There are hundreds of JVM parameters and options out there. Here we are going to take a closer look at the internal structure of HotSpot VM while over-viewing memory spaces and different types of Garbage Collectors.

1. INSIDE THE JAVA
VIRTUAL MACHINE
Управление памятью и решение
типичных проблем

2. О чем пойдет речь
•Рассмотрение с точки зрения Java программиста
•Для других программистов и системных
администраторов
•Внутренняя организация памяти JVM

3. Содержание
•Базовые сведения про Garbage Collector
•Исключительные ситуации OutOfMemory
–Почему они произошли
–Как их исправить
•Некоторые опции для тюнинга VM
•Вопросы и ответы
•Распределение памяти внутри Java machine

4. •Каждый процесс управляет памятью
•Способы управления памятью в процессе
o C (malloc() и free())
o C++(new и delete)
o Java(new и GC)
•Запускается как отдельный процесс (память между процессами не разделяется)

5. The JVM Process Heap

6. Замечание
Опции -Xmx, -Xms и –Xmn влияют только на размер «кучи» Java объектов, но не кучи
самого Java процесса – непонимание этого факта может повлечь неправильное
конфигурирование.(И как результат – ухудшение общей производительности )

7. Структура памяти JVM процесса
(для 32бит)

8. Исключительные ситуации
• java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
• java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space
• java.lang.OutOfMemoryError: GC overhead limit
exceeded
• java.lang.OutOfMemoryError: unable to create new
native thread

9. Permanent Generation
•Class data sharing (CDS)
-Xshare:off
-Xshare:on
-Xshare:auto
•String pool
•Метаданные об объектах

10. Переполнение PermGen
•Библиотеки неявно генерирующие байткод
•Использование java.lang.reflect.Proxy
•Java Reflection API
•Serialization
•RMI
•Библиотеки явно генерирующие байткод

11. Java Thread Stack
•Память выделяется каждому созданному потоку в
индивидуальное пользование.
•Хранится стек вызова методов, локальные
переменные и параметры.
o Локальная переменная примитивного типа -
все данные полностью хранятся на стеке.
o Объект - ссылка хранится на стеке, сам же
объект уже создается в куче.

12. Размеры объектов в памяти
(примитивные типы)
Java types bytes required
boolean
1
byte
char
2
short
int
4
float
long
8
double

13. Размеры объектов в памяти
•Обычные объекты занимают минимум 8байт
(служебная информация)
•Массивы занимают минимум 12 байт (8 как
обычный объект и 4 - размер массива)
•Для каждого объект производится выравнивание
по границе 8байт

14. Размеры объектов в памяти
• Объект с полем типа char занимает 16 байт
Заголовок 8 байт + поле 1 байт + выравнивание 7 байт
• Объект с 8 полями типа char занимает 16 байт
Заголовок 8 байт + 8 полей по 1 байт
• Массив 10x10 int занимает 616 байт
Внешний массив - 52 (после паддинга 56 байт)+
10 внутренних массивов по 56 байт(52 байта до выравнивания)

15. История Garbage Collector
• Механизм GC был впервые использован Джоном
Маккарти в языке LISP (1959).
• В последствии часто применялся в
функциональных и логических ЯП.
• С 1980-х годов технология сборки мусора стала
использоваться и в директивных, и в объектных
языках программирования

16. Немного теории
Сборщики мусора используют консервативные
оценки, позволяющие определить, что в будущем
объект гарантированно не будет использоваться.
Обычно критерием того, что объект ещё
используется, является наличие ссылок на него.
Если в системе нет больше ссылок на данный
объект, то он больше не может быть использован
программой и может быть удалён. Этот критерий
используется большинством современных
сборщиков мусора и называется ещё
достижимостью объекта.

17. Еще немного теории - Алгоритм
«Mark and sweep»
• для каждого объекта есть флаг, указывающий,
достижим ли этот объект из программы или нет;
• изначально все объекты, кроме корневых,
помечаются как недостижимые;
• рекурсивно просматриваются и помечаются как
достижимые объекты ещё не помеченные и до
которых можно добраться из корневых объектов
по ссылкам;
• те объекты, у которых флаг достижимости не
был установлен, считаются недостижимыми.

18. Ближе к практике – Фазы GC
• Lock it down
o Все объекты должны быть заблокированы,
что бы они не изменились в процессе сборки
мусора
• Mark
o Пройтись по всем объектам
o Отметить недостижимые как «мусор»
• Sweep
o Удалить отмеченные объекты
o Освободить память

19. Стратегии GC
• Stop The World
• Incremental
o Отложить GC до окончания создания новых
объектов
• Concurrent/Parallel
o Выделение памяти происходит совместно с
GC
o Очень сложные режимы блокировок
o Поколения объектов
• CMS – Concurrent Mark and Sweep

20. Стратегии GC

21. Стратегии GC

22. Поколения объектов в HotSpot

23. Как это работает
1. Создается новый объект
2. Если Eden переполнен – минорная сборка
3. Выжившие объекты копируются в 1st survivor
space
4. Следующий раз при заполнении Eden
• Копируются из Eden в 2nd
• Копируются из 1st в 2nd
5. Если 2nd заполнен и объекты все еще остаются
в Eden или в 1st
o Копируются в tenured

24. Рекомендуемые опции GC
Установки GC
-XX:+UseConcMarkSweepGC
-XX:+CMSIncrementalMode
-XX:+CMSIncrementalPacing
-XX:CMSIncrementalDutyCycleMin=0
-XX:+CMSIncrementalDutyCycle=10
-XX:+UseParNewGC
-XX:+CMSPermGenSweepingEnabled
Для анализа того, что происходит
-XX:+PrintGCDetails
-XX:+PrintGCTimeStamps
-XX:-TraceClassUnloading