
Swap:         5951         11       5940

运行java 程序之后，系统可用内存：

[root@tivbsmv999 ~]# free -m
             total       used       free     shared    buffers     cached
Mem:          3949       2714       1235          0         10       1705
-/+ buffers/cache:        997       2952
Swap:         5951         11       5940

内存消耗量 = 1621 - 1235 = 386 Mb

测试四：

将Java Xms和Xmx设置为2000m，测试生成的Java线程数：

./jre1.6.0_20/bin/java -server -Xms2000m -Xmx2000m TestNativeOutOfMemoryError

..........................

i = 6009
i = 6010
i = 6011
i = 6012
Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: unable to create new native thread
        at java.lang.Thread.start0(Native Method)
        at java.lang.Thread.start(Unknown Source)
        at TestNativeOutOfMemoryError.main(TestNativeOutOfMemoryError.java:9)

运行java 程序之前，系统可用内存：

[root@tivbsmv999 ~]# free -m
             total       used       free     shared    buffers     cached
Mem:          3949       2313       1635          0          8       1695
-/+ buffers/cache:        609       3339
Swap:         5951         11       5940

运行java 程序之后，系统可用内存：

[root@tivbsmv999 ~]# free -m
             total       used       free     shared    buffers     cached
Mem:          3949       2606       1343          0          9       1711
-/+ buffers/cache:        885       3063
Swap:         5951         11       5940

内存消耗量 = 1635 - 1343 = 292 Mb

测试五：

将Java Xms和Xmx设置为2400m，测试生成的Java线程数：

./jre1.6.0_20/bin/java -server -Xms2400m -Xmx2400m TestNativeOutOfMemoryError

..........................

i = 4770
i = 4771
i = 4772
i = 4773
Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: unable to create new native thread
        at java.lang.Thread.start0(Native Method)
        at java.lang.Thread.start(Unknown Source)
        at TestNativeOutOfMemoryError.main(TestNativeOutOfMemoryError.java:9)

运行java 程序之前，系统可用内存：

[root@tivbsmv999 ~]# free -m
             total       used       free     shared    buffers     cached
Mem:          3949       2381       1568          0          9       1761
-/+ buffers/cache:        610       3339
Swap:         5951         11       5940

运行java 程序之后，系统可用内存：

[root@tivbsmv999 ~]# free -m
             total       used       free     shared    buffers     cached
Mem:          3949       2584       1365          0         10       1761
-/+ buffers/cache:        813       3136
Swap:         5951         11       5940

内存消耗量 = 1568 - 1365 = 203 Mb

测试六：

将Java Xms和Xmx设置为256m，测试生成的Java线程数：

./jre1.6.0_20/bin/java -server -Xms256m -Xmx256m TestNativeOutOfMemoryError

..........................

i = 11409
i = 11410
i = 11411
i = 11412

Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: unable to create new native thread
        at java.lang.Thread.start0(Native Method)
        at java.lang.Thread.start(Unknown Source)
        at TestNativeOutOfMemoryError.main(TestNativeOutOfMemoryError.java:9)

运行java 程序之前，系统可用内存：

[root@tivbsmv999 ~]# free -m
             total       used       free     shared    buffers     cached
Mem:          3949       2381       1567          0         10       1761
-/+ buffers/cache:        610       3339
Swap:         5951         11       5940

运行java 程序之后，系统可用内存：

[root@tivbsmv999 ~]# free -m
             total       used       free     shared    buffers     cached
Mem:          3949       2851       1098          0         10       1761
-/+ buffers/cache:       1079       2870
Swap:         5951         11       5940

内存消耗量 = 1567 - 1098 = 469 Mb

测试七：

将Java Xms和Xmx设置为128m，测试生成的Java线程数：

./jre1.6.0_20/bin/java -server -Xms128m -Xmx128m TestNativeOutOfMemoryError

..........................

i = 11803
i = 11804
i = 11805
i = 11806
Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: unable to create new native thread
        at java.lang.Thread.start0(Native Method)
        at java.lang.Thread.start(Unknown Source)
        at TestNativeOutOfMemoryError.main(TestNativeOutOfMemoryError.java:9)

运行java 程序之前，系统可用内存：

[root@tivbsmv999 ~]# free -m
             total       used       free     shared    buffers     cached
Mem:          3949       2382       1566          0         10       1761
-/+ buffers/cache:        610       3338
Swap:         5951         11       5940

运行java 程序之后，系统可用内存：

[root@tivbsmv999 ~]# free -m
             total       used       free     shared    buffers     cached
Mem:          3949       2858       1090          0         11       1761
-/+ buffers/cache:       1086       2863
Swap:         5951         11       5940

内存消耗量 = 1566 - 1090 = 476 Mb

测试结果分析：

1. 上述的测试结果纠正了我之前的错误观念，并不是给JVM 堆（Xmx）分配的内存越多，Java进程可以创建的线程就越多，而且恰恰是相反的。上述的测试结果说明给Xmx分配的内存越多，Java可创建的线程数量越少。从网上找了一些文章得知，堆主要是用来存放对象的，栈是用来执行程序的。JVM中的堆内存（Heap）和栈内存（Stack）的作用非别为：

JVM堆中存的是对象。每一个Java应用都唯一对应一个JVM实例，每个JVM实例唯一对应一个堆。Java堆的唯一目的就是存放对象实例，应用程序在运行中所创建的所有对象实例和数组都在这里分配空间，并由所有的线程所共享。Java中堆内存的分配是自动初始化的。Java中所有对象的存储空间都是在堆内存中进行分配的，但是这个对象的引用却是在栈内存中分配的。也就是在建立一个对象时从堆内存和栈内存都分配内存空间。在堆中分配的空间用来实际建立这个对象，而在栈中分配的内存只是指向这个堆对象的引用而已。

JVM栈中存的是基本数据类型和JVM堆中对象的引用。一个对象的大小是不可估计的，或者说是可以动态变化的，但是在JVM栈中，一个对象只对应了一个4btye的引用。基本数据类型占用的空间一般是1~8个字节。JVM栈是程序运行时单位，决定了程序如何运行，或者说数据如何处理。在Java中，没生成一个线程，就会有一个JVM栈与之对应。因为不同的线程的执行逻辑显然是不同的，所以每个线程都需要一个独立的栈空间来存放该线程的执行逻辑。

从上述堆和栈的作用和区别可以看出，Java进程所能创建的线程数量是跟每个线程占用的JVM栈的大小和系统的可用内存密切相关的。其中每个线程占用的JVM栈的大小是通过参数Xss来设定的。在Xss已定的情况下，分配给JVM堆的内存空间越多，系统的可用内存就越少，所以Java进程可创建的线程数量就越少。

2. 在测试一和测试三中，Java可以创建的线程数量差不多，可以推测默认的堆大小也在1G左右，验证了默认堆的最大值（Xmx）为物理内存的1/4的说法。另外看到有文章说默认堆的最小值（Xms）为物理内存的1/64，这里未做验证。

3. 将上述各个测试中Java程序运行前后的内存消耗量除以生成的线程数量，都可以得出每个线程占用的内存数量大约为0.04 Mb。跟上篇博客“Java OutOfMemory Error引发的JVM参数实测--线程堆栈参数篇”中的Xss的默认值320k是基本吻合的。

参考：

JVM内存管理：

http://yuntai.1kapp.com/?p=528

JVM中堆内存和栈内存详解：

http://www.360doc.com/content/12/0306/17/1429048_192252660.shtml