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云标签 - Su的技术博客
Tags : Java,堆外内存发表时间: 2019-03-04 00:10:02

最近排查一个线上java服务常驻内存异常高的问题,大概现象是:java堆Xmx配置了8G,但运行一段时间后常驻内存RES从5G逐渐增长到13G #补图#,导致机器开始swap从而服务整体变慢。
由于Xmx只配置了8G但RES常驻内存达到了13G,多出了5G堆外内存,经验上判断这里超出太多不太正常。

前情提要–JVM内存模型

开始逐步对堆外内存进行排查,首先了解一下JVM内存模型。根据JVM规范,JVM运行时数据区共分为虚拟机栈、堆、方法区、程序计数器、本地方法栈五个部分。
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  • 虚拟机栈:每个线程有一个私有的栈,随着线程的创建而创建。栈里面存着的是一种叫“栈帧”的东西,每个方法会创建一个栈帧,栈帧中存放了局部变量表(基本数据类型和对象引用)、操作数栈、方法出口等信息。栈的大小可以固定也可以动态扩展。当栈调用深度大于JVM所允许的范围,会抛出StackOverflowError的错误,不过这个深度范围不是一个恒定的值。虚拟机栈除了上述错误外,还有另一种错误,那就是当申请不到空间时,会抛出 OutOfMemoryError。
  • 本地方法栈:与虚拟机栈类似,区别是虚拟机栈执行java方法,本地方法站执行native方法。在虚拟机规范中对本地方法栈中方法使用的语言、使用方法与数据结构没有强制规定,因此虚拟机可以自由实现它。本地方法栈也可以抛出StackOverflowError和OutOfMemoryError。
  • PC 寄存器,也叫程序计数器。可以看成是当前线程所执行的字节码的行号指示器。在任何一个确定的时刻,一个处理器(对于多内核来说是一个内核)都只会执行一条线程中的指令。因此,为了线程切换后能恢复到正确的执行位置,每条线程都需要一个独立的程序计数器,我们称这类内存区域为“线程私有”内存。倘若当前线程执行的是 JAVA 的方法,则该寄存器中保存当前执行指令的地址;倘若执行的是native 方法,则PC寄存器中为空。
  • 堆内存。堆内存是 JVM 所有线程共享的部分,在虚拟机启动的时候就已经创建。所有的对象和数组都在堆上进行分配。这部分空间可通过 GC 进行回收。当申请不到空间时会抛出 OutOfMemoryError。
  • 方法区也是所有线程共享。主要用于存储类的信息、常量池、静态变量、及时编译器编译后的代码等数据。方法区逻辑上属于堆的一部分,但是为了与堆进行区分,通常又叫“非堆”。
     

前情提要–PermGen(永久代)和 Metaspace(元空间)

PermGen space 和 Metaspace是HotSpot对于方法区的不同实现。在Java虚拟机(以下简称JVM)中,类包含其对应的元数据,比如类名,父类名,类的类型,访问修饰符,字段信息,方法信息,静态变量,常量,类加载器的引用,类的引用。在HotSpot JDK 1.8之前这些类元数据信息存放在一个叫永久代的区域(PermGen space),永久代一段连续的内存空间。在JDK 1.8开始,方法区实现采用Metaspace代替,这些元数据信息直接使用本地内存来分配。元空间与永久代之间最大的区别在于:元空间并不在虚拟机中,而是使用本地内存。

堆外内存

java 8下是指除了Xmx设置的java堆(java 8以下版本还包括MaxPermSize设定的持久代大小)外,java进程使用的其他内存。主要包括:DirectByteBuffer分配的内存,JNI里分配的内存,线程栈分配占用的系统内存,jvm本身运行过程分配的内存,codeCache,java 8里还包括metaspace元数据空间。

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