关于java:JVM系列6GC与调优1

JVM 系列笔记目录

• 虚拟机的根底概念
• class 文件构造
• class 文件加载过程
• jvm 内存模型
• JVM 罕用指令
• GC 与调优

GC 基础知识

• 什么是垃圾

​ 没有任何援用指向的一个对象或多个对象(循环援用)

• 如何找到垃圾

  • 援用计数(ReferenceCount)，毛病：无奈解决循环援用
  • 根可达算法(RootSearching)，从根开始查找，找到对象是有用的，找不到的对象为垃圾。

什么是根？留神联合上一篇博客 JVM 系列【5】JVM 罕用指令 - 运行时数据区进行了解。

1. 线程栈变量 JVM Stack、native method stack
2. 动态变量 static refercences in method area、Clazz
3. 常量池 runtime cosntant pool
4. JNI 指针 c/c++ 指针

• 常见的垃圾回收算法

  1. 标记革除(mark sweep)

     毛病：地位不间断，产生碎片，效率偏低（须要进行两遍扫描)

     实用状况：算法绝对简略，实用于存活对象比拟多的状况
     

  2. 拷贝算法 (copying)

     阐明：没有碎片，节约空间，复制挪动对象，须要调整对象援用

     实用状况：实用于存活对象较少的状况 只扫描一次

  3. 标记压缩(mark compact)

     阐明：没有碎片，效率偏低（两遍扫描，指针须要调整）

• JVM 堆内存分代模型(用于分代垃圾回收算法)

  堆内存分代模型是局部垃圾回收器应用的模型，除 Epsilon ZGC Shenandoah 之外的 GC 都应用逻辑分代模型，然而 G1 是逻辑分代 物理不分代，除此之外都是逻辑分代 而且物理分代。

  分代模型中，分新生代和老年代，比例是 1:2

  1. 新生代 = Eden 区 + 2 个 survivor 区

     YGC 回收后，大多数的对象会被回收，活着的进入 s0；

     再次 YGC，活着的对象 eden+s0 进入 s1；

     再次 YGC，活着的对象 eden+s1 进入 s0；

     年龄足够进入老年代，个别垃圾回收器是 15，CMS 是 6；为什么个别垃圾回收器分代年龄是 15？参考下 JVM 系列【4】内存模型 - 对象头的内容有哪些，对象头中 4 位标识 GC 年龄，所以最大的年龄是2^4 -1 = 15；

     s 区装不下，间接进入老年代。

  2. 老年代：寄存一些 ” 固执对象 ”，老年代满了或是调配不下了会触发 FCG。
  3. 永恒代(Permanent Generation，JDK1.7 以前)/ 元数据区(MetaSpace，JDK1.8 当前)：寄存的是 Class 文件构造，永恒代必须指定大小限度，元数据能够设置也能够不设置，无下限（受限于物理内存），字符串常量在 1.7 以前寄存在永恒代，1.8 当前寄存在堆中。

• 垃圾回收类型和对象调配过程

  1. 垃圾回收类型

     上一个点解释了堆内存分代模型，这里对立下概念：MinorGC=YGC 指的是新生代即 Y 区的垃圾回收，MajorGC=FGC 指的是老年代调配不下或是满了产生的 GC，包含新生代和老年代。

  2. 对象如何调配

     在之前的博客中 JVM 系列【4】内存模型 -new Object()面试 6 连问 - 对象如何调配，简略提过这一点。

​ 对照流程图，调配过程：

      > 1. new 对象后优先在栈上调配，栈上调配的对象 `pop` 后就隐没；> 2. 是否是大对象(Y 区调配不下的对象)？是就调配到 O 区，O 区产生 FGC 后回收
      > 3. 不是大对象，优先调配 TLAB(Thread Local Allocation Buffer 线程本地调配缓存)上，调配不下就调配到 Eden 区。

• 常见的垃圾回收器

  常见的垃圾回收器有 Serial/SerialOld、ParallelScavenge/ParallelOld、ParNew/CMS、G1、ZGC、Shenandoah、Epsilon。Serial/SerialOld、ParallelScavenge/ParallelOld、ParNew/CMS 是分代的垃圾回收器，G1 是逻辑上分代物理上不分代，ZGC 和 Shenandoah 是不分代，Epsilon 是 JDK 调试用的垃圾回收器。

  历史：JDK 诞生，Serial 追寻，为了提供效率诞生 PS, 为配合 CMS，诞生 PN,CMS 是 1.4 前期引入的，CMS 是里程碑式的 GC, 然而 CMS 故障比拟多，因而目前没有任何一个 JDK 版本默认 CMS。

  • Serial

    年老代 串行回收

  • SerialOld

    老年代 串行回收

  • PS(ParallelScavenge)

    年老代 并行回收

  • PO(ParallelOld)

    老年代 并行回收

  • PN(ParNew)

    年老代 增强版 PS 配合 CMS 的并行回收。PN 和 PS 区别？PN 响应工夫优先；PS 吞吐量优先

  • CMS(ConcurrentMarkSweep)

    老年代并发的, 垃圾回收和应用程序同时运行，升高 STW 的工夫(200ms)；

    CMS 问题比拟多，所以当初没有一个版本默认是 CMS，只能手工指定；

    CMS 既然是 MarkSweep，就肯定会有碎片化的问题，碎片达到肯定水平，CMS 的老年代调配对象调配不下的时候，应用 SerialOld 进行老年代回收，STW 无法忍受；

    • 如何解决碎片化：设定 -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection 默认开启；设定-XX:CMSFullGCsBeforeCompaction，默认为 0 指通过多少次 FGC 才进行压缩。
    • 浮动垃圾问题解决？升高触发 CMS 的阈值，放弃老年代有足够的空间；参数-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction 指定应用 CMS 时老年代应用了指定阈值的内存后触发 FGC，倡议 68-92%

    应用的算法：三色标记 +Increamental Update

  • G1

    STW 能够达到 10ms

    算法：三色标记 +SATB

  • ZGC

    STW 号称能够达到 1ms

    算法：色彩指针 ColoredPointers + LoadBarrier

  • Shenandaoh

    算法：ColoredPointers + WriteBarrier

• 垃圾回收器和内存大小的关系

  Serial 几十兆

  PS 上百兆 - 几个 G

  CMS 20G 左右

  G1 上百 G

  ZGC 4T-16T(JDK13 能够反对)

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