JVM初探- 使用堆外内存减少Full GC.doc

JVM初探- 使用堆外内存减少Full GC 引入 这个idea最初来源于TaobaoJVM对OpenJDK定制开发的GCIH部分(详见撒迦的分享-JVM定制改进@淘宝), 其中GCIH就是将CMS Old Heap区的一部分划分出来, 这部分内存虽然还在堆内, 但已不被GC所管理.将长生命周期Java对象放在Java堆外, GC不能管理GCIH内Java对象(GC Invisible Heap): 这样做有两方面的好处: 减少GC管理内存: 由于GCIH会从Old区“切出”一块, 因此导致GC管理区域变小, 可以明显降低GC工作量, 提高GC效率, 降低Full GC STW时间(且由于这部分内存仍属于堆, 因此其访问方式/速度不变- 不必付出序列化/反序列化的开销). GCIH内容进程间共享: 由于这部分区域不再是JVM运行时数据的一部分, 因此GCIH内的对象可供对个JVM实例所共享(如一台Server跑多个MR-Job可共享同一份Cache数据), 这样一台Server也就可以跑更多的VM实例. (实际测试数据/图示可下载撒迦分享PPT). 但是大部分的互联公司不能像阿里这样可以有专门的工程师针对自己的业务特点定制JVM, 因此我们只能”眼馋”GCIH带来的性能提升却无法”享用”. 但通用的JVM开放了接口可直接向操作系统申请堆外内存(ByteBuffer or Unsafe), 而这部分内存也是GC所顾及不到的, 因此我们可用JVM堆外内存来模拟GCIH的功能(但相比GCIH不足的是需要付出serialize/deserialize的开销). JVM堆外内存 在JVM初探 -JVM内存模型一文中介绍的Java运行时数据区域中是找不到堆外内存区域的: 因为它并不是JVM运行时数据区的一部分, 也不是Java虚拟机规范中定义的内存区域, 这部分内存区域直接被操作系统管理. 在JDK 1.4以前, 对这部分内存访问没有光明正大的做法: 只能通过反射拿到Unsafe类, 然后调用allocateMemory()/freeMemory()来申请/释放这块内存. 1.4开始新加入了NIO, 它引入了一种基于Channel与Buffer的I/O方式, 可以使用Native函数库直接分配堆外内存, 然后通过一个存储在Java堆里面的DirectByteBuffer对象作为这块内存的引用进行操作, ByteBuffer提供了如下常用方法来跟堆外内存打交道: 下面我们就用通用的JDK API来使用堆外内存来实现一个local cache. 示例1.: 使用JDK API实现堆外Cache 注: 主要逻辑都集中在方法invoke()内, 而AbstractAppInvoker是一个自定义的性能测试框架, 在后面会有详细的介绍. /** * @author jifang * @since 2016/12/31 下午6:05. */ public class DirectByteBufferApp extends AbstractAppInvoker { @Test @Override public void invoke(Object... param) { MapString, FeedDO map = createInHeapMap(SIZE); // move in off-heap byte[] bytes = serializer.serialize(map); ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocateDirect(bytes.length); buffer.put(bytes); buffer.flip(); // for gc map = null; bytes = null; System.out.println(write down); // move out from off-heap byte[] offHeapBytes = new byte[buffer.limit()]; buffer.get(offHeapBytes); MapString, FeedDO deserMap = serializer.deserialize(offHeapBytes); for (int i = 0; i SIZE; ++i) { String key = key- + i;