JVMのメモリとGCを復習する

Java 基本

JavaVMのメモリとGCを復習する。

メモリ構造と設定オプション

ヒープ
　Javaヒープ: 最大：-Xmx, 初期：-Xms
　　New: サイズ：-Xmn, NewとOldの割合：-XX:NewRatio
　　　Eden
　　　Survivor: SurvivorとEdenの割合：-XX:SurvivorRatio
　　Old
　Permヒープ: 最大：-XX:MaxPermSize, 初期：-XX:PermSize
　Cヒープ
スレッドスタック: １スタックの最大：-Xss

※全て非標準オプションおよびHotSpot VM Specific Options
※Javaヒープ：newで確保される領域
※Permヒープ：クラス等のメタデータが格納される領域
※Cヒープ：JavaVM自身のリソースが格納される領域。スレッドのスタックなど

GC

JavaVMによる、使用済みメモリ領域（主にJavaヒープ）の回収・空き領域の確保。
大まかな流れ：Eden=CopyGC⇒Survivor=…⇒Old
（Edenが一杯になるとCopy GCによりSurvivorへ。この際、Eden内・Survivor内の参照なしオブジェクトは廃棄される。これを繰り返して、Survivorにずっと残り続けたオブジェクトはOldへ。Oldが一杯になったらFull GC）

対象領域

Copy GC: New領域のみ
Full GC: Javaヒープ全体とPermヒープ
（※Permヒープの枯渇でも Full GC が発生する）

性能影響
  • GC の処理中はアプリケーションの実行は停止される
  • Full GC は、対象領域が大きいため処理時間が長い

各領域のサイジングで Copy GC 発生をコントロールし、 Full GC の発生を抑制する。

OutOfMemoryError

主に、Javaヒープが不足している場合に投げられる。
Javaヒープ不足である場合は、スタックトレースに「java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space」と出力され、JavaVMの実行は継続する。
Cヒープ不足の場合は、スタックトレースの先頭が Native Method である。

なお、OutOfMEmoryErrorが表示されてJavaVMが強制終了された場合は、Cヒープ不足である。

API
状況把握

GCログから状況を把握する。
JavaVM起動オプション -verbose:gc 指定で表示する。
非標準オプション -Xloggc:file を使えば、GCログをファイル出力する。
詳細情報も見たい場合は、下記オプションを追加。

  • -XX:-PrintGCDetails
  • -XX:-PrintGCTimeStamps

もちろん、VisualVMでも見ることができる。

実験

テストコード
public class Test {
	public static void main(String[] args) {
		int roopCount = 1000000;
		int toOldTiming = 10; // 何ループ毎にOld領域まで生かすオブジェクトとするか
		String[] old = new String[roopCount/toOldTiming];

		for(int i = 0; i < 1000000; i++){
			String test = "test"+i;
			if(i % toOldTiming == 0) {
				old[i/toOldTiming] = test;
			}
		}
	}
}
テストコマンド
javac Test.java
java -Xmx2m -Xloggc:gc.log -XX:-PrintGCDetails Test

公式サイト

参考サイト