实战一:（Heap）堆内存【优化和分析】

一、分析问题

分析一: 应用程序占用堆内存（Heap）信息

查看 Java 后台进程

shell

$ jps

## 执行结果
14656  Jps
129060 SystemCloudApplication
14472  GatewayApplication
23064  DataExporterApplication
18316  RemoteMavenServer36
129996 Launcher

查看 SystemCloudApplication 后台进程, 通过 jmap -heap 进程号

shell

$ jmap -heap 129060

## 执行结果如下:

Attaching to process ID 129060, please wait...
Debugger attached successfully.
Server compiler detected.
JVM version is 25.271-b09

using thread-local object allocation.

# 并行线程数有 6 个
Parallel GC with 6 thread(s)

# 一、堆内存配置
Heap Configuration:
MinHeapFreeRatio         = 0
MaxHeapFreeRatio         = 100
## 最大堆内存空间: 512 MB
MaxHeapSize              = 536870912 (512.0MB)
## 新生代内存空间: 85MB
NewSize                  = 89128960 (85.0MB)
## 新生代最大内存空间: 170.5MB
MaxNewSize               = 178782208 (170.5MB)
## 老年代内存空间: 171MB
OldSize                  = 179306496 (171.0MB)
## 新生代占比: 2
NewRatio                 = 2
## 幸存者占比: 8
SurvivorRatio            = 8
## 元空间内存空间为: 20MB
MetaspaceSize            = 21807104 (20.796875MB)
## 压缩类内存空间为: 1024MB
CompressedClassSpaceSize = 1073741824 (1024.0MB)
## 最大元空间内存空间为: 17592186044415MB
MaxMetaspaceSize         = 17592186044415 MB
## G1 堆地区空间大小为: 0MB
G1HeapRegionSize         = 0 (0.0MB)



# 二、堆内存使用
Heap Usage:

## 新生代
PS Young Generation

### Eden 区
Eden Space:
#### 容量: 约120MB
capacity = 125304832 (119.5MB)
#### 使用: 约30MB
used     = 31100840 (29.660072326660156MB)
#### 未使用: 约90MB
free     = 94203992 (89.83992767333984MB)
#### 使用率: 24%
24.820144206410173% used

### From 区
From Space:
#### 容量: 约17MB
capacity = 17825792 (17.0MB)
#### 使用: 约17MB
used     = 17574920 (16.76074981689453MB)
#### 未使用: 约0.2MB
free     = 250872 (0.23925018310546875MB)
#### 使用率: 98.5%
98.59264598173253% used


### To 区
To Space:
#### 容量: 约26MB
capacity = 27262976 (26.0MB)
#### 使用: 约0MB
used     = 0 (0.0MB)
#### 未使用: 约26MB
free     = 27262976 (26.0MB)
#### 使用率: 0.0%
0.0% used

## 老年代
PS Old Generation
#### 容量: 约341.5MB
capacity = 358088704 (341.5MB)
#### 使用: 约247MB
used     = 259611320 (247.58464813232422MB)
#### 未使用: 约93.9MB
free     = 98477384 (93.91535186767578MB)
#### 使用率: 72.4%
72.4991648996557% used

72840 interned Strings occupying 7540376 bytes.

当前设置启动程序最大内存配置为: -Xmx512m

log

# 新生代占比: 2 （默认） => 新生代为占比 1（512 _ 1/3） 老年代占比为 2(512 _ 2/3 )
NewRatio = 2

# 新生代最大内存空间: 170MB => 新生代占用内存空间约: 120MB(eden 区) + 17MB(from 区) + 26MB(to 区) = 163MB
MaxNewSize = 178782208 (170.5MB)

# 老年代占用内存空间约: 341.5MB
OldSize = 179306496 (171.0MB)

新生代、老年代比例参数

在 HotSpot 中，Eden区和 另外两个survivor区 默认所占的比例是 8:1:1，
当然开发人员可以通过选项 -XX:SurvivorRatio调整 这个空间比例, 几乎所有的 Java 对象都是在 Eden 区被 new 出来的。比如: -XX:SurvivorRatio=8
绝大部分的 Java 对象的销毁都在新生代进行了（有些大的对象在 Eden 区无法存储时候，将直接进入老年代），IBM 公司的专门研究表明，新生代中 80%的对象都是“朝生夕死”的。
可以使用选项 "-Xmn" 设置新生代最大内存大小，但这个参数一般使用默认值就可以了.

分析二: 查看应用程序【发生GC操作】

-XX:+PrintGCDetails 输出 JVM GC 回收的日志信息

shell

 $ java  -Xms512m -Xmx512m -XX:+PrintGCDetails system-application.jar

日志输出

log

# 当前执行 Minor GC
[GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 131584K->5877K(153088K)] 131584K->5885K(502784K), 0.0083668 secs] [Times: user=0.01 sys=0.00, real=0.01 secs]
[GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 137461K->5949K(153088K)] 137469K->5965K(502784K), 0.0053099 secs] [Times: user=0.01 sys=0.00, real=0.00 secs]
[GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 137533K->6401K(153088K)] 137549K->6489K(502784K), 0.0061064 secs] [Times: user=0.01 sys=0.00, real=0.01 secs]
[GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 137985K->8217K(153088K)] 138073K->8313K(502784K), 0.0083541 secs] [Times: user=0.01 sys=0.01, real=0.00 secs]
[GC (Metadata GC Threshold) [PSYoungGen: 47002K->7533K(153088K)] 47098K->7637K(502784K), 0.0105789 secs] [Times: user=0.02 sys=0.00, real=0.01 secs]
# 当前执行了 FULL GC 垃圾回收
[Full GC (Metadata GC Threshold) [PSYoungGen: 7533K->0K(153088K)] [ParOldGen: 104K->7426K(349696K)] 7637K->7426K(502784K), [Metaspace: 20548K->20548K(1067008K)], 0.0307101 secs] [Times: user=0.05 sys=0.00, real=0.03 secs]
[GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 131584K->3460K(164864K)] 139024K->10909K(514560K), 0.0089160 secs] [Times: user=0.01 sys=0.00, real=0.01 secs]
[GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 159620K->8565K(164864K)] 167069K->16022K(514560K), 0.0043587 secs] [Times: user=0.01 sys=0.00, real=0.00 secs]

分析三: 排查【内存泄漏】

启动时，使用 java -XX:+PrintGCDetails 启动程序类

shell

$ java -XX:+PrintGCDetails HeapMemoryLeakExample

# 输出打印GC回收日志
[GC (System.gc())
[PSYoungGen: 14172K->10704K(76288K)] 14172K->10712K(251392K), 0.0020514 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]
[Full GC (System.gc()) [PSYoungGen: 10704K->0K(76288K)]
[ParOldGen: 8K->10581K(175104K)] 10712K->10581K(251392K),
[Metaspace: 3132K->3132K(1056768K)], 0.0028869 secs]
[Times: user=0.00 sys=0.01, real=0.00 secs]

使用 Jvisualvm 工具，执行垃圾回收。

使用 Jvisualvm工具执行垃圾回收, 如下图所示:

分析四: 排查【内存溢出】

使用 Jmap 内存分析, 运行参数加上 -XX:+PrintGCDetails 输出 GC 回收日志

shell

# 查看JAVA进程
$ jps

# 使用 Jmap 工具，查看堆内存占用情况
$ jmap -heap 进程ID

使用 Jvisualvm 通过图形化界面查看内存信息, 运行参数加上 `-XX:+PrintGCDetails`` 输出 GC 回收日志

二、优化操作

优化一: 分配应用程序【最大内存和最小内存】

-Xms512m -Xmx512m -Xms用于表示堆区的起始内存， -Xmx用于表示堆区的最大内存。
通常会将 -Xms 和 -Xmx 两个参数 配置相同的值。
- 频繁的扩容和释放造成不必要的压力，避免在 GC 之后调整堆内存给服务器带来压力。如果两个设置一样的就少了频繁扩容和缩容的步骤。

默认情况下:

初始内存大小：物理电脑内存大小/64
最大内存大小：物理电脑内存大小/4

java

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

 /**
 * @author Calvin
 * @date 2023/8/7
 * @since v1.0.0
 */
 @Slf4j
 public class SystemMemoryUtil {

   /**
   * 获取启动程序默认-Xms
   *
   * @return {@link String}
   */
   public static String getDefaultXmsMemory() {
   // 返回Java虚拟机中的堆内存总量
   long initialMemory = Runtime.getRuntime().totalMemory() / 1024 / 1024;
   log.info("-Xms : " + initialMemory + "M");
   String xmsGb = initialMemory * 64.0 / 1024 + "G";
   log.info("系统内存大小为：" + xmsGb);
   return xmsGb;
   }


   /**
    * 获取启动程序默认-Xmx
    *
    * @return {@link String}
    */
   public static String getDefaultXmxMemory() {
       // 返回Java虚拟机试图使用的最大堆内存量
       long maxMemory = Runtime.getRuntime().maxMemory() / 1024 / 1024;
       log.info("-Xmx : " + maxMemory + "M");
       String xmxGb = maxMemory * 4.0 / 1024 + "G";
       log.info("系统内存大小为：" + xmxGb);
       return xmxGb;
   }

 }

  /*
   * 输出如下:
   * -Xms : 245M
   * 系统内存大小为：15.3125G
   * -Xmx : 3641M
   * 系统内存大小为：14.22265625G
   */

shell

 $ java -Xms512m -Xmx512m system-application.jar

优化二:【新生代和老年代的分配内存比例】

-XX:NewRatio 设置新生代比例参数
配置年轻代与老年代在堆结构的占比
- 默认：-XX:NewRatio=2 新生代占 1、老年代占 2、年轻代占整个堆的 1/3、老年代占整个堆的 2/3
  例如： -XX:NewRatio=4 新生代占 1,
  - (老年代占 4) 512*4/5=409.6m
  - (新生代占 1) 512*1/5=102.4m

-XX:SurvivorRatio 设置 新生代中 eden、S0、S1空间的比例
默认: -XX:SurvivorRatio=8 => Eden:S0:S1=8:1:1

例如: 启动参数设置为 -XX:SurvivorRatio=4 => Eden:S0:S1=4:1:1

优化三: 解决【内存泄漏】

注意循环赋值新增对象，需要执行后释放，循环数量不适宜过大。

优化四：解决【内存溢出】

排查溢出问题，将内存扩大，如果扩大无法解决内存异常，优化代码减少代码创建对象内存使用情况，使用 GC 回收垃圾对象。

一、分析问题 ​

分析一: 应用程序占用堆内存（Heap）信息 ​

分析二: 查看应用程序【发生GC操作】 ​

分析三: 排查【内存泄漏】 ​

分析四: 排查【内存溢出】 ​

二、优化操作 ​

优化一: 分配应用程序【最大内存和最小内存】 ​

优化二:【新生代和老年代的分配内存比例】 ​

优化三: 解决【内存泄漏】 ​

优化四：解决【内存溢出】 ​

一、分析问题

分析一: 应用程序占用堆内存（Heap）信息

分析二: 查看应用程序【发生GC操作】

分析三: 排查【内存泄漏】

分析四: 排查【内存溢出】

二、优化操作

优化一: 分配应用程序【最大内存和最小内存】

优化二:【新生代和老年代的分配内存比例】

优化三: 解决【内存泄漏】

优化四：解决【内存溢出】