傳說古代有一隻四角四足的怪獸:名叫夕。因冬天大雪導致夕沒東西吃,所以夕經常到附近的村裡找吃的,因其身體龐大、脾氣暴躁、兇猛異常,給村民帶來了很大的災難。
後來有一位聰明的孩子,他叫做年,教給大家除掉“夕”的方法:用爆竹,輕則趕走它,重則傷它。每年臘月三十,夕都會來村裡,村名就守著夜,放著鞭炮趕走夕。除夕由此而來。
我們把“夕”想象成一個不斷吃機器記憶體的 Java 程式,就稱它為 年獸吧。掌管 Java 虛擬機器記憶體的就是“年”,我們稱它為年哥吧。
年哥的地盤年哥管理的地盤主要分為五大區:堆、方法區、虛擬機器棧、本地方法棧、程式計數器。大家可以把圖上的執行緒想象成村民,而堆是作為村民共享使用的區域。
如下圖所示:
堆又可以進行細分,分為新生代和老年代,新生代和老年代的比例是 1:2,而新生代又可以進行細分,分為伊甸園(Eden)區和兩個 Survivor, 其中 Eden 區大小和 Survivor 區大小是 8:1。
如下圖所示,年獸和村民都是共享堆記憶體這塊地盤的,管理員年哥是管理堆記憶體的。其中的數字 1、8、20 分別代表佔用記憶體的份數。
年獸的胃口年獸的胃口是村民的幾百倍,年獸假扮村名逃過了管理員年哥的檢查,年哥對於這種大胃王都是直接分配到老年代去的,因為大胃王需要連續的記憶體給它吃,而新生代的碎片比較多不滿足條件。在 Java 的世界中,最典型的大胃王就是大物件:如很長的字串,或者元素數量很龐大的陣列。
如下圖所示,村民分配到新生代吃記憶體,年獸被直接分配到老年代。
大量年獸入侵年獸嚐到甜頭後,就開始不斷地呼叫它的親戚朋友,大量年獸被分配到了老年代,直接導致老年代的記憶體空間不足了,如下圖所示:
程式碼演示我們用程式碼來演示下年獸入侵:
建立了 3 個年獸,都佔用 10 MB 記憶體。public class SpringFestivalOOM { public static void main(String[] args) { // 年獸1/2/3,都佔用 10 MB 記憶體 byte[] nianShou1 = new byte[10 * 1024 * 1024]; byte[] nianShou2 = new byte[10 * 1024 * 1024]; byte[] nianShou3 = new byte[10 * 1024 * 1024]; }}
編譯這段程式。javac SpringFestivalOOM.java
執行這段程式,同時設定堆記憶體最大為 20 MB。
java -Xms20M -Xmx20M SpringFestivalOOM
因為 3 個年獸佔用的記憶體 30 MB 大於堆的最大記憶體 20 MB,所以丟擲堆記憶體溢位異常,如下圖所示:
這個時候年哥和村民才發現,原來有這麼多年獸佔了我們的地盤,趕快消滅它們!
放到我們的 Java 世界中,就是減少大物件的頻繁建立。
我們程式設計師經常出現本地寫完程式碼後沒什麼問題,到線上後就出問題,很可能的原因就是線上環境的資料量大,很容易出現大物件的頻繁建立,比如大型促銷活動時,短時間內需要建立大量訂單資料,而訂單資料又比較複雜,有很多欄位,可能會佔用大量的記憶體空間,最終導致頻繁觸發垃圾回收,而垃圾回收時間又會出現 Stop the world 現象,應用程式的效能就降下來了。
守歲在除夕晚上,都會進行“守歲”,村民們齊聚一堂吃著年夜飯,一起等待除夕的鐘聲。等到天亮再拜訪親戚鄰居。
而守歲這個過程只能待在家裡,不能做其他事情,所以可以看成是垃圾回收時,其他執行緒不能工作,也就是 Stop the world 的由來。
如下圖所示,除夕之前,村民可以去其他地方活動,除夕夜就只能待在家裡守歲了,到了第二天早上就可以串門拜年了。
村民作為小物件使用堆區的新生代,年獸作為大物件直接使用堆區的老年代。除夕當晚,大量年獸入侵老年代,導致堆區記憶體不足,觸發垃圾回收機制。守歲就是待在家裡守著過新年,而垃圾回收時,又會停止其他執行緒,也就是 Stop the world。避免程式碼中頻繁複制或建立大物件是必須做的事情,以免上線後出現問題。除夕也代表著辭舊迎新,這不正是執行垃圾回收嗎?