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摘 要：Java虚拟机在运行应用程序查询操作时，存在由于查询结果数据量大和查询并发性高而出现系统不稳定的问题。本文实现了一种JVM内存使用优化方案：恒定使用JVM内存，在硬件成本不提高的情况下，保证了系统稳定运行。
关键词：JAVA；JAVA虚拟机；内存使用优化；稳定性
中图分类号：TP316.8 文献标志码：A
An Optimization Strategy Based on The Memory Usage’s in JVM
Zhang Hong-mei
（The Computer Department of Vocation College of Bin ZhouBin Zhou256603 China）
Abstract:The unsteady question appears in java virtual computer’s query because of a great of query’records and eruptions. The text gives an excellent project of usage memory in JVM:Keeps constant in usage memory of JVM. The stability of the system is promised under that the cost of hardware does not rise.
Key Words:JAVA; JVM; Memory Usage’s Optimization;Stability
尽管现在内存的性价比越来越高，但操作系统管理内存的空间不是无限大的，Java虚拟机(JVM)对内存的管理能力也是有限的［1］。在硬件配置一定的情况下，如果JVM能够巧妙的使用有限的内存，则可以使系统避免因内存overflow而出现宕机的情况。
因此，对JVM的内存使用优化技术进行研究将具有重要的价值。下面针对在保险公司的业务查询中曾碰到的问题进行分析研究，并给出了具体的解决方案。
1 JVM内存未优化使用出现的问题
网络计算机(Network Computer——NC)在金融、保险、教育、电信等行业的市场表现良好，已创造出相当可观的经济效益和社会价值，具有很大的发展潜力。由支持Java的三层构架［2］实现的NC的软件设计如图1所示，这种结构已成为NC发展的必然趋势。
NC系统软件包括两大部分：运行在NC上的NCOS和运行在应用服务器上的NC Server。由图1可以看出Java虚拟机是两大部分的主要组件，它对内存的管理能力将影响Java应用程序执行的具体效果以及NC中其他服务的性能表现。
1.1 宕机的出现
阳光财产保险公司的管理系统即采用此结构：在数据库服务器端使用的是Sybase12.5；应用服务器使用的是WebLogic8；网络操作系统采用的是Linux。系统起初运行时一切正常。但随着业务量的增加，数据库也越来越大。在一次月终总结查询时，出现了问题——按险种进行本地投保金额统计，出现了服务器停止响应，即宕机（shut down）。
1.2 对出现宕机现象的分析
Java程序在运行过程中所进行的操作是通过实例化的对象调用成员方法实现的，当需要构造对象实例时，程序解释器向操作系统发出内存申请，操作系统从内存堆中预留一块内存空间，并使用这个空间来存储对象实例变量的值。“无用单元回收”是程序中的一个实用线程或进程跟踪程序，对那些不再被使用的内存单元进行清理，并将释放后的内存单元归还操作系统以便复用。但是此进程跟踪程序只有在内存短缺时，才对“无用单元”进行回收［3］。如果有大量的数据占用了内存空间，而无更多的“无用单元”进行释放，此时再为实例化对象申请空间时，便出现内存不足的问题，即可能出现由于系统内存不足而导致系统运行意外中断等例外情况的发生。
对于结果数据量大的查询而出现的宕机问题，作了这样的分析研究：
1）由于查询结果的记录首先要读入JVM内存，所以一个查询操作就可能有大量的数据占用了JVM内存。
2）在月终按某种险种进行金额汇总时，在各个分枝机构点都有这样的操作，此时查询操作的并发性高。大量的查询结果记录同时占用NC Server JVM所管理的内存。
排除其它硬件问题，出现系统shut down情况的一种最大可能是JVM使用的内存不足。
2 JVM内存使用优化方案
在查询结果数据量小且并发少的情况下，系统运行是稳定的，只有当数据库中记录总数增多，查询的结果也越来越庞大时，才会出现上面见到的现象。所以，如果各个进程合理使用JVM内存，而不是长时间大量占用内存，可以解决由内存短缺而造成的系统中断问题。
依据以上对JVM使用内存的分析，作者经较长时间的研究与实践，最终得出解决此问题的一种方案——恒定使用Java虚拟机内存。
2.1 优化思想
恒定使用Java虚拟机内存的思想是：客户端通过应用服务器对数据库进行查询时，不再将在数据库中查询到的所有记录一次性读入JVM内存，然后再返回给客户端，而是将查询得到的部分记录占用恒定的内存大小，逐步组织为查询结果文件，先暂存于应用服务器的硬盘上，然后将压缩的“查询结果文件”传输给客户端。
2.2 生成查询结果文件
优化从数据库中查询到的数据，组织为查询结果文件，具体操作是：每次从数据库服务器读取MAX行（譬如2000行）数据后，在JVM内存中经过简单加工，写入“查询结果文件”，直到所有的结果已查出。所生成的查询结果文件是压缩的，目的是减少文件的大小，缩短客户端读取此文件时的传输时间。以上操作的结果是，最多只有MAX行的记录占用JVM内存，而其它已查到的记录已陆续写入了硬盘，这就保证了JVM内存使用的大小是“恒定”的。生成查询结果文件的主要代码如下：
//1 取得数据库联接，执行查询SQL语句，得到结果集 ResultSet
Connection connection=...
Statement stmt=onnection.createStatement();
ResultSetrs=stmt.executeQuery(sql);
//2从数据库服务器读取数据，写入压缩文件
//2.1打开压缩文件输出流
FileOutputStreamfileOutputStream=new FileOutputStream(fileName);
GZIPOutputStream zipOutputStream=new GZIPOutputStream(fileOutputStream);
//2.2从rs中读取数据，缓存到内存对象buffer while (rs.next()) {
//根据需要对数据加工
buffer.append(″一行数据″);
count++;
//当达到预定的阀值（_VALVE）时，写入压缩文件，释放内存。
if (count== _VALVE) {
// 2.2.1 写文件
byte［］ bys=
buffer.toString().getBytes(″UTF-8″);
zipOutputStream.write(bys, 0, bys.length);
//2.2.2释放内存,计数器归零
… } }
2.3 查询结果的读取
暂存于应用服务器上的查询结果压缩文件，可直接通过http协议传输给客户端，在客户端只要解开压缩文件，即可显示所查到的结果。其主要代码如下：
//1从应用服务器端获取查询结果文件
URL url=new URL(urlString);
InputStream in=url.openStream();
GZIPInputStream zipInputStream=new
GZIPInputStream(in);
InputStreamReader inputStreamReader=new InputStreamReader(zipInputStream,“UTF-8”);
BufferedReader bufReader=new
BufferedReader(inputStreamReader);
//2读取文件内容,展示数据
}
3 结束语
本文的优化方案主要有以下3个特点:
1)每次从数据库服务器读取预定的数据行到JVM内存进行数据加工，然后写入文件系统，从而避免了由于数据量太大而导致JVM内存急剧消耗。
2）生成的查询结果文件通过压缩文件的方式传给客户,减小了文件大小,缩短了文件传输时间。
3）在系统硬件资源开销不增加的情况下，保证了大数据量查询时系统运行的稳定性。
本方案在阳光财产保险公司计算机管理系统中应用，被证明是一种解决由JVM内存短缺引起系统不稳定的切实可行的方法。
参考文献
［1］朱喜福.Java程序设计［M］.北京:人民邮电出版社,2006.
［2］HenryXie.J2EE经典实例详解［M］.北京:人民邮电出版社,2003.
［3］王克宏,郝建文.Java 技术教程［M］.北京:清华大学出版社,2002.
［4］吕凤翥.Java语言程序设［M］.北京:清华大学出版社,2007.
［5］李超燕.数据库原理及应用教程［M］.北京:科学出版社,2004.
关键词：JAVA；JAVA虚拟机；内存使用优化；稳定性
中图分类号：TP316.8 文献标志码：A
An Optimization Strategy Based on The Memory Usage’s in JVM
Zhang Hong-mei
（The Computer Department of Vocation College of Bin ZhouBin Zhou256603 China）
Abstract:The unsteady question appears in java virtual computer’s query because of a great of query’records and eruptions. The text gives an excellent project of usage memory in JVM:Keeps constant in usage memory of JVM. The stability of the system is promised under that the cost of hardware does not rise.
Key Words:JAVA; JVM; Memory Usage’s Optimization;Stability
尽管现在内存的性价比越来越高，但操作系统管理内存的空间不是无限大的，Java虚拟机(JVM)对内存的管理能力也是有限的［1］。在硬件配置一定的情况下，如果JVM能够巧妙的使用有限的内存，则可以使系统避免因内存overflow而出现宕机的情况。
因此，对JVM的内存使用优化技术进行研究将具有重要的价值。下面针对在保险公司的业务查询中曾碰到的问题进行分析研究，并给出了具体的解决方案。
1 JVM内存未优化使用出现的问题
网络计算机(Network Computer——NC)在金融、保险、教育、电信等行业的市场表现良好，已创造出相当可观的经济效益和社会价值，具有很大的发展潜力。由支持Java的三层构架［2］实现的NC的软件设计如图1所示，这种结构已成为NC发展的必然趋势。
NC系统软件包括两大部分：运行在NC上的NCOS和运行在应用服务器上的NC Server。由图1可以看出Java虚拟机是两大部分的主要组件，它对内存的管理能力将影响Java应用程序执行的具体效果以及NC中其他服务的性能表现。
1.1 宕机的出现
阳光财产保险公司的管理系统即采用此结构：在数据库服务器端使用的是Sybase12.5；应用服务器使用的是WebLogic8；网络操作系统采用的是Linux。系统起初运行时一切正常。但随着业务量的增加，数据库也越来越大。在一次月终总结查询时，出现了问题——按险种进行本地投保金额统计，出现了服务器停止响应，即宕机（shut down）。
1.2 对出现宕机现象的分析
Java程序在运行过程中所进行的操作是通过实例化的对象调用成员方法实现的，当需要构造对象实例时，程序解释器向操作系统发出内存申请，操作系统从内存堆中预留一块内存空间，并使用这个空间来存储对象实例变量的值。“无用单元回收”是程序中的一个实用线程或进程跟踪程序，对那些不再被使用的内存单元进行清理，并将释放后的内存单元归还操作系统以便复用。但是此进程跟踪程序只有在内存短缺时，才对“无用单元”进行回收［3］。如果有大量的数据占用了内存空间，而无更多的“无用单元”进行释放，此时再为实例化对象申请空间时，便出现内存不足的问题，即可能出现由于系统内存不足而导致系统运行意外中断等例外情况的发生。
对于结果数据量大的查询而出现的宕机问题，作了这样的分析研究：
1）由于查询结果的记录首先要读入JVM内存，所以一个查询操作就可能有大量的数据占用了JVM内存。
2）在月终按某种险种进行金额汇总时，在各个分枝机构点都有这样的操作，此时查询操作的并发性高。大量的查询结果记录同时占用NC Server JVM所管理的内存。
排除其它硬件问题，出现系统shut down情况的一种最大可能是JVM使用的内存不足。
2 JVM内存使用优化方案
在查询结果数据量小且并发少的情况下，系统运行是稳定的，只有当数据库中记录总数增多，查询的结果也越来越庞大时，才会出现上面见到的现象。所以，如果各个进程合理使用JVM内存，而不是长时间大量占用内存，可以解决由内存短缺而造成的系统中断问题。
依据以上对JVM使用内存的分析，作者经较长时间的研究与实践，最终得出解决此问题的一种方案——恒定使用Java虚拟机内存。
2.1 优化思想
恒定使用Java虚拟机内存的思想是：客户端通过应用服务器对数据库进行查询时，不再将在数据库中查询到的所有记录一次性读入JVM内存，然后再返回给客户端，而是将查询得到的部分记录占用恒定的内存大小，逐步组织为查询结果文件，先暂存于应用服务器的硬盘上，然后将压缩的“查询结果文件”传输给客户端。
2.2 生成查询结果文件
优化从数据库中查询到的数据，组织为查询结果文件，具体操作是：每次从数据库服务器读取MAX行（譬如2000行）数据后，在JVM内存中经过简单加工，写入“查询结果文件”，直到所有的结果已查出。所生成的查询结果文件是压缩的，目的是减少文件的大小，缩短客户端读取此文件时的传输时间。以上操作的结果是，最多只有MAX行的记录占用JVM内存，而其它已查到的记录已陆续写入了硬盘，这就保证了JVM内存使用的大小是“恒定”的。生成查询结果文件的主要代码如下：
//1 取得数据库联接，执行查询SQL语句，得到结果集 ResultSet
Connection connection=...
Statement stmt=onnection.createStatement();
ResultSetrs=stmt.executeQuery(sql);
//2从数据库服务器读取数据，写入压缩文件
//2.1打开压缩文件输出流
FileOutputStreamfileOutputStream=new FileOutputStream(fileName);
GZIPOutputStream zipOutputStream=new GZIPOutputStream(fileOutputStream);
//2.2从rs中读取数据，缓存到内存对象buffer while (rs.next()) {
//根据需要对数据加工
buffer.append(″一行数据″);
count++;
//当达到预定的阀值（_VALVE）时，写入压缩文件，释放内存。
if (count== _VALVE) {
// 2.2.1 写文件
byte［］ bys=
buffer.toString().getBytes(″UTF-8″);
zipOutputStream.write(bys, 0, bys.length);
//2.2.2释放内存,计数器归零
… } }
2.3 查询结果的读取
暂存于应用服务器上的查询结果压缩文件，可直接通过http协议传输给客户端，在客户端只要解开压缩文件，即可显示所查到的结果。其主要代码如下：
//1从应用服务器端获取查询结果文件
URL url=new URL(urlString);
InputStream in=url.openStream();
GZIPInputStream zipInputStream=new
GZIPInputStream(in);
InputStreamReader inputStreamReader=new InputStreamReader(zipInputStream,“UTF-8”);
BufferedReader bufReader=new
BufferedReader(inputStreamReader);
//2读取文件内容,展示数据
}
3 结束语
本文的优化方案主要有以下3个特点:
1)每次从数据库服务器读取预定的数据行到JVM内存进行数据加工，然后写入文件系统，从而避免了由于数据量太大而导致JVM内存急剧消耗。
2）生成的查询结果文件通过压缩文件的方式传给客户,减小了文件大小,缩短了文件传输时间。
3）在系统硬件资源开销不增加的情况下，保证了大数据量查询时系统运行的稳定性。
本方案在阳光财产保险公司计算机管理系统中应用，被证明是一种解决由JVM内存短缺引起系统不稳定的切实可行的方法。
参考文献
［1］朱喜福.Java程序设计［M］.北京:人民邮电出版社,2006.
［2］HenryXie.J2EE经典实例详解［M］.北京:人民邮电出版社,2003.
［3］王克宏,郝建文.Java 技术教程［M］.北京:清华大学出版社,2002.
［4］吕凤翥.Java语言程序设［M］.北京:清华大学出版社,2007.
［5］李超燕.数据库原理及应用教程［M］.北京:科学出版社,2004.