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1、什么是JVM？

JVM是Java Virtual Machine（Java虚拟机）的缩写，JVM是一种用于计算设备的规范，它是一个虚构出来的计算机，是通过在实际的计算机上仿真模拟各种计算机功能来实现的。Java虚拟机包括一套字节码指令集、一组寄存器、一个栈、一个垃圾回收堆和一个存储方法域。 JVM屏蔽了与具体操作系统平台相关的信息，使Java程序只需生成在Java虚拟机上运行的目标代码（字节码）,就可以在多种平台上不加修改地运行。JVM在执行字节码时，实际上最终还是把字节码解释成具体平台上的机器指令执行。

2、JVM原理

JVM是java的核心和基础，在java编译器和os平台之间的虚拟处理器。它是一种利用软件方法实现的抽象的计算机基于下层的操作系统和硬件平台，可以在上面执行java的字节码程序。

3、堆（Heap）

它是JVM用来存储对象实例以及数组值的区域，可以认为Java中所有通过new创建的对象的内存都在此分配，Heap中的对象的内存需要等待GC进行回收。

4、JVM的结构问题

JVM分两块：PermanentSapce和HeapSpace

HeapSpace = 【old + new{=Eden，from，to}】

PermantSpace主要负责存放加载Class类级别的class本身，method，field等反射对象，一般不用配置，JVM的Heap区可以通过-X参数来设定。

当一个URL被访问时，内存申请如下：

A. JVM会试图为相关Java对象在Eden中初始化一块内存区域；

B. 当Eden空间足够时，内存申请结束。否则到下一步；

C. JVM试图释放在Eden中所有不活跃的对象（这属于1或更高级的垃圾回收）, 释放后若Eden空间仍然不足以放入新对象，则试图将部分Eden中活跃对象放入Survivor区；

D. Survivor区被用来作为Eden及OLD的中间交换区域，当OLD区空间足够时，Survivor区的对象会被移到Old区，否则会被保留在Survivor区；

E. 当OLD区空间不够时，JVM会在OLD区进行完全的垃圾收集（0级；

F. 完全垃圾收集后，若Survivor及OLD区仍然无法存放从Eden复制过来的部分对象，导致JVM无法在Eden区为新对象创建内存区域，则出现”out of memory错误。

JVM参数介绍和调优建议:

Xms/Xmx：定义NEW+OLD段的总尺寸，ms为JVM启动时NEW+OLD的内存大小；mx为最大可占用的NEW+OLD内存小。在用户生产环境上一般将这两个值设为相同，以减少运行期间系统在内存申请上所花的开销；

NewSize/MaxNewSize：定义单独NEW段的尺寸，NewSize为JVM启动时NEW的内存大小；MaxNewSize为最大可占用的NEW的内存大小。在用户生产环境上一般将这两个值设为相同，以减少运行期间系统在内存申请上所花的开销；

Xms/Xmx和NewSize/MaxNewSize定义好后，OLD区间也自然定义完毕了，即OLD区初始大小=（Xms-NewSize），OLD区最大可占用大小=（Xmx-MaxNewSize）；
    PermSize/MaxPermSize：定义Perm段的尺寸，PermSize为JVM启动时Perm的内存大小；MaxPermSize为最大可占用的Perm内存大小。在用户生产环境上一般将这两个值设为相同，以减少运行期间系统在内存申请上所花的开销；

SurvivorRatio：设置Survivor空间和Eden空间的比例。

以上各值的最大值与初始值的差值为各区段的virtual区，这部分保留的内存不会被其他进程使用。

内存溢出的可能性

   1. OLD段溢出
      这种内存溢出是最常见的情况之一，产生的原因可能是：
        1) 设置的内存参数过小(Xms/Xmx, NewSize/MaxNewSize)
        2) 程序问题
           单个程序持续进行消耗内存的处理，如循环几千次的字符串处理，对字符串处理应建议使用StringBuffer。此时不会报内存溢出错，却会使系统持续垃圾收集，无法处理其它请求，相关问题程序可通过Thread Dump获取（见系统问题诊断一章）单个程序所申请内存过大，有的程序会申请几十乃至几百兆内存，此时JVM也会因无法申请到资源而出现内存溢出，对此首先要找到相关功能，然后交予程序员修改，要找到相关程序，必须在Apache日志中寻找。当Java对象使用完毕后，其所引用的对象却没有销毁，使得JVM认为他还是活跃的对象而不进行回收，这样累计占用了大量内存而无法释放。由于目前市面上还没有对系统影响小的内存分析工具，故此时只能和程序员一起定位。

2. Perm段溢出

      通常由于Perm段装载了大量的Servlet类而导致溢出，目前的解决办法：
       1) 将PermSize扩大，一般256M能够满足要求
       2) 若别无选择，则只能将servlet的路径加到CLASSPATH中，但一般不建议这么处理
    3. C Heap溢出
       系统对C Heap没有限制，故C Heap发生问题时，Java进程所占内存会持续增长，直到占用所有可用系统内存

jvm参数设置

1: heap size 
a: -Xmx 
指定 jvm 的最大 heap 大小 , 如 :-Xmx=2g 

b: -Xms 
指定 jvm 的最小 heap 大小 , 如 :-Xms=2g ， 高并发应用， 建议和-Xmx一样， 防止因为内存收缩／突然增大带来的性能影响。 

c: -Xmn 
指定 jvm 中 New Generation 的大小 , 如 :-Xmn256m。 这个参数很影响性能， 如果你的程序需要比较多的临时内存， 建议设置到512M， 如果用的少， 尽量降低这个数值， 一般来说128／256足以使用了。 

d: -XX:PermSize= 
指定 jvm 中 Perm Generation 的最小值 , 如 :-XX:PermSize=32m。 这个参数需要看你的实际情况，。 可以通过jmap 命令看看到底需要多少。 

e: -XX:MaxPermSize= 
指定 Perm Generation 的最大值 , 如 :-XX:MaxPermSize=64m 

f: -Xss 
指定线程桟大小 , 如 :-Xss128k， 一般来说，webx框架下的应用需要256K。 如果你的程序有大规模的递归行为，请考虑设置到512K／1M。 这个需要全面的测试才能知道。 不过，256K已经很大了。 这个参数对性能的影响比较大的。 

g: -XX:NewRatio= 
指定 jvm 中 Old Generation heap size 与 New Generation 的比例 , 在使用 CMS GC 的情况下此参数失效 , 如 :-XX:NewRatio=2 

h: -XX:SurvivorRatio= 
指 定 New Generation 中 Eden Space 与一个 Survivor Space 的 heap size 比例 ,-XX:SurvivorRatio=8, 那么在总共 New Generation 为 10m 的情况下 ,Eden Space 为 8m 

i: -XX:MinHeapFreeRatio= 
指定 jvm heap 在使用率小于 n 的情况下 ,heap 进行收缩 ,Xmx==Xms 的情况下无效 , 如 :-XX:MinHeapFreeRatio=30 

j: -XX:MaxHeapFreeRatio= 
指定 jvm heap 在使用率大于 n 的情况下 ,heap 进行扩张 ,Xmx==Xms 的情况下无效 , 如 :-XX:MaxHeapFreeRatio=70 

k: -XX:LargePageSizeInBytes= 
指定 Java heap 的分页页面大小 , 如 :-XX:LargePageSizeInBytes=128m 

2: garbage collector 

a: -XX:+UseParallelGC 
指 定在 New Generation 使用 parallel collector, 并行收集 , 暂停 app threads, 同时启动多个垃圾回收 thread, 不能和 CMS gc 一起使用 . 系统吨吐量优先 , 但是会有较长长时间的 app pause, 后台系统任务可以使用此 gc 

b: -XX:ParallelGCThreads= 
指定 parallel collection 时启动的 thread 个数 , 默认是物理 processor 的个数 , 

c: -XX:+UseParallelOldGC 
指定在 Old Generation 使用 parallel collector 

d: -XX:+UseParNewGC 
指定在 New Generation 使用 parallel collector, 是 UseParallelGC 的 gc 的升级版本 , 有更好的性能或者优点 , 可以和 CMS gc 一起使用

e: -XX:+CMSParallelRemarkEnabled 
在使用 UseParNewGC 的情况下 , 尽量减少 mark 的时间 

f: -XX:+UseConcMarkSweepGC 
指 定在 Old Generation 使用 concurrent cmark sweep gc,gc thread 和 app thread 并行 ( 在 init-mark 和 remark 时 pause app thread). app pause 时间较短 , 适合交互性强的系统 , 如 web server 

g: -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection 
在使用 concurrent gc 的情况下 , 防止 memory fragmention, 对 live object 进行整理 , 使 memory 碎片减少 

h: -XX:CMSInitiatingOccupancyFraction= 
指示在 old generation 在使用了 n% 的比例后 , 启动 concurrent collector, 默认值是 68, 如 :-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=70 

i: -XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly 
指示只有在 old generation 在使用了初始化的比例后 concurrent collector 启动收集 

3:others 

a: -XX:MaxTenuringThreshold= 
指 定一个 object 在经历了 n 次 young gc 后转移到 old generation 区 , 在 linux64 的 java6 下默认值是 15, 此参数对于 throughput collector 无效 , 如 :-XX:MaxTenuringThreshold=31 

b: -XX:+DisableExplicitGC 
禁止 java 程序中的 full gc, 如 System.gc() 的调用. 最好加上么， 防止程序在代码里误用了。对性能造成冲击。 

c: -XX:+UseFastAccessorMethods 
get,set 方法转成本地代码 

d: -XX:+PrintGCDetails 
打应垃圾收集的情况如 : 
[GC 15610.466: [ParNew: 229689K->20221K(235968K), 0.0194460 secs] 1159829K->953935K(2070976K), 0.0196420 secs] 

e: -XX:+PrintGCTimeStamps 
打应垃圾收集的时间情况 , 如 : 
[Times: user=0.09 sys=0.00, real=0.02 secs] 

f: -XX:+PrintGCApplicationStoppedTime 
打应垃圾收集时 , 系统的停顿时间 , 如 : 
Total time for which application threads were stopped: 0.0225920 seconds