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jvm垃圾回收和jvm调优介绍--Java之jvm

ps边框素材 • 2022-12-18 • 随笔 • 阅读 89

jvm垃圾回收和jvm调优介绍--Java之jvm,第1张

jvm垃圾回收和jvm调优介绍--Java之jvm

我从以下五个方向介绍：

  1. 如何判断对象可以回收
  2. 垃圾回收算法
  3. 分代垃圾回收
  4. 垃圾回收器
  5. 垃圾回收调优
1. 如何判断对象可以回 1.1 引用计数法（Java没有采用这种算法）

一个对象别引用一次，对象就会加一。直到为零时可以被回收。

互相引用会导致无法回收（引用次数保持为1）

1.2 可达性分析算法

Java 虚拟机中的垃圾回收器采用可达性分析来探索所有存活的对象

扫描堆中的对象，看是否能够沿着 GC Root对象 为起点的引用链找到该对象，找不到，表示可以 回收

导出GC Root对象的文件命令：jmap –dump:format=b,live,file=test.bin 进程id

可以下载内存分析工具（MAT） Eclipse Memory Analyzer 进行分析

哪些对象可以作为 GC Root ?  Java内引用的。

1.3 四种引用

1. 强引用：只有所有 GC Roots 对象都不通过【强引用】引用该对象，该对象才能被垃圾回收（new对象，等号赋值都是强引用）

2. 软引用（SoftReference）：仅有软引用引用该对象时，在垃圾回收后，内存（堆空间）仍不足时会再次出发垃圾回收，回收软引对象；可以配合引用队列来释放软引用自身

用法：内存小，不重要的内容，适合做缓存，比如图片访问快点就做软引用。

 public static void main(String[] args) {
    List> list = new ArrayList<>();
    // 引用队列
    ReferenceQueue queue = new ReferenceQueue<>();
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        // 关联了引用队列， 当软引用所关联的 byte[]被回收时，软引用自己会加入到 queue 中去
        SoftReference ref = new SoftReference<>(new byte[1024 * 1024 * 10], queue);
        System.out.println(ref.get());
        list.add(ref);
        System.out.println(list.size());
    }
    // 从队列中获取无用的 软引用对象，并移除
    Reference poll = queue.poll();
    while( poll != null) {
        list.remove(poll);
        poll = queue.poll();
    }
    for (SoftReference reference : list) {
        System.out.println(reference.get());
    }
}

3. 弱引用（WeakReference）：仅有弱引用引用该对象时，在垃圾回收时，无论内存是否充足，都会回收弱引用对象；可以配合引用队列来释放弱引用自身

用法：解决某些地方的内存泄露问题

相关面试题：开发中使用过weakHashMap吗？（引用的数据可以被及时回收）

4. 虚引用（PhantomReference）：必须配合引用队列使用，主要配合ByteBuffer 使用，被引用对象回收时，会将虚引用入队，由Reference Handler 线程调用虚引用相关方法释放直接内存

5. 终结器引用（FinalReference）：无需手动编码，但其内部配合引用队列使用，在垃圾回收时，终结器引用入队（被引用对象暂时没有被回收），再由 Finalizer 线程通过终结器引用找到被引用对象并调用它的 finalize 方法，第二次 GC 时才能回收被引用对象，效率太低

2. 垃圾回收算法 2.1 标记清除

定义： Mark Sweep

优点：速度较快（记录内存的起始地址进行清理）

缺点：会造成内存碎片

2.2 标记整理

定义：Mark Compact

优点：速度慢（清理后再进行整理，对象要移动，内存地址也会变）

缺点：没有内存碎片（存活较多）

2.3 复制

定义：Copy（有用的对象复制到to，复制完成后from和to再交换位置）

优点：不会有内存碎片

缺点：需要占用双倍内存空间

3. 分代垃圾回收（堆内存）

◎对象首先分配在伊甸园区域

◎新生代空间不足时，触发minor gc（新生代垃圾回收），伊甸园和 from 存活的对象使用 copy 复制到 to 中，存活的对象年龄加 1并且交换 from和to

◎minor gc 会引发 stop the world，暂停其它用户的线程，等垃圾回收结束，用户线程才恢复运行

◎当对象寿命超过阈值时，会晋升至老年代，最大寿命是15（4bit）（空间不足，可能要不了15次就会进入老年代）

◎当老年代空间不足，会先尝试触发 minor gc，如果之后空间仍不足，那么触发 full gc，STW的时间更长

3.1 相关 VM 参数

含义

参数

堆初始大小

-Xms

堆最大大小

-Xmx 或 -XX:MaxHeapSize=size

新生代大小

-Xmn 或 (-XX:NewSize=size + -XX:MaxNewSize=size )

幸存区比例（动态）

-XX:InitialSurvivorRatio=ratio 和 -XX:+UseAdaptiveSizePolicy

幸存区比例

-XX:SurvivorRatio=ratio

晋升阈值

-XX:MaxTenuringThreshold=threshold

晋升详情

-XX:+PrintTenuringDistribution

GC详情

-XX:+PrintGCDetails -verbose:gc

FullGC 前 MinorGC

-XX:+ScavengeBeforeFullGC

 

4. 垃圾回收器（cms三种）

三种形式：

1. 串行

◎单线程

◎堆内存较小，适合个人电脑

2. 吞吐量优先

◎多线程

◎堆内存较大，多核 cpu

◎让单位时间内，STW 的时间最短 0.2 0.2 = 0.4，垃圾回收时间占比最低，这样就称吞吐量高

3. 响应时间优先

◎多线程

◎堆内存较大，多核 cpu

◎尽可能让单次 STW 的时间最短 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 = 0.5

4.1 串行

-XX:+UseSerialGC = Serial + SerialOld（复制 + 标记整理）

4.2 吞吐量优先

-XX:+UseParallelGC ~ -XX:+UseParallelOldGC

-XX:+UseAdaptiveSizePolicy   （自适应调节新生代和老年代大小）

-XX:GCTimeRatio=ratio  （自适应垃圾回收频次和时间）

-XX:MaxGCPauseMillis=ms  

-XX:ParallelGCThreads=n  （指定线程数）

4.3 响应时间优先

-XX:+UseConcMarkSweepGC ~ -XX:+UseParNewGC ~ SerialOld

-XX:ParallelGCThreads=n ~ -XX:ConcGCThreads=threads

-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=percent

-XX:+CMSScavengeBeforeRemark

 

4.4 G1

定义：Garbage First

◎ 2004 论文发布

◎ 2009 JDK 6u14 体验

◎ 2012 JDK 7u4 官方支持

◎ 2017 JDK 9 默认

适用场景

◎ 同时注重吞吐量（Throughput）和低延迟（Low latency），默认的暂停目标是 200 ms

◎ 超大堆内存，会将堆划分为多个大小相等的 Region

◎ 整体上是标记+整理算法，两个区域之间是复制算法

相关 JVM 参数

-XX:+UseG1GC

-XX:G1HeapRegionSize=size

-XX:MaxGCPauseMillis=time

4.4.1) G1 垃圾回收阶段

4.4.2) Young Collection

会 STW

4.4.3) Young Collection + CM

 在 Young GC 时会进行 GC Root 的初始标记  老年代占用堆空间比例达到阈值时，进行并发标记（不会 STW），由下面的 JVM 参数决定

-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent=percent （默认45%）

 

4.4.4) Mixed Collection

会对 E、S、O 进行全面垃圾回收

最终标记（Remark）会 STW 拷贝存活（Evacuation）会 STW

-XX:MaxGCPauseMillis=ms（优先回收占用较大的内存，不一定全部回收）

 

4.4.5) Full GC

1. SerialGC

新生代内存不足发生的垃圾收集 - minor gc

老年代内存不足发生的垃圾收集 - full gc

2. ParallelGC

新生代内存不足发生的垃圾收集 - minor gc

老年代内存不足发生的垃圾收集 - full gc

3. CMS

新生代内存不足发生的垃圾收集 - minor gc

老年代内存不足

4. G1

新生代内存不足发生的垃圾收集 - minor gc

老年代内存不足（老年代在堆内存占比45%，触发并发标记和混合收集阶段）

 

4.4.6) Young Collection 跨代引用

新生代回收的跨代引用（老年代引用新生代）问题

卡表与 Remembered Set

在引用变更时通过 post-write barrier + dirty card queue concurrent refinement

threads 更新 Remembered Set

4.4.7) Remark（并发标记+重新标记）

pre-write barrier（写屏障） + satb_mark_queue（队列）

对象引用发生变化会进入队列

4.4.8) JDK 8u20 字符串去重

优点：节省大量内存

缺点：略微多占用了 cpu 时间，新生代回收时间略微增加

-XX:+UseStringDeduplication默认启用

String s1 = new String("hello"); // char[]{'h','e','l','l','o'}

String s2 = new String("hello"); // char[]{'h','e','l','l','o'}

将所有新分配的字符串放入一个队列

当新生代回收时，G1并发检查是否有字符串重复如果它们值一样，让它们引用同一个 char[]

注意，与 String.intern() 不一样

◎String.intern() 关注的是字符串对象

◎而字符串去重关注的是 char[]

◎在 JVM 内部，使用了不同的字符串表

4.4.9) JDK 8u40 并发标记类卸载

所有对象都经过并发标记后，就能知道哪些类不再被使用，当一个类加载器的所有类都不再使用，则卸载它所加载的所有类

-XX:+ClassUnloadingWithConcurrentMark 默认启用

4.4.10) JDK 8u60 回收巨型对象

◎一个对象大于 region 的一半时，称之为巨型对象

◎ G1 不会对巨型对象进行拷贝

◎回收时被优先考虑

◎G1 会跟踪老年代所有 incoming 引用，这样老年代 incoming 引用为0 的巨型对象就可以在新生代垃圾回收时处理掉

4.4.11) JDK 9 并发标记起始时间的调整

1.并发标记必须在堆空间占满前完成，否则退化为 FullGC

2.JDK 9 之前需要使用 -XX:InitiatingHeapOccupancyPercent

3.JDK 9 可以动态调整

         ◎-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent 用来设置初始值

         ◎进行数据采样并动态调整

◎总会添加一个安全的空档空间

4.4.12) JDK 9 更高效的回收

250+增强 180+bug修复

Java Platform, Standard Edition HotSpot Virtual Machine Garbage Collection Tuning Guide, Release 12

 

5. 垃圾回收调优

需要提前学会知识：

1.  掌握 GC 相关的 VM 参数，会基本的空间调整

如："D:Javajdk1.8binjava"（jdk所安装的位置） -XX:+PrintFlagsFinal -version | findstr "GC"

2.   掌握相关工具

3.   明确点：调优跟应用、环境有关，没有皆准的法则

5.1 调优领域

调优方向：1. 内存  2. 锁竞争    3. cpu 占用    4.  Io

综合调优才会有效

5.2 确定目标

1. 【低延迟】还是【高吞吐量】，选择合适的回收器

2. CMS，G1，ZGC（低延迟）（ZGC， jdk12出现）

3. ParallelGC （高吞吐量）

4. Zing

5.3 最快的 GC

答案：是不发生 GC

查看 FullGC 前后的内存占用，考虑下面几个问题：

    数据是不是太多？（避免以下查太多）

resultSet = statement.executeQuery("select * from 大表")

    数据表示是否太臃肿？

◎对象图（用什么查什么，不用全查）

◎对象大小 16 Integer 24  int 4（能用基本类型，不用包装类型）

    是否存在内存泄漏？

◎static Map map = （长期放数据，使用不当）

◎可以使用软连接或者弱连接避免

◎第三方缓存实现（Redis，es等） -- 优先

5.4 新生代调优

新生代的特点：

◎所有的 new *** 作的内存分配非常廉价

TLAB thread-local allocation buffer（线程局部缓冲区）

◎死亡对象的回收代价是零

◎大部分对象用过即死

◎Minor GC 的时间远远低于 Full GC

新生代越大越好吗？

推荐25%--50%

新生代能容纳所有【并发量 * (请求-响应)】的数据

幸存区大到能保留【当前活跃对象+需要晋升对象】

晋升阈值配置得当，让长时间存活对象尽快晋升

-XX:MaxTenuringThreshold=threshold

-XX:+PrintTenuringDistribution

Desired survivor size 48286924 bytes, new threshold 10 (max 10)

  • age 1: 28992024 bytes, 28992024 total
  • age 2: 1366864 bytes, 30358888 total
  • age 3: 1425912 bytes, 31784800 total

    5.5 老年代调优

    以 CMS 为例：

    CMS 的老年代内存越大越好

    先尝试不做老年代调优，先尝试调优新生代

    观察发生 Full GC 时老年代内存占用，将老年代内存预设调大 1/4 ~ 1/3

    -XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=percent

    5.6 案例

    案例1 Full GC 和 Minor GC频繁（1分钟上百次）

        优先加大新生代内存

    案例2 请求高峰期发生 Full GC，单次暂停时间特别长 （CMS）

        看日志是哪个时间段耗时。如果重新标记耗时，可以在重新标记之前就回收新生代垃圾。

    案例3 老年代充裕情况下，发生 Full GC （CMS jdk1.7）（jdk1.8引入了元空间，不会出现这个问题）

     

     

     

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    原文地址: http://outofmemory.cn/zaji/5712238.html

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