應用JConsole學習Java GC

jopen 9年前發布 | 39K 次閱讀 JConsole Java開發

關于Java GC的知識，好多地方都講了很多，今天我用JConsole來學習一下Java GC的原理。

GC原理

在我的上一篇中介紹了Java運行時數據區，在了解這些的基礎上，對Java GC的理解能更清晰一些。

簡單來講，Java的內存分為堆和棧，其中堆是程序員用的內存，棧是系統用的內存。（這句話不一定正確，但可以這么理解）Java的內存管理主要是管理對象的分配和釋放，或者說內存的分配和回收。在C或C++語言里面，內存是要自己控制的，new之后要delete掉，否則很容易出現內存泄漏。（還記得當時寫C的痛苦，不過通過寫C代碼，很好的了解了內存的分配機制）在Java里面，分配內存和回收內存的事情是Jvm來管的。

Jvm有自己的機制來管理內存，具體的細節算法這里不講，主要講大概的處理方式。Jvm的GC主要處理堆內存，JVM內存模型中的堆可以細分為 Young Generation和Old Generation（又稱為Tenure Space），其中Young Generation又分為Eden Space（Eden是伊甸園的意思，老鷹樂隊有首歌叫Long Road out of Eden）和Survivor spaces。如下圖所示：
應用JConsole學習Java GC

具體GC的過程如下：

在Young Generation中，有一個叫Eden Space的空間，主要是用來存放新生的對象，還有兩個Survivor Spaces（from、to），它們的大小總是一樣，它們用來存放每次垃圾回收后存活下來的對象。

在Old Generation中，主要存放應用程序中生命周期長的內存對象。

在Young Generation塊中，垃圾回收一般用Copying的算法，速度快。每次GC的時候，存活下來的對象首先由Eden拷貝到某個 SurvivorSpace，當Survivor Space空間滿了后，剩下的live對象就被直接拷貝到OldGeneration中去。因此，每次GC后，Eden內存塊會被清空。

在Old Generation塊中，垃圾回收一般用mark-compact的算法，速度慢些，但減少內存要求。

垃圾回收分多級，0級為全部(Full)的垃圾回收，會回收OLD段中的垃圾；1級或以上為部分垃圾回收，只會回收Young中的垃圾，內存溢出通常發生于OLD段或Perm段垃圾回收后，仍然無內存空間容納新的Java對象的情況。

翻譯成為更簡單的語言：

內存首先在Eden中分配；

Eden中滿了之后，挪到Survivor Space，清空Eden；

Survivor Space滿了之后，挪到Old Generation；

如果這三個區域都滿了，內存溢出OutOfMemory。

那上面這個過程如何得知呢？今天我就用JConsole給大家演示一下如何看GC的過程。

JConsole介紹

先介紹一下JConsole。

JConsole是什么

JConsole 是一個內置 Java 性能分析器，可以從命令行或在 GUI shell 中運行。您可以輕松地使用 JConsole（或者，它更高端的 “近親” VisualVM ）來監控 Java 應用程序性能和跟蹤 Java 中的代碼。

如何啟動JConsole

JConsole是一個程序，在windows里面找到JConsole.exe，雙擊啟動即可。啟動之后的界面如下圖所示：

應用JConsole學習Java GC

可以看到，JConsole即可以連接本地進程，也可以連接遠程進程。

應用JConsole學習GC

那么，如何用JConsole學習GC的過程呢？我們首先要設計一個程序，這個程序一直保持內存增長，直到發生內存泄漏。在這個過程中，我們應該JConsole觀察GC的過程。

寫一個內存泄漏的程序

寫一個內存泄漏的程序比較簡單，讀一個很大的文件到內存中，直至內存溢出，代碼如下：

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();
    }
}

這個文件是我程序的一個日志文件，足夠大，300M+

設置啟動參數

除了寫程序之外，為了快點出現內存泄漏，我們把啟動內存調小。在Eclispse里面調VM arguments就可以，內容為：

-Xms4M -Xmx4M

我設置了4M。

通過JConsole觀察

首先把程序運行起來，在通過JConsole連接到程序上。
因為我們只關心內存，切換到內存標簽頁。有一個下拉圖表，可以觀察不同的內存情況。右下角有個柱狀圖，顯示的是堆內存和棧內存的占用情況。其中堆內存包括Eden Space、Survivor Space和Tenured Gen。如下圖所示：
應用JConsole學習Java GC

可以看到，隨著程序的運行，Eden Space會逐漸變滿，到100%之后，Eden Space會變成0%，Survivor Space會變大；Survivor Space變100%之后，會挪到Tenured Gen中，Survivor Space變0%。這個過程和上面講到的GC過程是一樣的，很直觀。

也可以觀察上面的曲線圖，Eden Space的圖是類似波形圖，每次到波谷都是進行了一次GC。Tenured Gen則是類似梯田，一直向上漲，直到內存溢出。如下兩張圖所示。

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