【Do家】一个Java进程到底如何占用物理内存？

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jvm RSS NIO jmx

1、首先，通过Linux监控一个Java进程，关注VmRSS指标，如下：
cat /proc/<pid>/status |grep Vm

# cat /proc/87/status |grep Vm
VmPeak: 10864592 kB
VmSize: 10534320 kB
VmLck:         0 kB
VmPin:         0 kB
VmHWM:   5296072 kB
VmRSS:   5275576 kB
VmData:  5638088 kB
VmStk:       256 kB
VmExe:         4 kB
VmLib:     19624 kB
VmPTE:     11204 kB
VmSwap:        0 kB

此处，VmRSS=5275576KB，

2、检查JVM参数，如下：

-server -Xms4G -Xmx4G -Xmn1G -Xss512k -XX:MetaspaceSize=512m -XX:MaxMetaspaceSize=1024m

3、分析Java进程所包含线程数量
cat /proc/87/status |grep Threads
Threads: 270
count_threads=270

4、先初步计算JVM占用物理内存，如下：

mysql> SELECT (4*1024+512+270*0.5)*1024 as jvm_part_usage;
+----------------+
| jvm_part_usage |
+----------------+
| 4856832.0      |
+----------------+
1 row in set (0.03 sec)

5、计算从os看到的内存使用和jvm占用内存的差异量

mysql> SELECT 5275576-4856832 as change_part_usage;
+-------------------+
| change_part_usage |
+-------------------+
|            418744 |
+-------------------+
1 row in set (0.02 sec)

418744KB

6、采用JavaNIO技术，会通过DirectByteBuffer占用物理内存，可通过jmx监控，分析如下：
java.nio.BufferPool.direct.MemoryUsed=xxxxKB

【查看native memory使用】
1> jvm参数增加=>-XX:NativeMemoryTracking=summary or -XX:NativeMemoryTracking=detail
注意：采用detail模式，会导致jvm性能有5-10%的消耗，谨慎使用
2> jcmd <pid> VM.native_memory

Native Memory Tracking:

Total: reserved=5662245KB, committed=4370229KB
-                 Java Heap (reserved=4194304KB, committed=4194304KB)
                            (mmap: reserved=4194304KB, committed=4194304KB)

-                     Class (reserved=1067340KB, committed=20172KB)
                            (classes #3046)
                            (malloc=332KB #1945)
                            (mmap: reserved=1067008KB, committed=19840KB)

-                    Thread (reserved=24705KB, committed=24705KB)
                            (thread #32)
                            (stack: reserved=24576KB, committed=24576KB)
                            (malloc=93KB #168)
                            (arena=36KB #62)

-                      Code (reserved=250343KB, committed=5555KB)
                            (malloc=743KB #2004)
                            (mmap: reserved=249600KB, committed=4812KB)

-                        GC (reserved=35770KB, committed=35710KB)
                            (malloc=21306KB #175)
                            (mmap: reserved=14464KB, committed=14404KB)

-                  Compiler (reserved=144KB, committed=144KB)
                            (malloc=14KB #103)
                            (arena=131KB #3)

-                  Internal (reserved=1429KB, committed=1429KB)
                            (malloc=1365KB #4742)
                            (mmap: reserved=64KB, committed=64KB)

-                    Symbol (reserved=4964KB, committed=4964KB)
                            (malloc=2527KB #5152)
                            (arena=2437KB #1)

-    Native Memory Tracking (reserved=232KB, committed=232KB)
                            (malloc=5KB #64)
                            (tracking overhead=227KB)

-               Arena Chunk (reserved=197KB, committed=197KB)
                            (malloc=197KB)

-                   Unknown (reserved=82816KB, committed=82816KB)
                            (mmap: reserved=82816KB, committed=82816KB)

注意：NMT本身占用的内存分配，也会在NMT summary中统计出来；

7、【小结】
一个Java进程使用os物理内存的分布，可大概按如下公式计算：

JVM进程占用物理内存 ≈ MethodArea(JavaPermGen||MetaSpace) ＋ JavaHeap(NewGen+OldGen) ＋ CodeCache ＋ AllThreadStack＋ Java NIO

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