一道面试题：JVM老年代空间担保机制

面试问题

昨天面试的时候，面试官问的问题：

1. 什么是老年代空间担保机制？担保的过程是什么？
2. 老年代空间担保机制是谁给谁担保？
3. 为什么要有老年代空间担保机制？或者说空间担保机制的目的是什么？
4. 如果没有老年代空间担保机制会有什么不好？
   下面我们就带着这些问题去了解一下JVM老年代空间担保机制吧。

老年代空间担保机制

如图，在每次MinorGC之前，老年代可用空间会和新生代所有对象的总大小进行对比，如果老年代可用空间大于新生代所有对象的总大小，就可以直接进行MinorGC，因为即使MinorGC后所有对象都活着，S区放不下，也可以放到老年代中。如果老年代的可用空间小于新生代所有对象的总大小，就会进行下一个判断，判断老年代的可用空间和新生代每次MinorGC后进入老年代对象的平均大小，如果发现老年代的可用内存大于每次MinorGC后进入老年代对象的平均大小（举个例子：之前每次Minor GC后，平均都有10MB左右的对象会进入老年代，那么此时老年代可用内存大于10MB。这就说明很可能这次Minor GC过后也是差不多10MB左右的对象会进入老年代，此时老年代空间是够的），那么可以尝试进行MinorGC，但是有可能出现MinorGC后所有对象都存活，全部进去老年代，导致老年代可用空间不足，（例：老年代剩余100M，新生代中对象总大小为200M，但是每次MinorGC后平均进入老年代的对象大小为80M，但是此次MinorGC后所有对象全部存活，导致老年代可用空间不足）此时就会触发FullGC。反之，如果老年代的可用空间小于每次MinorGC后进入老年代对象的平均大小，则会触发FullGC。如果FullGC之后，老年代也没有足够的可用空间存放新生代的对象，则会出现OOM内存溢出。

了解了这个担保流程之后，我们再来看我们的面试题：

1. 什么是老年代空间担保机制？担保的过程是什么？
   上面文字解释的就是。
2. 老年代空间担保机制是谁给谁担保？
   我理解的是老年代给新生代的S区做担保。
3. 为什么要有老年代空间担保机制？或者说空间担保机制的目的是什么？
   目的：避免频繁的进行FullGC。
4. 如果没有老年代空间担保机制会有什么不好？
   如果没有这个担保机制，就会直接执行Full GC，这样对性能的影响频次会增加。

哪些对象会进行老年代

• 动态对象年龄判断：当前放对象的Survivor区域里，一批对象的总大小大于了这块Survivor区域的内存大小的50%，那么此时大于等于这批对象年龄的对象，就可以直接进入老年代了。
• 大对象直接进入老年代。
• 15次Minor GC后还存活的对象。
• Minor GC后的对象太多无法放入Survivor区。

Full GC的触发时机

• 老年代空间不足。比如大对象或者年龄超过15的对象进入老年代。
• 空间分配担保失败。这个就是咱们今天说的这种情况。老年代可用内存小于新生代全部对象的大小，如果没开启空间担保参数，会直接触发Full GC，所以一般空间担保参数都会打开。
• Concurrent Mode Failure 执行CMS GC的过程中同时有对象要进入老年代，而此时老年代空间不足（可能是GC过程中浮动垃圾过多导致暂时性的空间不足）便会报Concurrent Mode Failure错误并触发Full GC。这种情况下会使用Serial Old收集器，也就是发生了退化，CMS退化为serial gc，Serial Old收集器是单线程的，对GC的影响很大。concurrent mode failure产生的原因是老年代剩余的空间不够，导致了和gc线程并发执行的用户线程创建的大对象(由PretenureSizeThreshold控制新生代直接晋升老年代的对象size阀值)不能进入到老年代，只要stop the world来暂停用户线程，执行GC清理，单线程对全堆以及 metaspace 进行回收，STW 的时间会特别长，对业务系统的可用性影响比较大。可以通过设置CMSInitiatingOccupancyFraction预留合适的CMS执行时剩余的空间。
• 老年代可用内存小于历次新生代GC后进入老年代的平均对象大小，此时会提前Full GC；但是"-XX:HandlePromotionFailure"参数，在JDK 1.6以后就被废弃了，所以现在一般都不会在生产环境里设置这个参数了。在JDK 1.6以后，只要判断"老年代可用空间"大于"新生代对象总和"或者"老年代可用空间"大于"历次Minor GC升入老年代对象的平均大小"，两个条件满足一个，就可以直接进行Minor GC，不需要提前触发Full GC了。
• 新生代Minor GC后的存活对象大于Survivor，那么就会进入老年代，此时老年代内存不足，触发Full GC。这里的不足就是判断条件后还是不足或者经过判断后进行YGC后放入老年代此时的空间不足，然后进行Full GC，就会出现频繁Full GC。达到一定情况后，就会OOM了。
• 如果用的是CMS收集器，老年代可用内存大于历次新生代GC后进入老年代的对象平均大小，但是老年代已经使用的内存空间超过了（"-XX:CMSInitiatingOccupancyFaction=92%"JDK6默认值 ）这个参数指定的比例，也会自动触发Full GC。
• 未指定老年代和新生代大小，堆伸缩时会触发Full GC。
• 调用System.gc()，只是建议虚拟机执行Full GC，但虚拟机不一定真正去执行。