本文主要內容：

• Trace跟蹤引數
• 堆的分配引數
• 棧的分配引數

零、在IDE的後臺列印GC日誌：

既然學習JVM，閱讀GC日誌是處理Java虛擬機器記憶體問題的基礎技能，它只是一些人為確定的規則，沒有太多技術含量。

既然如此，那麼在IDE的控制檯列印GC日誌是必不可少的了。現在就告訴你怎麼列印。

（1）如果你用的是Eclipse，列印GC日誌的操作如下：

在上圖的箭頭處加上-XX:+PrintGCDetails這句話。於是，執行程式後，GC日誌就可以打印出來了：

（2）如果你用的是IntelliJ IDEA，列印GC日誌的操作如下：

在上圖的箭頭處加上-XX:+PrintGCDetails這句話。於是，執行程式後，GC日誌就可以打印出來了：

當然了，光有-XX:+PrintGCDetails這一句引數肯定是不夠的，下面我們詳細介紹一下更多的引數配置。

一、Trace跟蹤引數：

1、列印GC的簡要資訊：

-verbose:gc
-XX:+printGC

解釋：可以列印GC的簡要資訊。比如：

[GC 4790K->374K(15872K), 0.0001606 secs]

[GC 4790K->374K(15872K), 0.0001474 secs]

[GC 4790K->374K(15872K), 0.0001563 secs]

[GC 4790K->374K(15872K), 0.0001682 secs]

上方日誌的意思是說，GC之前，用了4M左右的記憶體，GC之後，用了374K記憶體，一共回收了將近4M。記憶體大小一共是16M左右。

2、列印GC的詳細資訊：

-XX:+PrintGCDetails

解釋：列印GC詳細資訊。

-XX:+PrintGCTimeStamps

解釋：列印CG發生的時間戳。

理解GC日誌的含義：

例如下面這段日誌：

[GC[DefNew: 4416K->0K(4928K), 0.0001897 secs] 4790K->374K(15872K), 0.0002232 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] 

上方日誌的意思是說：這是一個新生代的GC。方括號內部的“4416K->0K(4928K)”含義是：“GC前該記憶體區域已使用容量->GC後該記憶體區域已使用容量（該記憶體區域總容量）”。而在方括號之外的“4790K->374K(15872K)”表示“GC前Java堆已使用容量->GC後Java堆已使用容量（Java堆總容量）”。

再往後看，“0.0001897 secs”表示該記憶體區域GC所佔用的時間，單位是秒。

再比如下面這段GC日誌：

上圖中，我們先看一下用紅框標註的“[0x27e80000, 0x28d80000, 0x28d80000)”的含義，它表示新生代在記憶體當中的位置：第一個引數是申請到的起始位置，第二個引數是申請到的終點位置，第三個引數表示最多能申請到的位置。上圖中的例子表示新生代申請到了15M的控制元件，而這個15M是等於：（eden space的12288K）+（from space的1536K）+（to space的1536K）。

疑問：分配到的新生代有15M，但是可用的只有13824K，為什麼會有這個差異呢？等我們在後面的文章中學習到了GC演算法之後就明白了。

3、指定GC log的位置：

-Xloggc:log/gc.log

解釋：指定GC log的位置，以檔案輸出。幫助開發人員分析問題。

-XX:+PrintHeapAtGC

解釋：每一次GC前和GC後，都列印堆資訊。

例如：

上圖中，紅框部分正好是一次GC，紅框部分的前面是GC之前的日誌，紅框部分的後面是GC之後的日誌。

-XX:+TraceClassLoading

解釋：監控類的載入。

例如：

[Loaded java.lang.Object from shared objects file]

[Loaded java.io.Serializable from shared objects file]

[Loaded java.lang.Comparable from shared objects file]

[Loaded java.lang.CharSequence from shared objects file]

[Loaded java.lang.String from shared objects file]

[Loaded java.lang.reflect.GenericDeclaration from shared objects file]

[Loaded java.lang.reflect.Type from shared objects file]

-XX:+PrintClassHistogram

解釋：按下Ctrl+Break後，列印類的資訊。

例如：

二、堆的分配引數：

1、-Xmx –Xms：指定最大堆和最小堆

舉例、當引數設定為如下時：

-Xmx20m -Xms5m

然後我們在程式中執行如下程式碼：

System.out.println("Xmx=" + Runtime.getRuntime().maxMemory() / 1024.0 / 1024 + "M");     //系統的最大空間

System.out.println("free mem=" + Runtime.getRuntime().freeMemory() / 1024.0 / 1024 + "M");   //系統的空閒空間

System.out.println("total mem=" + Runtime.getRuntime().totalMemory() / 1024.0 / 1024 + "M");   //當前可用的總空間

 執行效果：

保持引數不變，在程式中執行如下程式碼：（分配1M空間給陣列）

byte[] b = new byte[1 * 1024 * 1024];
System.out.println("分配了1M空間給陣列");

System.out.println("Xmx=" + Runtime.getRuntime().maxMemory() / 1024.0 / 1024 + "M");   //系統的最大空間

System.out.println("free mem=" + Runtime.getRuntime().freeMemory() / 1024.0 / 1024 + "M");   //系統的空閒空間

System.out.println("total mem=" + Runtime.getRuntime().totalMemory() / 1024.0 / 1024 + "M");   

執行效果：

注：Java會盡可能將total mem的值維持在最小堆。

保持引數不變，在程式中執行如下程式碼：（分配10M空間給陣列）

byte[] b = new byte[10 * 1024 * 1024];
System.out.println("分配了10M空間給陣列");

System.out.println("Xmx=" + Runtime.getRuntime().maxMemory() / 1024.0 / 1024 + "M");   //系統的最大空間

System.out.println("free mem=" + Runtime.getRuntime().freeMemory() / 1024.0 / 1024 + "M");   //系統的空閒空間

System.out.println("total mem=" + Runtime.getRuntime().totalMemory() / 1024.0 / 1024 + "M");   //當前可用的總空間

執行效果：

如上圖紅框所示：此時，total mem 為7M時已經不能滿足需求了，於是total mem漲成了16.5M。

保持引數不變，在程式中執行如下程式碼：（進行一次GC的回收）

System.gc();

System.out.println("Xmx=" + Runtime.getRuntime().maxMemory() / 1024.0 / 1024 + "M");    //系統的最大空間

System.out.println("free mem=" + Runtime.getRuntime().freeMemory() / 1024.0 / 1024 + "M");   //系統的空閒空間

System.out.println("total mem=" + Runtime.getRuntime().totalMemory() / 1024.0 / 1024 + "M");   //當前可用的總空間

執行效果：

問題1： -Xmx（最大堆空間）和 –Xms（最小堆空間）應該保持一個什麼關係，可以讓系統的效能儘可能的好呢？

問題2：如果你要做一個Java的桌面產品，需要繫結JRE，但是JRE又很大，你如何做一下JRE的瘦身呢？

2、-Xmn、-XX:NewRatio、-XX:SurvivorRatio：

• -Xmn

　　　　設定新生代大小

• -XX:NewRatio

　　　　新生代（eden+2*s）和老年代（不包含永久區）的比值

    　　　　例如：4，表示新生代:老年代=1:4，即新生代佔整個堆的1/5

• -XX:SurvivorRatio（倖存代）

　　　　設定兩個Survivor區和eden的比值

    　　　　例如：8，表示兩個Survivor:eden=2:8，即一個Survivor佔年輕代的1/10

現在執行如下這段程式碼：

public class JavaTest {
    public static void main(String[] args) {
        byte[] b = null;
        for (int i = 0; i < 10; i++)
            b = new byte[1 * 1024 * 1024];
    }
}

我們通過設定不同的jvm引數，來看一下GC日誌的區別。

（1）當引數設定為如下時：（設定新生代為1M，很小）

-Xmx20m -Xms20m -Xmn1m -XX:+PrintGCDetails

執行效果：

總結：

　　沒有觸發GC

    由於新生代的記憶體比較小，所以全部分配在老年代。

（2）當引數設定為如下時：（設定新生代為15M，足夠大）

-Xmx20m -Xms20m -Xmn15m -XX:+PrintGCDetails

執行效果：

上圖顯示：

沒有觸發GC

全部分配在eden（藍框所示）

老年代沒有使用（紅框所示）

（3）當引數設定為如下時：（設定新生代為7M，不大不小）

-Xmx20m -Xms20m –Xmn7m -XX:+PrintGCDetails

執行效果：

總結：

　　進行了2次新生代GC

　　s0 s1 太小，需要老年代擔保

（4）當引數設定為如下時：（設定新生代為7M，不大不小；同時，增加倖存代大小）

-Xmx20m -Xms20m -Xmn7m -XX:SurvivorRatio=2 -XX:+PrintGCDetails

執行效果：

總結：

    進行了至少3次新生代GC

    s0 s1 增大

（5）當引數設定為如下時：

-Xmx20m -Xms20m -XX:NewRatio=1

-XX:SurvivorRatio=2 -XX:+PrintGCDetails

執行效果：

（6）當引數設定為如下時： 和上面的（5）相比，適當減小倖存代大小，這樣的話，能夠減少GC的次數

-Xmx20m -Xms20m -XX:NewRatio=1

-XX:SurvivorRatio=3 -XX:+PrintGCDetails

3、-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError、-XX:+HeapDumpPath

• -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError

　　　　OOM時匯出堆到檔案

　　　　　　根據這個檔案，我們可以看到系統dump時發生了什麼。

• -XX:+HeapDumpPath

　　　　匯出OOM的路徑

例如我們設定如下的引數：

-Xmx20m -Xms5m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:HeapDumpPath=d:/a.dump

上方意思是說，現在給堆記憶體最多分配20M的空間。如果發生了OOM異常，那就把dump資訊匯出到d:/a.dump檔案中。

然後，我們執行如下程式碼：

Vector v = new Vector();
for (int i = 0; i < 25; i++)
　　v.add(new byte[1 * 1024 * 1024]);

上方程式碼中，需要利用25M的空間，很顯然會發生OOM異常。現在我們執行程式，控制檯列印如下：

現在我們去D盤看一下dump檔案：

上圖顯示，一般來說，這個檔案的大小和最大堆的大小保持一致。

我們可以用VisualVM開啟這個dump檔案。

注：關於VisualVM的使用，可以參考下面這篇部落格：

或者使用Java自帶的Java VisualVM工具也行：

上圖中就是dump出來的檔案，檔案中可以看到，一共有19個byte已經被分配了。 

4、-XX:OnOutOfMemoryError：

• -XX:OnOutOfMemoryError

　　　　在OOM時，執行一個指令碼。

　　　　　　可以在OOM時，傳送郵件，甚至是重啟程式。

例如我們設定如下的引數：

-XX:OnOutOfMemoryError=D:/tools/jdk1.7_40/bin/printstack.bat %p //p代表的是當前程序的pid

上方引數的意思是說，執行printstack.bat指令碼，而這個指令碼做的事情是：D:/tools/jdk1.7_40/bin/jstack -F %1 > D:/a.txt，即當程式OOM時，在D:/a.txt中將會生成執行緒的dump。

5、堆的分配引數總結：

• 根據實際事情調整新生代和倖存代的大小
• 官方推薦新生代佔堆的3/8
• 倖存代佔新生代的1/10
• 在OOM時，記得Dump出堆，確保可以排查現場問題

6、永久區分配引數：

• -XX:PermSize  -XX:MaxPermSize

　　　　設定永久區的初始空間和最大空間。也就是說，jvm啟動時，永久區一開始就佔用了PermSize大小的空間，如果空間還不夠，可以繼續擴充套件，但是不能超過MaxPermSize，否則會OOM。

　　　　他們表示，一個系統可以容納多少個型別

程式碼舉例：

我們知道，使用CGLIB等庫的時候，可能會產生大量的類，這些類，有可能撐爆永久區導致OOM。於是，我們執行下面這段程式碼：

for(int i=0;i<100000;i++){
　　CglibBean bean = new CglibBean("geym.jvm.ch3.perm.bean"+i,new HashMap());
}

上面這段程式碼會在永久區不斷地產生新的類。於是，執行效果如下：

總結：

　　如果堆空間沒有用完也丟擲了OOM，有可能是永久區導致的。

　　　　堆空間實際佔用非常少，但是永久區溢位 一樣丟擲OOM。

三、棧的分配引數：

1、Xss：

設定棧空間的大小。通常只有幾百K

　　決定了函式呼叫的深度

　　每個執行緒都有獨立的棧空間

　　區域性變數、引數 分配在棧上

注：棧空間是每個執行緒私有的區域。棧裡面的主要內容是棧幀，而棧幀存放的是區域性變量表，區域性變量表的內容是：區域性變數、引數。

我們來看下面這段程式碼：（沒有出口的遞迴呼叫）

public class TestStackDeep {
    private static int count = 0;

    public static void recursion(long a, long b, long c) {
        long e = 1, f = 2, g = 3, h = 4, i = 5, k = 6, q = 7, x = 8, y = 9, z = 10;
        count++;
        recursion(a, b, c);
    }

    public static void main(String args[]) {
        try {
            recursion(0L, 0L, 0L);
        } catch (Throwable e) {
            System.out.println("deep of calling = " + count);
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

上方這段程式碼是沒有出口的遞迴呼叫，肯定會出現OOM的。

如果設定棧大小為128k：

-Xss128K

執行效果如下：（方法被呼叫了294次）

如果設定棧大小為256k：（方法被呼叫748次）

意味著函式呼叫的次數太深，像這種遞迴呼叫就是個典型的例子。

總結：

我們在本文中介紹了jvm的一些最基本的引數，還有很多引數（如GC引數等）將在後續的系列文章中進行介紹。我們將在接下來的文章中介紹GC演算法。

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