内存分析
内存分析
一、内存简介
1、介绍：内存（memory）,又叫主存，是CPU与其他设备沟通的桥梁，主要用来临时存放数据，配合CPU工作，协调CPU的处理速度
1.1 内存的组成：内存地址+内存空间
1.1.1 内存空间大小是有差异的，这个差异，就让我们出现不同大小空间存放不 同的数据
1.1.2 比较小的数据类型： int、字符串、float ----栈
1.1.3 比较大的数据类型： 方法、对象、类 ----堆
2、列表：是一种链表数据结构
3、链表：首先它也是一种数组，只是它的每一个数据存储的是数值+下一个元素的地址。如果在一个链表中插入一个数据，插入位置前一个元素中下一个元素的地址，指向 性插入的数据的地址，被插入的元素记录的下一个元素地址，数据本身不用移动，所以 要快很多。但是，相对应的读取的速度会变慢。
4、内存空间中的数据类型
4.1 存在堆，栈两种数据类型
4.2 栈stack： 压栈 弹出 LIFO（Last In First Out） 后进先出，代码中变量一般都放在栈里
4.3 队列：FIFO 先进先出
4.4 堆heap：是一种二叉树
4.4.1 二叉树本身也是一个链表，数据与数据之间链接在一起
4.4.2 二叉树是从顶点开始，左边的 小于顶点数据，右边的是大于顶点数据
4.4.3 代码中的 对象、方法、类等等复杂的就都会放在堆里
5、内存结构图
5.1 jvm（Java Virtual Machine java虚拟机）的典型数据：程序计数器、java虚拟机栈、本地方法栈、方法区、堆内存
5.1.1 程序计数器：记录持续执行字节码的行号指示器
5.1.2 java虚拟机栈：java方法执行时的内存模型
5.1.2.1 StackOverflowError：线程请求的栈深度大于虚拟机运行的最大深 度
5.1.2.2 OutOfMemoryError：栈在动态扩展时，无法申请到足够的内存空 间 内存溢出
5.1.3 方法区：共享内存区域，存储已被虚拟机加载的数据
5.2 内存泄漏：申请了一段内存空间，不释放，导致可用内存空间越来越小
5.3 内存溢出：当可用的内存空间越来越少，当申请使用的内存空间比剩余的内存空间要大，导致申请不到足够的内存空间，这个时候就会产生内存溢出，出现内存泄漏一段时间就会出现内存溢出
6、堆内存划分
6.1 新生代New: 昙花一现，朝生夕死的对象
6.1.1 E区 + from区(Su1) + to区（Su2） surivivor E:F:T = 8:1:1
6.1.2 Eden：存放JVM刚分配的对象
6.1.3 回收 Eden区的对象，使用 copy算法
6.1.4 Survivor：两个空间一样大，Eden中未被GC的对象，会在这两个区间来回copy，默认拷贝超过15次，就被移入Tenured 老年代
6.2 老年代Tenured: 大对象 or 多次被GC后还在的对象(顽固份子）
6.3 永久代(元空间)Perm: 类信息、常量、静态变量.....
7、GC回收
7.1 哪些会被回收：引用计数法(被引用的计数等于0，回收)，可达性算 法(没有引用链，回收)
7.2 什么时候回收：分配的空间不足时回收，定时回收
7.3 怎么回收：新生代-复制算法（清理Eden,将存活的复制到Survivor），老年代-标记整理算法（先标记，再整理）
7.4 结论：新生代的资源回收YGC时间短，老年代的资源回收FGC时间要长
7.4.1 GC资源回收，会导致卡顿，但是我们又需要有gc资源回收，来回收内存空间，让内存空间复用。
7.4.2 我们需要在资源回收的同时，控制资源回收造成的卡顿时间，是卡顿时间达到最小
7.4.2.1 假设执行一次YGC需要10mm，执行一次FGC需要100mm；如果定时1秒钟1次，1分钟60次ygc+fgc=60 *110 = 6600mm；如果定时1秒钟1次,10次YGC，才执行1次 FGC,1分钟10 *60 + 100*6 = 1200mm；如果定时1秒钟1次,10次FGC，才执行1次 YGC,1分钟60 * 100 + 6*10 = 6060
7.4.2.2 所以，在实际工作中需要控制YGC的执行频率高于FGC的频率
7.4.3 所以，新生代和老年代的空间配比，是可以影响我们的性能的。新生代 & 老年代 的空间配比是与项目有关系的。这个配比， 需要不断进行性能测试调优，才能找出相对比较合适的配比。
参数 含义 -Xms 初始堆大小 -Xmx 最大堆空间 -Xmn 设置新生代大小 -XX:SurivivorRatio 新生代eden空间、from空间、to空间的比例关系 后面直接跟数字的话，比例就是x：1：1 -XX:PermSize 方法区初始大小 -XX:MaxPermSize 方法区最大值 -XX:MetaspaceSize 元空间GC阈值 -XX:MaxMetaspaceSize 最大元空间大小 -Xss 栈大小 -XX:MaxDirectMemorySize 直接内存大小，默认为最大堆空间
7.5 获取GC信息：可以在日志中打印GC信息，然后，分析GC日志；也可以用jsat来监控查看gc状态
7.5.1 打印日志：在堆栈配置文件中，添加-XX:+PrintGC - XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCTimeStamps - XX:+PrintGCApplicationStoppedTime -Xloggc:gc.log，启动后输出GC概要信息，详细信息，GC时间，GC造成的应用暂停时间；–Xloggc:gc.log 是把 gc日志打印到一个文件中，而不是写到我们项目日志中；日志路径：tomcat的bin文件夹中 gc.log文件
7.5.2 gc.log:[GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 70272K->6645K(71680K)] 83927K->25135K(92160K), 0.1182240 secs] [Times: user=0.01 sys=0.15, real=0.12 secs] 5.392: [Full GC (Ergonomics) [PSYoungGen: 6645K->2896K(71680K)] [ParOldGen: 18490K->20274K(36352K)] 25135K->23171K(108032K), [Metaspace: 16387K->16387K(1064960K)], 0.1576823 secs] [Times: user=0.08 sys=0.23, real=0.16 secs]
7.6 jconsole:jdk自带，但是要在图像界面系统中运行
7.6.1 使用场景：在我们讲CPU-us使用率高的时候，我们要定位线程栈，Windows，我们可以直接使用 jconsole命令 > 线程
7.7 jstat 打印gc统计信息
7.7.1 jstat -gcutil 1768 1000 间隔1秒把进程号为1768的java进程的gc 信息打印出来
-gcutil option Summary of garbage collection statistics. S0: Survivor space 0 utilization as a percentage of the space's current capacity. Survivor0 利用率占空间当前容量的百分比 S1: Survivor space 1 utilization as a percentage of the space's current capacity. E: Eden space utilization as a percentage of the space's current capacity. O: Old space utilization as a percentage of the space's current capacity. M: Metaspace utilization as a percentage of the space's current capacity. CCS: Compressed class space utilization as a percentage. 类空间的 回收比例 YGC: Number of young generation GC events. YGCT: Young generation garbage collection time. FGC: Number of full GC events. FGCT: Full garbage collection time. GCT: Total garbage collection time.
7.8 分析gc日志：http://gceasy.io/
7.8.1 我们项目中，有发现大量 ygc和fgc，jstat分析发现我们的fgc非常多，fgc的时间 也很长，说明，我们新生代和老年代的空间比例需要调整小，调小新生代空间之后，那么，我的老年代的空间就会增大，那么我的FGC 的频率就会降低，那么卡顿时间就会降低，接口平均响应时间就会降低， 接口的TPS就会升高。
8、项目实战
8.1 环境
8.1.1 jdk1.8
8.1.2 tomcat：bin文件夹下 catalina.sh catalina.bat，JAVA_OPTS="-Xms256m -Xmx256m -Xmn128m"
8.1.3 JvmPertest.war
8.2 运行接口：http://ip:8080/JvmPertest/pertest1 用多个线程数，持续运行一段时间
8.3 看到错误 java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
8.4 OOM内存溢出，会消耗机器的所有内存吗？
8.4.1 不会， 项目在启动时，分配了一定的内存大小，OOM只要超过分配的内存大小，就会报OOM问题，并不会占用机器所有的内存
8.5 OOM分析：
8.5.1 jmap： 是 jdk自带的一个java内存dump工具，这个工具可以dump java堆信息到hprof文件中，命令：jmap -dump:live,format=b,file=heap.bin <进程id>，由于速度太慢，一般不使用
8.5.2 arthas： 阿里开源 java内存诊断工具
8.5.2.1 安装命令：curl -O https://arthas.aliyun.com/arthas-boot.jar
8.5.2.2 启动命令：java -jar arthas-boot.jar 启动arthas 先必须启动至少1个java进程，第一次启动，会自动下文件，需要一些时间
8.5.2.3 help帮助命令；dashboard 面板；thread 线程信息；heapdump 获取堆栈；
8.5.3 下载dump文件，用MemoryAnalyzer(MAT)进行分析，也可以把文件下载下来给到开发进行分析。
