JVM参数调优——G1收集器

开启 G1 Collector

G1收集器的出现除了提供可控的低延迟GC，解决历史收集器的一些弊病，同时还尽力简化调优参数
对于大多数应用，开启收集器，再配置一下Xms和Xmx就足够了（不建议配置Xmn）

-XX:+UseG1GC
1

核心参数

• 最大暂停时间的目标值
  默认值为200毫秒。
  太大会导致延迟大，太小会导致频繁GC，吞吐下降，请结合堆大小酌情谨慎调节。一般情况下，使用默认值就好。

-XX:MaxGCPauseMillis=200
1

• G1每个Region的大小
  该值为2的幂，范围为1MB到32MB。我们的目标是根据最小Java堆大小拥有大约2048个区域。
  建议交给JVM自动分配

-XX:G1HeapRegionSize=n
1

重要参数

• 年轻代堆大小的最小值
  设置年轻代堆大小占整个堆的百分比。
  默认值是Java堆的5% （experimental VM flag）

• 年轻代堆大小的最大值
  设置年轻代堆大小占整个堆的百分比。
  默认值是Java堆的60%。（experimental VM flag）

-XX:G1NewSizePercent=5

-XX:G1MaxNewSizePercent=60
1
2
3

• 触发标记周期的Java堆占用率阈值
  触发标记周期的Java堆占用率阈值。默认占用率是整个Java堆的45%。

-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent=45
1

• MixedGC周期中的老年代的占用率阈值
  设置要包含在混合垃圾收集周期中的老年代的占用率阈值。默认占用率为85%。（experimental VM flag）
  （OldRegion 中 对象存活百分比

-XX:G1MixedGCLiveThresholdPercent=85
1

• 允许堆浪费的百分比
  设置您愿意浪费的堆的百分比。默认值为10%。
  当可回收百分比小于堆浪费百分比时，Java HotSpot VM不会启动混合垃圾收集周期。

-XX:G1HeapWastePercent=10
1

• MixedGC周期中收集老年代区域的上限
  设置在一个混合垃圾收集周期中要收集的老年代区域的上限。默认值为Java堆的10%。

-XX:G1OldCSetRegionThresholdPercent=10
1

• 保留空闲内存百分比
  设置保持空闲的保留内存百分比，以降低到空间溢出的风险。默认值为10%。

-XX:G1ReservePercent=10
1

• MixedGC收集的目标数量
  设置标记周期后混合垃圾收集的目标数量，以收集旧区域（OldRegion 中 对象存活百分比

-XX:G1MixedGCCountTarget=8
1

GC问题分析

问题特征

使用默认配置参数，（MaxGCPauseMillis=200）多个服务GC收集器从CMS转到G1效果都很好，GC耗时每分钟 大都在40ms以内，但是有个服务就与众不同了。

1. YoungGC耗时长 300~500ms 有时1s+；
2. mixedGC 频次低，耗时短，都在50ms以内；
3. 日志中常见 to survivor 耗尽 (to-space exhausted)；

分析思路

• 调小年轻代
  让yongGC频繁一些，快一些
  默认5%~60%

-XX:+UnlockExperimentalVMOptions 
-XX:G1NewSizePercent=25 
-XX:G1MaxNewSizePercent=40
1
2
3

• mixedGC调节
  提前触发，每次多回收一些

提前触发标记周期 45%–>35%
mixedGC扫描的老年代的占用率阈值，占用率高的不再扫描 85%–>65% (experimentalVMOptions)
mixedGC中要收集的老年代区域占整个堆的百分比上限 10%–>20%
混合垃圾收集的目标数量，多分几次执行 8–>12

-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent=35
-XX:+UnlockExperimentalVMOptions -XX:G1MixedGCLiveThresholdPercent=65
-XX:G1OldCSetRegionThresholdPercent=20
-XX:G1MixedGCCountTarget=12 
1
2
3
4

• 防止晋升失败
  少浪费一些：10%–>5%
  空闲空间多留一些：10%–>20%
  如大对象晋升失败，可调大Region

-XX:G1HeapWastePercent=5 
-XX:G1ReservePercent=20
-XX:G1HeapRegionSize=8
1
2
3

常用命令

• 查看G1 experimental flag

java  -XX:+UnlockExperimentalVMOptions -XX:+PrintFlagsFinal -version|grep 'experimental' |grep G1
1

• 查看某进程X设定的VM参数
  例如查看 MaxGCPauseMillis 的值

jinfo -flag MaxGCPauseMillis pid
1

• 查看进程GC情况
  各分区使用情况，GC次数和时间

jstat -gc pid
1

• 查看进程VM参数

jinfo -flags pid
1

G1常见日志解析

• GC pause (GCLocker Initiated GC) (young)
  这个是一个由GCLocker发起的年轻代垃圾收集事件。GCLocker是Java的一个特性，它可以在某些情况下阻止垃圾收集器运行，以避免对应用程序产生负面影响。当GCLocker释放时，它可能会触发一次垃圾收集。
  使用JNI临界区的方式操作数组或者字符串时，为了防止GC过程中jarray或者jstring发生位移，而导致数组指针失效，需要保持它们在JVM Heap中的地址在JNI Critical过程中保持不变。于是JVM实现了GC_locker，用于JNI Critical内阻止其他GC的发生。

• GC pause (G1 Evacuation Pause) (young)
  年轻代已满，执行 YoungGC。
  其中"Evacuation"表示在垃圾收集期间，存活的对象被从一个区域移动到另一个区域。

• GC pause (G1 Humongous Allocation) (young) (initial-mark)
  在年轻代发现了一个"Humongous"对象（即大于G1中region大小50％的对象），触发YoungGC，当前正在进行初始标记阶段。在这个阶段，垃圾收集器会标记出所有的根对象和年轻代中的存活对象。

• GC pause (G1 Humongous Allocation) (young) (to-space exhausted)
  年轻代发现了一个"Humongous"对象，并且用于存储新对象的"To Space"已经耗尽。执行YoungGC来释放空间。

• GC pause (G1 Evacuation Pause) (mixed)
  老年代空间占整个堆空间比例达到阈值（默认45%），执行 MixedGC。

• Full GC (Allocation Failure)
  堆内存空间不足以分配新的对象，触发Full GC。

reference

• https://www.oracle.com/technical-resources/articles/java/g1gc.html
• https://code84.com/882088.html