JVM参数之堆栈空间配置

JVM 中最重要的一部分就是堆空间了，基本上大多数的线上 JVM 问题都是因为堆空间造成的 OutOfMemoryError。因此掌握 JVM 关于堆空间的参数配置对于排查线上问题非常重要。

堆配置

我们使用 -Xms 设置堆的初始空间大小，使用 -Xmx 设置堆的最大空间大小。

java -Xms20m -Xmx30m GCDemo
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在上面的命令中，我们设置 JVM 的初始堆大小为 20M，最大堆空间为 30M。

年轻代

在 JDK1.8 中，堆分为年轻代和老年代。JVM 提供了参数 -Xmn 来设置年轻代内存的大小，但没有提供参数设置老年代的大小。但其实老年代的大小就等于堆大小减去年轻代大小。

java -Xms20m -Xmn10M GCDemo
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上面的命令中，我们设置 JVM 堆初始大小为20M。其中年轻代的大小为 10M，那么剩下的就是老年代的大小，有 10M了。 我们可以给上述命令加上 -XX:+PrintGCDetails 参数来查看内存区域的分配信息。

# java -Xms20m -Xmn10M -XX:+PrintGCDetails 
Heap
 PSYoungGen      total 9216K, used 671K [0x00000000ff600000, 0x0000000100000000, 0x0000000100000000)
  eden space 8192K, 8% used [0x00000000ff600000,0x00000000ff6a7dc8,0x00000000ffe00000)
  from space 1024K, 0% used [0x00000000fff00000,0x00000000fff00000,0x0000000100000000)
  to   space 1024K, 0% used [0x00000000ffe00000,0x00000000ffe00000,0x00000000fff00000)
 ParOldGen       total 10240K, used 0K [0x0000000085c00000, 0x0000000086600000, 0x00000000ff600000)
  object space 10240K, 0% used [0x0000000085c00000,0x0000000085c00000,0x0000000086600000)
 Metaspace       used 2540K, capacity 4480K, committed 4480K, reserved 1056768K
  class space    used 283K, capacity 384K, committed 384K, reserved 1048576K

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如上图所示，我们可以看到老年代的大小为 10M。

Eden区

在年轻代中，分为三个区域，分别是：eden 空间、from 空间、to 空间。如果要设置这部分的大小，那么就使用 -XX:SurvivorRatio 这个参数，该参数设置 eden / from 空间的比例关系，该参数的公式如下：

-XX:SurvivorRatio = eden/from = eden/to
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例如我们的年轻代有 10 M，而我们设置 -XX:SurvivorRatio 参数为 2。也就是说 eden / from = eden / to = 2。这里教一个快速计算的方法，我们假设 eden = 2，那么 from = 1，to = 1，那么 eden + from + to = 10M。这样就可以算出每一份大小是 10/4 = 2.5M。所以 Eden 区 = 2.5 * 2 = 5M，from 区是 2.5 M，to 区是 2.5 M。

下面我们运行下命令来验证一下。

java -Xms20m -Xmn10M -XX:SurvivorRatio=2 -XX:+PrintGCDetails GCDemo
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在上面的启动参数中，我们设置堆初始大小为 20M，年轻代大小为 10M，年轻代的 SurvivorRatio 比例为 2。那么最终分配的结果将会是：年轻代 10M，其中 Eden 区 5M、From 区 2.5M、To 区 2.5 M，老年代 10M。

# java -Xms20m -Xmn10M -XX:SurvivorRatio=2 -XX:+PrintGCDetails GCDemo
Error: Could not find or load main class GCDemo
Heap
 PSYoungGen      total 7680K, used 631K [0x00000000ff600000, 0x0000000100000000, 0x0000000100000000)
  eden space 5120K, 12% used [0x00000000ff600000,0x00000000ff69dc20,0x00000000ffb00000)
  from space 2560K, 0% used [0x00000000ffd80000,0x00000000ffd80000,0x0000000100000000)
  to   space 2560K, 0% used [0x00000000ffb00000,0x00000000ffb00000,0x00000000ffd80000)
 ParOldGen       total 10240K, used 0K [0x0000000085c00000, 0x0000000086600000, 0x00000000ff600000)
  object space 10240K, 0% used [0x0000000085c00000,0x0000000085c00000,0x0000000086600000)
 Metaspace       used 2540K, capacity 4480K, committed 4480K, reserved 1056768K
  class space    used 283K, capacity 384K, committed 384K, reserved 1048576K

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从上图可以看到：eden 空间是 5120 K，from 和 to 空间是 2560 K。

上图还有一个细节，即 PSYoungGen 这里的 total 只有 7680K，难道年轻代只有 7.5M 的内存吗？为什么不是 10M 呢？其实是因为这里的 total 指的是可用内存，from space 和 to space 两个区域，同一时间只有一个区域是可以用的。所以可用内存是 5120 + 2560 = 7680。

永久代（JDK1.7）

在 JDK 1.8 之前，所加载的类信息都放在永久代中。我们用 -XX:PermSize 设置永久代初始大小，用 -XX:MaxPermSize 设置永久代最大大小。

java -XX:PermSize10m -XX:MaxPermSize50m -XX:+PrintGCDetails GCDemo
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在上面的启动参数中，我们设置永久代初始大小为 10M，最大大小为 50M。我们在 JDK1.7 的环境下运行上面的命令，会看到如下的 GC 日志。

java -XX:PermSize10m -XX:MaxPermSize50m -XX:+PrintGCDetails GCDemo
Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM warning: ignoring option PermSize10m; support was removed in 8.0
Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM warning: ignoring option MaxPermSize50m; support was removed in 8.0
Error: Could not find or load main class GCDemo
Heap
 PSYoungGen      total 36864K, used 1269K [0x00000000d7400000, 0x00000000d9d00000, 0x0000000100000000)
  eden space 31744K, 4% used [0x00000000d7400000,0x00000000d753d728,0x00000000d9300000)
  from space 5120K, 0% used [0x00000000d9800000,0x00000000d9800000,0x00000000d9d00000)
  to   space 5120K, 0% used [0x00000000d9300000,0x00000000d9300000,0x00000000d9800000)
 ParOldGen       total 84992K, used 0K [0x0000000085c00000, 0x000000008af00000, 0x00000000d7400000)
  object space 84992K, 0% used [0x0000000085c00000,0x0000000085c00000,0x000000008af00000)
 Metaspace       used 2541K, capacity 4480K, committed 4480K, reserved 1056768K
  class space    used 283K, capacity 384K, committed 384K, reserved 1048576K

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从上面的执行结果可以看到，Metaspace 空间的大小为 2.6M 左右，并不是我们设置的 10M。那是因为 MetaspaceSize 设置的是元空间发生 GC 的初始阈值。当达到这个值时，元空间发生 GC 操作，这个值默认是 20.8M。而 MaxMetaspaceSize 则是设置元空间的最大大小，默认基本是机器的物理内存大小。虽然可以不设置，但还是建议设置一下，因为如果一直不断膨胀，那么 JVM 进程可能会被 OS kill 掉。

栈空间

栈空间是每个线程各自有的一块区域，如果栈空间太小，也会导致 StackOverFlow 异常。而要设置栈空间大小，只需要使用 -Xss 参数就可以。

java -Xss2m GCDemo
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上面的启动命令设置最大栈空间为 2M。

直接内存

在 JVM 中还有一块内存，它独立于 JVM 的堆内存，它就是：直接内存。我们可以使用 -XX:MaxDirectMemorySize 设置最大直接内存。如果不设置，默认为最大堆空间，即 -Xmx。

java -XX:MaxDirectMemorySize=50m GCDemo
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上面的启动命令设置直接内存最大值为 50M。

当直接内存使用达到设置值时，就会触发垃圾回收。如果不能有效释放足够空间，就会引发直接内存溢出导致系统的 OOM。

总结

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