JVM基础教程第11讲：JVM参数之堆栈空间配置

JVM基础教程第11讲：JVM参数之堆栈空间配置

JVM 中最重要的一部分就是堆空间了，基本上大多数的线上 JVM 问题都是因为堆空间造成的 OutOfMemoryError。因此掌握 JVM 关于堆空间的参数配置对于排查线上问题非常重要。

tips：本文所有配置，如无特别说明，均基于JDK1.8。

堆配置

我们使用 -Xms 设置堆的初始空间大小，使用 -Xmx 设置堆的最大空间大小。

java -Xms20m -Xmx30m GCDemo

在上面的命令中，我们设置 JVM 的初始堆大小为 20M，最大堆空间为 30M。

年轻代

在 JDK1.8 中，堆分为年轻代和老年代。JVM 提供了参数 -Xmn 来设置年轻代内存的大小，但没有提供参数设置老年代的大小。但其实老年代的大小就等于堆大小减去年轻代大小。

java -Xms20m -Xmn10M GCDemo

上面的命令中，我们设置 JVM 堆初始大小为20M。其中年轻代的大小为 10M，那么剩下的就是老年代的大小，有 10M了。 我们可以给上述命令加上​​-XX:+PrintGCDetails​​ 参数来查看内存区域的分配信息。

如上图所示，我们可以看到老年代的大小为 10M。

Eden区

在年轻代中，分为三个区域，分别是：eden 空间、from 空间、to 空间。如果要设置这部分的大小，那么就使用 -XX:SurvivorRatio 这个参数，该参数设置 eden / from 空间的比例关系，该参数的公式如下：

​​-XX:SurvivorRatio = eden/from = eden/to​​

例如我们的年轻代有 10 M，而我们设置 -XX:SurvivorRatio 参数为 2。也就是说 ​​eden / from = eden / to = 2​​。这里教一个快速计算的方法，我们假设 eden = 2，那么 from = 1，to = 1，那么 eden + from + to = 10M。这样就可以算出每一份大小是 10/4 = 2.5M。所以 Eden 区 = 2.5 * 2 = 5M，from 区是 2.5 M，to 区是 2.5 M。

下面我们运行下命令来验证一下。

java -Xms20m -Xmn10M -XX:SurvivorRatio=2 -XX:+PrintGCDetails GCDemo

在上面的启动参数中，我们设置堆初始大小为 20M，年轻代大小为 10M，年轻代的 SurvivorRatio 比例为 2。那么最终分配的结果将会是：年轻代 10M，其中 Eden 区 5M、From 区 2.5M、To 区 2.5 M，老年代 10M。

从上图可以看到：eden 空间是 5120 K，from 和 to 空间是 2560 K。

上图还有一个细节，即 PSYoungGen 这里的 total 只有 7680K，难道年轻代只有 7.5M 的内存吗？为什么不是 10M 呢？其实是因为这里的 total 指的是可用内存，from space 和 to space 两个区域，同一时间只有一个区域是可以用的。所以可用内存是 5120 + 2560 = 7680。

永久代（JDK1.7）

在 JDK 1.8 之前，所加载的类信息都放在永久代中。我们用 -XX:PermSize 设置永久代初始大小，用 -XX:MaxPermSize 设置永久代最大大小。

java -XX:PermSize10m -XX:MaxPermSize50m -XX:+PrintGCDetails GCDemo

在上面的启动参数中，我们设置永久代初始大小为 10M，最大大小为 50M。我们在 JDK1.7 的环境下运行上面的命令，会看到如下的 GC 日志。

在上图中，我们可以看到永久代的大小为我们设置的 10M。

元空间（JDK1.8）

在 JDK 1.8 之前，所有加载的类信息都放在永久代中。但在 JDK1.8 之时，永久代被移除，取而代之的是元空间（Metaspace）。在元空间这块内存中，有两个参数很相似，它们是： -XX:MetaspaceSize 和 -XX:MaxMetaspaceSize。

java -XX:MetaspaceSize=10m -XX:MaxMetaspaceSize=50m -XX:+PrintGCDetails GCDemo

上面的命令中，我们设置 MetaspaceSize 为 10M，MaxMetaspaceSize 为 50M。但其实它们并不是设置初始大小和最大大小的。

从上面的执行结果可以看到，Metaspace 空间的大小为 2.6M 左右，并不是我们设置的 10M。那是因为 MetaspaceSize 设置的是元空间发生 GC 的初始阈值。当达到这个值时，元空间发生 GC 操作，这个值默认是 20.8M。而 MaxMetaspaceSize 则是设置元空间的最大大小，默认基本是机器的物理内存大小。虽然可以不设置，但还是建议设置一下，因为如果一直不断膨胀，那么 JVM 进程可能会被 OS kill 掉。

栈空间

栈空间是每个线程各自有的一块区域，如果栈空间太小，也会导致 StackOverFlow 异常。而要设置栈空间大小，只需要使用 -Xss 参数就可以。

java -Xss2m GCDemo

上面的启动命令设置最大栈空间为 2M。

直接内存

在 JVM 中还有一块内存，它独立于 JVM 的堆内存，它就是：直接内存。我们可以使用 -XX:MaxDirectMemorySize 设置最大直接内存。如果不设置，默认为最大堆空间，即 -Xmx。

java -XX:MaxDirectMemorySize=50m GCDemo

上面的启动命令设置直接内存最大值为 50M。

当直接内存使用达到设置值时，就会触发垃圾回收。如果不能有效释放足够空间，就会引发直接内存溢出导致系统的 OOM。

总结

参考资料

​​语言的前世今生​​​​JVM基础系列第2讲：Java 虚拟机的历史​​​​JVM基础系列第3讲：到底什么是虚拟机？​​​​JVM基础系列第4讲：从源代码到机器码，发生了什么？​​​​JVM基础系列第5讲：字节码文件结构​​​​JVM基础系列第6讲：Java虚拟机内存结构​​​​JVM基础系列第7讲：JVM类加载机制​​​​JVM基础系列第8讲：JVM 垃圾回收机制​​​​JVM基础系列第9讲：JVM垃圾回收器​​​​JVM基础系列第10讲：垃圾回收的几种类型​​​​JVM基础系列第11讲：JVM参数之堆栈空间配置​​​​JVM基础系列第12讲：JVM参数之查看JVM参数​​​​JVM基础系列第13讲：JVM参数之追踪类信息​​​​JVM基础系列第14讲：JVM参数之GC日志配置​​​​JVM基础系列第15讲：JDK性能监控命令​​

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