GC垃圾收集器和收集算法及JVM调优

GC垃圾收集器和收集算法及JVM调优
Garbage Collection 垃圾回收机制(英文简写GC):当需要分配的内存空间不再使用的时候或者空间不足时,JVM将调用垃圾回收机制来回收内存空间
- 新生代和老年代在堆中的占比
  新生代 1/3
  老年代 2/3
  - 新生代中伊甸园和幸存者占比
    Eden 8/10
    S0 1/10
    S1 1/10
各GC回收范围
 回收算法
 GC 回收器
 JVM常用指令
 JVM常用工具

 各GC回收范围
- 部分收集(Partial GC) : 指不是完整收集整个Java堆的垃圾收集, 其中又分为:
  - 新生代收集(Minor GC): 新生代的垃圾收集.
  - 老年代收集(Major GC): 老年代的垃圾收集 , 目前只有CMS收集器会有单独收集老年代的行为.
  - 混合收集(Mixed GC): 整个新生代以及部分老年代的垃圾收集. 目前只有G1收集器会有这种行为
- 整堆收集(Full GC) : 收集整个Java堆和方法区的垃圾收集
当eden区域满了,将会执行 Minor GC,将大部分回收,剩余的对象将放入S0区域.在执行Minor GC时,会触发STW

当再次进行Minor GC时,除了将eden的对象放入到S1区域外,同时将S0区域内的对象也移到S1区域,并将值+1
S0或S1其中之一将始终保持为空

当S0/S1区域内的对象经过多次Minor GC回收后依旧存在并阀值达到15(默认)时,将移动动到老年代

当老年代空间不足时,将会尝试触发Minor GC ; 如果空间还是不足,则触发CMS 垃圾收集器 (Major GC) ; 如果Major GC后内存仍然不足,则报错OOM (OutOfMemoryError) ; Major GC速度要比Minor GC慢10倍以上
Najor GC 同样会执行STW

经过多次Major GC后的对象仍未被回收,将移到元空间

 回收算法
- 标记 - 清除算法
  分为"标记"和"清除"两个阶段,在经过GC Root引用链后,可以将需要可回收的进行标记,然后再进行清除;或者将存活的对象进行标记,将未被标记的进行清除
  - 缺点:
    1.效率低,如果堆中存在大量的对象,而且大部分需要清除,这是需要大量的标记和清除动作,导致标记和清除两个过程的执行效率都随着对象数据量增长而降低.
    2.内存空间碎片话问题.如图↓↓↓清除之后产生大量的不连续的内存碎片,如果此时需要一个比较大的连续内存空间,导致无法分配,将再次执行垃圾回收
- 标记 - 复制算法
  "半区复制"算法,经过GC Root调用链后,将"存活"和"需回收"的分别进行标记,然后复制到另一半,并对"存活"的内存移动堆指针.
  - 缺点:
    1.需要预留一般的空间供存活对象使用,导致内存空间只能使用一半,而且GC执行的频率会增加
    2.如果存活对象较多的情况下,需要复制较多的对象,效率降低
    3.老年代区域的对象大部分都是存活的,无法在老年代使用
- 标记 - 整理算法
  与标记清楚算法的差异在于标记整理算法是移动式的回收算法.
  - 优缺点并存:
    移动后会内存空间分配会更简单,但是移动时会更复杂,但是不移动会增加垃圾回收的频率,综合对比,移动对象更划算.
垃圾回收器:
```
jdk1.8默认使用 Parallel Scavenge GC 和 ParallelOld GC
jdk9开始默认使用的是 G1 
jdk14弃用了 Parallel Scavenge GC 、ParallelOld GC
jdk14移除了 GMS GC
1
2
3
4
```
- Parallel Scavenge GC
  特点:
  - 可控吞吐量
    吞吐量=运行用户代码时间/(运行用户代码时间+垃圾回收时间)*100%
    如:jvm总运行100分钟,垃圾回收为1分钟,吞吐量 :
    99/(99+1)*100% = 99%
  - 自适应调节策略,自动指定新生代、Eden、Survivor区的比例
  相关参数:
  - 使用方式: -XX:+UseParallelGC
  - 最大垃圾收集停顿时间:-XX:MaxGCPauseMillis 参数是大于0的毫秒值
  - 吞吐量大小:-XX:GCTimeRatio 参数是 0~100 之间的整数,也就是垃圾回收时间占总时间的比例.公式: 1/(1+n)*100% ,如设置 n = 9 那么最大垃圾收集时间占总时间的比例为 : 1/(1+9)*100% = 10% ;默认值为 99 , 即允许垃圾回收的时间最大为 1%.
  - 设置年轻代线程数:-XX:ParllGCThreads 当cpu<=8时,默认与cpu核数相同;当cpu>8时,设置为 3+(5*cpu核数)/8
  - 自适应调节:-XX:UseAdaptiveSizePolicy
- ParallelOld GC
  ParallelOld GC是在jdk1.6后推出的,适合和Parallel Scavenge GC搭配使用.多线程执行垃圾回收效率更高
- G1 GC
  G1(Garbage First)
  特点:
  - G1把内存划分为多个独立的区域Region(单个最大32M,共2048个分区)
  - G1仍然保留新生代和老年代的思想,但是他们不再是物理隔离,而是一部分Region的集合
  - G1能够充分利用多CPU、多核环境的硬件优势,尽量缩短STW
  - G1整体采用标记整理算法,局部采用复制算法,不会产生内存碎片
  - G1停顿可预测,能够指定一个时间段内,消耗在垃圾收集上的时间基本不会超过设置的时间
  - G1跟踪各个Region里面的垃圾价值大小,会维护一个优先回收列表,每次根据允许的时间来回收最大价值的区域,从而保证在有限时间内将垃圾回收效率最大化
    
    humongous放至比较大的对象,超过1.5个Region
    
    将整个堆区域划分为与2048个大小相同的Region块,每个块根据对空间实际大小而定,为2的N次幂,即1MB,2MB,4MB,8MB,16MB…
  - G1提供了两种GC模式,Young GC和Mixed GC,两种均执行STW
    
    Young GC:选定所有年轻代的Region.通过控制年轻代的Region个数,即控制年轻代内存大小,来控制Young GC的时间开销.
    Mixed GC:选定所有年轻代的Region,外加 global concurrent marking 统计得出价值最高的若干个老年代Region.
  - G1 GC垃圾回收的四个过程
    
    初始标记:通过’三色标记’来标记GC Root直接关联的对象
    并发标记:进行GC Root Traceing过程,线程执行过程中同时进行标记
    最终标记:修正并发标记期间,因程序运行导致发生变化的那一部分对象
    筛选回收:根据时间来进行价值最大化收集
  - 相关参数:
    -XX:UseG1GC 使用G1垃圾收集器
    -XX:MaxGCPauseMillis=200 设置期望GC最大停顿时间(毫秒)
    -XX:InitiatingHeapOccupancyPercent=45 当老年代占比达到整个堆大小的阈值时,将会触发一次Mixed GC,默认为45%
    -XX:NewRatio=2 新生代与老年代大小的比例,默认为2 即1:2
    -XX:SurvivorRatio=8 eden/survivor空间的比例,默认为8 即:8:1:1 (eden:s0:s1)
    -XX:ParallelGCThreads=n 设置垃圾收集器在并行阶段使用的线程数,默认值随JVM运行的平台而不同
    -XX:ConcGCThreads=n 并发垃圾收集器使用的线程数,默认值随JVM运行的平台而不同
    -XX:G1ReservePercent=n 设置堆内存的预留值,默认为10%
    -XX:G1HeapRegionSize=n 使用G1时Java堆会被分为大小统一的Region区.此参数指定每个Region区的大小,默认根据heap size(最大为2048)算出最优解._{如8G/2048=2Mb}.最小值为1Mb,最大值为32Mb
JVM常用指令
- JVM调优几个指标:
  吞吐量: 即CPU用于运行用户代码的时间与CPU总消耗时间的比值 (吞吐量=运行用户代码时间/(运行用户代码时间+GC回收时间)*100%).如JVM共运行100分钟,GC回收耗时1分钟,吞吐量=99/(99+1)*100=99%
  暂停时间: 执行垃圾回收时,STW停止的时间
  内存占用: java堆栈内存的大小
  收集频率: 垃圾收集的频次
- 常用指令:
  - jps:显示类名称
    
    jps -l:显示进程id,主类全路径名或jar路径 jps -q:显示进程id jps -m:显示进程id,显示JVM启动时传递给main()方法的参数 jps -v:显示进程id,显示JVM启动时显示指定的JVM参数可以使用组合命令,如 jps -lmv
    1
    2
    3
    4
    5
  - jinfo是用来查看JVM参数和动态修改部分JVM参数的命令
    
    jinfo :输出所有的系统属性和参数 jinfo -flag :打印指定名称的参数 ---> 如果结果为 -XXX 说明未启用 +XXX 为启用 jinfo -flag +/- :打开或关闭参数 +打开 -关闭 jinfo -flag = :设置参数 jinfo -flags :打印所有参数
    1
    2
    3
    4
    5
  - jstat用来查看JVM运行时的状态信息,包括内存状态、垃圾回收等
    命令格式: jstat [具体命令] id [间隔毫秒值] [执行次数] _{执行次数:默认一直打印,如:jstat} _-gc ₁₀₀₉ ₃₀₀ ₂₀ _{即执行20次该命令,每次间隔300毫秒}
    
    jstat -class id :统计class loader的具体行为 jstat -compiler id :统计Hotspot JIT编译器的具体行为 jstat -gc id :垃圾回收堆的行为统计 jstal -gcutil id :垃圾回收统计概述
    1
    2
    3
    4
  - jstack用来查看JVM线程快照的命令,线程快照是当前JVM线程正在执行的方法堆栈集合.使用jstack命令可以定位线程出现长时间卡顿的原因,如死锁,死循环等jstack还可以查看程序崩溃时生成的core文件中的stack信息.
    
    jatack -F id :当使用jstack无响应时,使用 F 可以强制输出线程堆栈 jatack -m :同时输出java堆栈和C/C++堆栈信息 jatack -l :同时输出堆栈信息外,还显示关于锁的附加信息
    1
    2
    3
    
    相关工具Process Explorer v16.43 点击下载
  - jmap可以生成 java 程序的 dump 文件, 也可以查看堆内对象示例的统计信息、查看 ClassLoader 的信息以及finalizer 队列
    
    jmap -heap :打印java heap摘要 jmap -histo[:live] :打印堆中的java对象统计信息 jmap -clstats :打印类加载器统计信息 jmap -finalizerinfo :打印在 F-Queue 中等待执行finalizer方法的对象 jmap -dump :生成java堆的dump文件 dump -live :只转存存活的对象,如果没有指定则转存所有对象 dump -format=b 二进制格式 dump -file= 转存文件到指定位置如: jmap -dump:live,format-b,file=f:/dump.bin 899
    1
    2
    3
    4
    5
    6
    7
    8
    9
  - jhat是用来分析jmap生成dump文件的命令, jhat内置了应用服务器, 可以通过网页查看dump文件分析结果, jhat一般是用在离线分析上.
    
    jhat 路径如: jhat f:/dump.bin
    1
    2
JVM常用工具
- VisualVM
  JDK8自带jvisualvm,在bin目录下,高版本需要单独下载
  推荐安装Visual GC插件,是一款可视化的垃圾回收监控工具
- 阿里巴巴开源Arthas
  点击跳转下载页
- GC常用指令
  -XX:+PrintGCDetails :打印GC详细信息
  -XX:+PrintGCDateStamps :输出GC的时间戳(以日期的形式)
- GC日志分析工具
  - 在线版
    直接上传即可
  - GCViewer
    需要打包成jar,然后运行jar,再传入gc.log文件
其他章节 -> 跳转
```
end...
1
```
相关阅读:
DRM中render-node编号的分配
 分布式架构（分布式ID+分布式事务）
最新阿里云ECS服务器S6/C6/G6/N4/R6/sn2ne/sn1ne/se1ne处理器CPU性能详解
 语言模型|第三章|大模型训练与微调
 css3新增伪类有哪些？
8.云原生-Kubesphere3.3.0使用DevOps部署RuoYi 微服务版（下篇）
我的创作纪念日
 Spring之AOP
Windows系统创建Python虚拟环境
 牛客小白赛60(F.被抓住的小竹)&61(E.排队)(数学+推公式）
原文地址：https://blog.csdn.net/weixin_45881674/article/details/126589455

Garbage Collection 垃圾回收机制(英文简写GC):当需要分配的内存空间不再使用的时候或者空间不足时,JVM将调用垃圾回收机制来回收内存空间

各GC回收范围

回收算法

垃圾回收器:

JVM常用指令

JVM常用工具

其他章节 -> 跳转