应用JConsole学习Java GC分析

熊孩纸 阅读:197 2021-07-15 18:32:03 评论:0

应用JConsole学习Java GC

关于Java GC的知识,好多地方都讲了很多,今天我用JConsole来学习一下Java GC的原理。

GC原理

在我的上一篇中介绍了Java运行时数据区,在了解这些的基础上,对Java GC的理解能更清晰一些。

简单来讲,Java的内存分为堆和栈,其中堆是程序员用的内存,栈是系统用的内存。(这句话不一定正确,但可以这么理解)Java的内存管理主要是管理对象的分配和释放,或者说内存的分配和回收。在C或C++语言里面,内存是要自己控制的,new之后要delete掉,否则很容易出现内存泄漏。(还记得当时写C的痛苦,不过通过写C代码,很好的了解了内存的分配机制)在Java里面,分配内存和回收内存的事情是Jvm来管的。

Jvm有自己的机制来管理内存,具体的细节算法这里不讲,主要讲大概的处理方式。Jvm的GC主要处理堆内存,JVM内存模型中的堆可以细分为Young Generation和Old Generation(又称为Tenure Space),其中Young Generation又分为Eden Space(Eden是伊甸园的意思,老鹰乐队有首歌叫Long Road out of Eden)和Survivor spaces。如下图所示:

具体GC的过程如下:

  1. 在Young Generation中,有一个叫Eden Space的空间,主要是用来存放新生的对象,还有两个Survivor Spaces(from、to),它们的大小总是一样,它们用来存放每次垃圾回收后存活下来的对象。
  2. 在Old Generation中,主要存放应用程序中生命周期长的内存对象。
  3. 在Young Generation块中,垃圾回收一般用Copying的算法,速度快。每次GC的时候,存活下来的对象首先由Eden拷贝到某个SurvivorSpace,当Survivor Space空间满了后,剩下的live对象就被直接拷贝到OldGeneration中去。因此,每次GC后,Eden内存块会被清空。
  4. 在Old Generation块中,垃圾回收一般用mark-compact的算法,速度慢些,但减少内存要求。
  5. 垃圾回收分多级,0级为全部(Full)的垃圾回收,会回收OLD段中的垃圾;1级或以上为部分垃圾回收,只会回收Young中的垃圾,内存溢出通常发生于OLD段或Perm段垃圾回收后,仍然无内存空间容纳新的Java对象的情况。

翻译成为更简单的语言:

  1. 内存首先在Eden中分配;
  2. Eden中满了之后,挪到Survivor Space,清空Eden;
  3. Survivor Space满了之后,挪到Old Generation;
  1. 如果这三个区域都满了,内存溢出OutOfMemory。

那上面这个过程如何得知呢?今天我就用JConsole给大家演示一下如何看GC的过程。

JConsole介绍

先介绍一下JConsole。

JConsole是什么

JConsole 是一个内置 Java 性能分析器,可以从命令行或在 GUI shell 中运行。您可以轻松地使用 JConsole(或者,它更高端的 “近亲” VisualVM )来监控 Java 应用程序性能和跟踪 Java 中的代码。

如何启动JConsole

JConsole是一个程序,在windows里面找到JConsole.exe,双击启动即可。启动之后的界面如下图所示:

可以看到,JConsole即可以连接本地进程,也可以连接远程进程。

应用JConsole学习GC

那么,如何用JConsole学习GC的过程呢?我们首先要设计一个程序,这个程序一直保持内存增长,直到发生内存泄漏。在这个过程中,我们应该JConsole观察GC的过程。

写一个内存泄漏的程序

写一个内存泄漏的程序比较简单,读一个很大的文件到内存中,直至内存溢出,代码如下:

package com.chzhao.test; 
 
import java.io.BufferedReader; 
import java.io.FileReader; 
import java.io.IOException; 
import java.util.ArrayList; 
import java.util.List; 
 
public class StringTest { 
	public static void main(String[] args) throws InterruptedException, 
			IOException { 
		List<String> list = new ArrayList<String>(); 
		String file = "d:/wisdombud-unicom.log.2014-12-05"; 
		BufferedReader in = null; 
		in = new BufferedReader(new FileReader(file)); 
		while (true) { 
			String lineMsg = in.readLine(); 
			if (lineMsg == null || lineMsg.equals("")) { 
				break; 
			} 
			list.add(lineMsg); 
			Thread.sleep(10); 
			System.out.println(list.size()); 
		} 
		in.close(); 
	} 
} 

这个文件是我程序的一个日志文件,足够大,300M+

设置启动参数

除了写程序之外,为了快点出现内存泄漏,我们把启动内存调小。在Eclispse里面调VM arguments就可以,内容为:

-Xms4M -Xmx4M 

我设置了4M。

通过JConsole观察

首先把程序运行起来,在通过JConsole连接到程序上。
因为我们只关心内存,切换到内存标签页。有一个下拉图表,可以观察不同的内存情况。右下角有个柱状图,显示的是堆内存和栈内存的占用情况。其中堆内存包括Eden Space、Survivor Space和Tenured Gen。如下图所示:

可以看到,随着程序的运行,Eden Space会逐渐变满,到100%之后,Eden Space会变成0%,Survivor Space会变大;Survivor Space变100%之后,会挪到Tenured Gen中,Survivor Space变0%。这个过程和上面讲到的GC过程是一样的,很直观。

也可以观察上面的曲线图,Eden Space的图是类似波形图,每次到波谷都是进行了一次GC。Tenured Gen则是类似梯田,一直向上涨,直到内存溢出。如下两张图所示。

Eden Space

Eden Space的波形图

Tenured Gen

Tenured Gen的波形图

在VM摘要标签页,能看到更多JVM的信息,可以看到分配的内存已经等于堆的最大值了,所以内存溢出。(为什么堆的最大值是5942Kb我没搞明白,不应该小于4M吗?如果哪位懂请指点一下。

结论

通过JConsole工具学习GC的过程,生动形象,很容易明白GC是如何进行的。然而这些知识都属于GC的基础知识,如果要了解更多GC的知识,还要多学习。

参考:


标签:java
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