一次快速排序引發的jvm調優

Linus脫襪子發表於2019-02-18
排序JVM

閒來無事，順便寫一個快排的程式碼。結果卻引發了java.OutOfMemoryError:Java heap space。
首先談談快速排序，這是一種在統計上很快的排序，他的核心思想是，在一個陣列中隨便取一個數作為基準(通常取最後一個)，然後把整個陣列劃分，把比基準小或等於的數放在基準之前，把大於基準的數放在基準之後。然後再分別對基準之前的陣列和基準之後的陣列進行快速排序。
java 程式碼：

void quicksort(int[] nums,int begin,int end)
    {
        if(end <= begin)return;
        int p = begin-1;
        for(int i = begin;i <= end;i++)
            if(nums[i] <= nums[end])
            {
                p++;
                int temp = nums[i];
                nums[i] = nums[p];
                nums[p] = temp;
            }
        quicksort(nums,begin,p-1);
        quicksort(nums,p+1,end);
    }

這裡唯一難理解的就是這個p，這裡的思想是，p及其左側都是小於等於基準的數，而p的右側都是大於基準的數。因此，遍歷這個陣列的時候，若數大於基準，則訪問下一個，否則把p+1，然後交換p和這個位置上的數，這樣就能成功劃分。

因為它是快速排序，所以我想小資料量並不能體現它的快速。因此，我使用了一個很大的陣列，並且使用隨機數填充它。

Random random = new Random();
int[] nums = new int[ (1024*1024*1024) ];
for(int i = 0;i < nums.length;i++)
    nums[i] = random.nextInt(500000);

這個陣列的大小是4個GB，因為一個int是4B，而1024*1024是1M，而1024M是1G。
正當我要執行程式並且統計其執行時間時，悲劇發生了！！！
Exception in thread “main” java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
這是一個堆記憶體溢位錯誤。
於是我立馬想到一個解決方法，那就是擴大堆記憶體！
陣列大小隻有4GB，我現在給JVM程式5000MB大小的堆記憶體，也就是大約4.8GB的記憶體，程式一定是沒問題的了。於是我新增了引數-Xms5000m。這個引數的意義是，最小堆記憶體為5000MB。
然鵝，結果是
Exception in thread “main” java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
why???
要說明這個必須先知道java記憶體結構。
理解了java記憶體結構之後，才能明白。堆記憶體又分為，新生代(Young)和老年代(Old)，而陣列這種大物件一般是直接分配在老年代中。雖然我設定了5000MB的堆記憶體，但是這5000MB的記憶體並不都是給老年代的，老年代和新生代記憶體的預設比例是2，也就是說5000MB裡只有2/3是老年代的，也就是3333MB≈3.25GB，這個大小仍然小於陣列的4GB，因此現在我設定老-新比例為9，也就是老年代擁有5000MB*0.9=4500MB≈4.39GB，此時已經大於陣列所需要的記憶體大小！
新增完引數-Xms5000m -XX:NewRatio=9後，我再次執行程式，執行成功！！！經過漫長的等待，輸出了排序的時間為1443.11s，也就是大約24分鐘！！！

最後，java 核心程式碼:

public static void main(String[] args) {
        Random random = new Random();

        int[] nums = new int[ (1024*1024*1024) ];
        for(int i = 0;i < nums.length;i++)
            nums[i] = random.nextInt(500000);
        long being = System.currentTimeMillis();
        quicksort(nums,0,nums.length-1);

        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println(((double) (end-being))/1000+"s");



    }


   static void quicksort(int[] nums,int begin,int end)
    {
        if(end <= begin)return;
        int p = begin-1;
        for(int i = begin;i <= end;i++)
            if(nums[i] <= nums[end])
            {
                p++;
                int temp = nums[i];
                nums[i] = nums[p];
                nums[p] = temp;
            }
        quicksort(nums,begin,p-1);
        quicksort(nums,p+1,end);
    }

相關文章