27-内存知识

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27-内存知识

基础概念

内存又叫主存，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

  • 硬盘数据，外设数据，玩了传输数据，要进CPU前，都要先进入内存
  • 临时存放，在断电后，内存内容就会丢失

内存的组成：内存地址+存储单元

存储单元-数据结构

堆栈

两种不同的数据结构

堆（heap）

一种经过排序的树型数据结构

存放程序的对象

链表

数组、列表：数据是有顺序的，从左到右，从0开始。如果要在列表中，插入一个数据，那么在插入位置之后的数据，都需要移动，删除列表中间某个数据，在位置之后的数据，也都要移动。

链表也是一种数组，它的每个数据存储的都是数据值+下一个元素的地址。

如果要在链表中，插入一个数据。插入位置「前一个元素」中的「下一个元素的地址」需要指向插入的数据的地址，「待插入的元素」记录「下一个元素的地址」。

查找一个数据时，需要从头开始读取数据，一个一个的比对，直到找到需要的数据才停止。这个过程会有大量的IO，所以读取数据速度并不快。

  • 二叉树

建立在链表的基础上的一种数据结构

二叉树左边存储的是小于自身数据，右边是存储大于自身数据

插入数据：因为是链表，插入速度也比较快

读取数据：因为数据已经做了二分，查找链路变短，IO就减少了，读取速度也变快

二叉树的不足：随着存储的数据量增大，二叉树会越来越大，那要查找某个数据的IO次数，也会非常多

  • B树「平衡二叉树」

不是一个简单的平衡二叉树，是一个立体的平衡二叉树

B树和平衡二叉树稍有不同的是B树属于多叉树又名平衡多路查找树（查找路径不只两个），数据库索引技术里大量使用者B树和B+树的数据结构

栈

LIFO「Last In First Out」后进先出

  • 装入叫压入

  • 取出叫弹出

队列

FIFO「First In First Out」先进先出

  • 顺序队列
  • 循环队列

内存使用

一个程序运行起来，需要分配一块内存空间，无异常时，就在分配的空间中弹性伸缩存储

这个存储空间至少包含一块栈区，一块堆区，还会包括其他

  • 栈区：存放程序中的变量
  • 堆区：存放程序中的对象

JVM java虚拟机

程序计数器、java虚拟机栈、本地方法栈、方法区、堆内存

  • 程序计数器：记录持续执行字节码的行号指示器
  • java虚拟机栈：java方法执行时的内存模型
    • StackOverflowError：线程请求的栈深度大于虚拟机运行的最大深度
    • OutOfMemoryError：栈在动态扩展时，无法申请到足够的内存空间
    • 内存泄漏：程序运行时，申请的内存空间使用完了，不及时释放，导致可申请的内存空间越来越少。可以使用的内存空间越来越少。
  • 方法区：共享内存区域，存储已被虚拟机加载的数据
  • 栈内存：存储局部变量，变量有一定的作用域，离开作用域，空间就会被释放，所以更新速度快，生命周期短
  • 堆内存：存储数组和对象，new出来的都存堆里，如果数据消失，实体不会马上释放

OOM会导致整个内存条空间全被使用吗？ 不会！只会消耗该程序申请的空间，不会消耗内存条全部空间

堆内存

  • 新生代=Eden（存放JVM刚分配的对象） + Survivor1 + Survivor2 （两个空间一样大，Eden中未被GC的对象，会在这两个区间来回拷贝，默认拷贝超过15次，就移入年老代）
  • Tenured 年老代
  • Perm 永久代（元空间）

内存空间的释放

GC资源回收

需要有GC，但是频率要合理，不能过高

怎么判断是可回收

  • 是否可达
  • 是否存活

判断哪些可被回收

  • 不要的、不能被回收：新生代、年老代
  • 拷贝算法：把新生代变为年老代

什么时候回收

  • 分配的空间不足，才会执行回收
  • 定时回收

怎么回收

垃圾回收算法：新生代-复制算法「清理Eden，将存活的复制到Survivor」，年老代-标记整理算法「先标记，再整理」

资源回收

只有在讲「堆」的时候，才会说资源回收。本地方法栈、程序计数器、虚拟机栈这些是不需要进行垃圾回收的

Java的内存回收机制

内存空间中垃圾回收的工作由垃圾回收器「Garbage Collecot，GC」完成。它的核心思想是：对虚拟机可用内存空间，即堆空间中的对象进行识别，如果对象正在被引用，那么称其为存活对象，反之，如果对象不再被引用，则为垃圾对象，可以回收其占据的空间，用于再分配。

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
-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

查看内存

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root@zx:~# free -h
              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:          3.8Gi       414Mi       293Mi       2.0Mi       3.2Gi       3.2Gi
Swap:            0B          0B          0B

Mem:物理内存

  • total合计
  • used已被用
  • free未使用
  • shared共享
  • buff/cache缓冲区、缓存
    • buff：对原始磁盘块（操作系统与磁盘交流的最小单位）的临时存储
    • cache：从磁盘读取文件的页缓存
  • available新进程可分配=free+可回收的

Swap:交换分区

一种虚拟内存，由磁盘虚拟化而来，存在于内存和磁盘之间，因为磁盘和内存之间速度存在差异

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top - 14:51:35 up 169 days,  4:55,  1 user,  load average: 0.01, 0.02, 0.00
Tasks: 108 total,   1 running, 107 sleeping,   0 stopped,   0 zombie
%Cpu(s):  1.2 us,  0.5 sy,  0.0 ni, 98.3 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
MiB Mem :   3936.1 total,    294.0 free,    414.6 used,   3227.6 buff/cache
MiB Swap:      0.0 total,      0.0 free,      0.0 used.   3266.4 avail Mem 

    PID USER      PR  NI    VIRT    RES    SHR S  %CPU  %MEM     TIME+ COMMAND                                                     
 479183 root      10 -10  128.7m  37.5m  14.5m S   2.3   1.0 487:05.64 AliYunDun                                                   
 672280 root      20   0   59.3m  53.2m   5.9m S   1.0   1.4 139:43.55 gunicorn                                                    
 479138 root      10 -10   21.8m   5.7m   4.9m S   0.3   0.1  27:41.60 AliYunDunUpdate

VIRT 虚拟内存使用量 = Swap + RES

RES 物理内存使用量+未换出的虚拟内存大小 = CODE + DATA

SHR 共享内存使用量

Swap 虚拟内存中被换出的大小

CODE 代码占用的物理内存大小

DATA 代码之外的部分占用的物理内存大小

%MEM 使用的物理内存占总内存的比率

内存分析

jmap

命令：jmap [options] pid

-dump:生成java堆栈的快照信息
-heap:显示java堆详细信息，使用那种回收机制，参数配置，分代情况
-histo:显示堆中对象统计信息，包括类，实例数量

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jmap -F -dump:format=b,file=jvmpertest110901.bin 3636
format=b 格式为二进制
file 输出到什么文件，文件格式.bin
3636 进程pid

这个命令，执行时间很长，生成的文件也很大

arthas

阿里巴巴开源的java诊断工具，实现了jvm自带的几乎所有诊断功能

安装

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curl -O https://arthas.aliyun.com/arthas-boot.jar

工具上手

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java -jar arthas-boot.jar

内存泄漏抓包

  • dashboard
  • heapdump

jvm分析

输出gc日志

jvm的启动参数中加入

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-XX:+PrintGC -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCTimestamps -XX:+PrintGCApplicationsStopedTime

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

jcosole

jdk自带的内存分析工具，有图形界面，可以查看jvm内存信息，线程信息，类加载信息，MBean信息

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jconsole.sh pid

jstat

jdk自带的分析gc工具，参数很多

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jstat -gcutil pid 10000 间隔10000毫秒显示一次gc信息
wechat
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