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1、什么是JVM？
JVM是Java Virtual Machine（Java虚拟机）的缩写，JVM是一种用于计算设备的规范，它是一个虚构出来的计算机，是通过在实际的计算机上仿真模拟各种计算机功能来实现的。Java虚拟机包括一套字节码指令集、一组寄存器、一个栈、一个垃圾回收堆和一个存储方法域。 JVM屏蔽了与具体操作系统平台相关的信息，使Java程序只需生成在Java虚拟机上运行的目标代码（字节码）,就可以在多种平台上不加修改地运行。JVM在执行字节码时，实际上最终还是把字节码解释成具体平台上的机器指令执行。
2、JVM原理
3、堆（Heap）
它是JVM用来存储对象实例以及数组值的区域，可以认为Java中所有通过new创建的对象的内存都在此分配，Heap中的对象的内存需要等待GC进行回收。
4、JVM的结构问题
JVM分两块：PermanentSapce和HeapSpace
HeapSpace = 【old + new{=Eden，from，to}】
PermantSpace主要负责存放加载Class类级别的class本身，method，field等反射对象，一般不用配置，JVM的Heap区可以通过-X参数来设定。
当一个URL被访问时，内存申请如下：
A. JVM会试图为相关Java对象在Eden中初始化一块内存区域；
B. 当Eden空间足够时，内存申请结束。否则到下一步；
C. JVM试图释放在Eden中所有不活跃的对象（这属于1或更高级的垃圾回收）, 释放后若Eden空间仍然不足以放入新对象，则试图将部分Eden中活跃对象放入Survivor区；
D. Survivor区被用来作为Eden及OLD的中间交换区域，当OLD区空间足够时，Survivor区的对象会被移到Old区，否则会被保留在Survivor区；
E. 当OLD区空间不够时，JVM会在OLD区进行完全的垃圾收集（0级；
F. 完全垃圾收集后，若Survivor及OLD区仍然无法存放从Eden复制过来的部分对象，导致JVM无法在Eden区为新对象创建内存区域，则出现”out of memory错误。
JVM参数介绍和调优建议:
Xms/Xmx：定义NEW+OLD段的总尺寸，ms为JVM启动时NEW+OLD的内存大小；mx为最大可占用的NEW+OLD内存小。在用户生产环境上一般将这两个值设为相同，以减少运行期间系统在内存申请上所花的开销；
NewSize/MaxNewSize：定义单独NEW段的尺寸，NewSize为JVM启动时NEW的内存大小；MaxNewSize为最大可占用的NEW的内存大小。在用户生产环境上一般将这两个值设为相同，以减少运行期间系统在内存申请上所花的开销；
Xms/Xmx和NewSize/MaxNewSize定义好后，OLD区间也自然定义完毕了，即OLD区初始大小=（Xms-NewSize），OLD区最大可占用大小=（Xmx-MaxNewSize）；
PermSize/MaxPermSize：定义Perm段的尺寸，PermSize为JVM启动时Perm的内存大小；MaxPermSize为最大可占用的Perm内存大小。在用户生产环境上一般将这两个值设为相同，以减少运行期间系统在内存申请上所花的开销；
SurvivorRatio：设置Survivor空间和Eden空间的比例。
以上各值的最大值与初始值的差值为各区段的virtual区，这部分保留的内存不会被其他进程使用。
内存溢出的可能性
1. OLD段溢出
这种内存溢出是最常见的情况之一，产生的原因可能是：
1) 设置的内存参数过小(Xms/Xmx, NewSize/MaxNewSize)
2) 程序问题
单个程序持续进行消耗内存的处理，如循环几千次的字符串处理，对字符串处理应建议使用StringBuffer。此时不会报内存溢出错，却会使系统持续垃圾收集，无法处理其它请求，相关问题程序可通过Thread Dump获取（见系统问题诊断一章）单个程序所申请内存过大，有的程序会申请几十乃至几百兆内存，此时JVM也会因无法申请到资源而出现内存溢出，对此首先要找到相关功能，然后交予程序员修改，要找到相关程序，必须在Apache日志中寻找。当Java对象使用完毕后，其所引用的对象却没有销毁，使得JVM认为他还是活跃的对象而不进行回收，这样累计占用了大量内存而无法释放。由于目前市面上还没有对系统影响小的内存分析工具，故此时只能和程序员一起定位。
2. Perm段溢出
通常由于Perm段装载了大量的Servlet类而导致溢出，目前的解决办法：
1) 将PermSize扩大，一般256M能够满足要求
2) 若别无选择，则只能将servlet的路径加到CLASSPATH中，但一般不建议这么处理
3. C Heap溢出
系统对C Heap没有限制，故C Heap发生问题时，Java进程所占内存会持续增长，直到占用所有可用系统内存
jvm参数设置
1: heap size
a: -Xmx<n>
指定 jvm 的最大 heap 大小 , 如 :-Xmx=2g
b: -Xms<n>
指定 jvm 的最小 heap 大小 , 如 :-Xms=2g ， 高并发应用， 建议和-Xmx一样， 防止因为内存收缩／突然增大带来的性能影响。
c: -Xmn<n>
指定 jvm 中 New Generation 的大小 , 如 :-Xmn256m。 这个参数很影响性能， 如果你的程序需要比较多的临时内存， 建议设置到512M， 如果用的少， 尽量降低这个数值， 一般来说128／256足以使用了。
d: -XX:PermSize=<n>
指定 jvm 中 Perm Generation 的最小值 , 如 :-XX:PermSize=32m。 这个参数需要看你的实际情况，。 可以通过jmap 命令看看到底需要多少。
e: -XX:MaxPermSize=<n>
指定 Perm Generation 的最大值 , 如 :-XX:MaxPermSize=64m
f: -Xss<n>
指定线程桟大小 , 如 :-Xss128k， 一般来说，webx框架下的应用需要256K。 如果你的程序有大规模的递归行为，请考虑设置到512K／1M。 这个需要全面的测试才能知道。 不过，256K已经很大了。 这个参数对性能的影响比较大的。
g: -XX:NewRatio=<n>
指定 jvm 中 Old Generation heap size 与 New Generation 的比例 , 在使用 CMS GC 的情况下此参数失效 , 如 :-XX:NewRatio=2
h: -XX:SurvivorRatio=<n>
指 定 New Generation 中 Eden Space 与一个 Survivor Space 的 heap size 比例 ,-XX:SurvivorRatio=8, 那么在总共 New Generation 为 10m 的情况下 ,Eden Space 为 8m
i: -XX:MinHeapFreeRatio=<n>
指定 jvm heap 在使用率小于 n 的情况下 ,heap 进行收缩 ,Xmx==Xms 的情况下无效 , 如 :-XX:MinHeapFreeRatio=30
j: -XX:MaxHeapFreeRatio=<n>
指定 jvm heap 在使用率大于 n 的情况下 ,heap 进行扩张 ,Xmx==Xms 的情况下无效 , 如 :-XX:MaxHeapFreeRatio=70
k: -XX:LargePageSizeInBytes=<n>
指定 Java heap 的分页页面大小 , 如 :-XX:LargePageSizeInBytes=128m
2: garbage collector
a: -XX:+UseParallelGC
指 定在 New Generation 使用 parallel collector, 并行收集 , 暂停 app threads, 同时启动多个垃圾回收 thread, 不能和 CMS gc 一起使用 . 系统吨吐量优先 , 但是会有较长长时间的 app pause, 后台系统任务可以使用此 gc
b: -XX:ParallelGCThreads=<n>
指定 parallel collection 时启动的 thread 个数 , 默认是物理 processor 的个数 ,
c: -XX:+UseParallelOldGC
指定在 Old Generation 使用 parallel collector
d: -XX:+UseParNewGC
指定在 New Generation 使用 parallel collector, 是 UseParallelGC 的 gc 的升级版本 , 有更好的性能或者优点 , 可以和 CMS gc 一起使用
e: -XX:+CMSParallelRemarkEnabled
在使用 UseParNewGC 的情况下 , 尽量减少 mark 的时间
f: -XX:+UseConcMarkSweepGC
指 定在 Old Generation 使用 concurrent cmark sweep gc,gc thread 和 app thread 并行 ( 在 init-mark 和 remark 时 pause app thread). app pause 时间较短 , 适合交互性强的系统 , 如 web server
g: -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection
在使用 concurrent gc 的情况下 , 防止 memory fragmention, 对 live object 进行整理 , 使 memory 碎片减少
h: -XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=<n>
指示在 old generation 在使用了 n% 的比例后 , 启动 concurrent collector, 默认值是 68, 如 :-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=70
i: -XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly
指示只有在 old generation 在使用了初始化的比例后 concurrent collector 启动收集
3:others
a: -XX:MaxTenuringThreshold=<n>
指 定一个 object 在经历了 n 次 young gc 后转移到 old generation 区 , 在 linux64 的 java6 下默认值是 15, 此参数对于 throughput collector 无效 , 如 :-XX:MaxTenuringThreshold=31
b: -XX:+DisableExplicitGC
禁止 java 程序中的 full gc, 如 System.gc() 的调用. 最好加上么， 防止程序在代码里误用了。对性能造成冲击。
c: -XX:+UseFastAccessorMethods
get,set 方法转成本地代码
d: -XX:+PrintGCDetails
打应垃圾收集的情况如 :
[GC 15610.466: [ParNew: 229689K->20221K(235968K), 0.0194460 secs] 1159829K->953935K(2070976K), 0.0196420 secs]
e: -XX:+PrintGCTimeStamps
打应垃圾收集的时间情况 , 如 :
[Times: user=0.09 sys=0.00, real=0.02 secs]
f: -XX:+PrintGCApplicationStoppedTime
打应垃圾收集时 , 系统的停顿时间 , 如 :
Total time for which application threads were stopped: 0.0225920 seconds