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java应用性能调优之详解System的gc垃圾回收方法

jiezi

一、什么是 System.gc()？

System.gc() 是用 Java，C#和许多其他流行的高级编程语言提供的 API。当它被调用时，它将尽最大努力从内存中清除垃圾（即未被引用的对象）。名词解释：GC，Garbage Collection，垃圾回收，下文会经常使用。

二、谁可以调用 System.gc()？

 System.gc() 可以从应用程序堆栈的各个部分调用：

  • 您自己开发的应用程序可以显式的调用 System.gc() 方法。
  •  System.gc() 也可以由您的第三方库，框架触发。
  • 可以由外部工具（如 VisualVM）通过使用 JMX 触发
  • 如果您的应用程序使用了 RMI，RMI 会定期调用 System.gc()。

三、调用 System.gc() 有什么弊端？

当 System.gc() 或 Runtime.getRuntime().gc()API 被调用时，将触发完整的 GC 事件。在 GC 完成之前，整个 JVM 将冻结（即正在运行的所有服务将被暂停），通常完整的 GC 需要很长时间才能完成。因此在不合适的时间运行 GC，将导致不良的用户体验，甚至是崩溃。
JVM 具有复杂的算法，该算法始终在后台运行，进行所有计算以及有关何时触发 GC 的计算。当您显式调用 System.gc() 调用时，所有这些计算都将被抛掉。

四、哪些场景适合显式调用 System.gc()？

GC 操作应该由 JVM 自行控制，在绝大部分的场景都不建议程序员手动写代码显式进行 System.gc() 操作，但是也不排除其中个别例外：在我们开发多个微服务时，每个服务都有多个备份节点。在非业务高峰时段，我们可以从微服务 - 负载均衡的节点池中取出其中一个 JVM 实例。然后通过该 JVM 上的 JMX 显式触发 System.gc() 调用，一旦 GC 事件完成并且从内存中清除了垃圾，将该 JVM 放回到微服务 - 负载均衡的节点池中。
当然这个过程需要很好的微服务管理及服务发布机制配合，这样既能保证 JVM 垃圾内存的有效清理，又不影响业务的正常运行。

五、如何检测您的应用程序正在进行 System.gc()？

如第二小节所讲：System.gc() 可以从多个渠道进行的调用，而不仅仅是从您的应用程序源代码进行的调用。因此，搜索您的应用程序代码 System.gc() 字符串，不足以知道 GC 是否正在被调用。这就构成了一个挑战：如何检测应用程序是否正在进行垃圾回收？这就是 GC 日志派上用场的地方。

// java 8 启用 GC 日志：// -XX:+PrintGCDetails -Xloggc:<gc-log-file-path> , 例如下面这行代码
-XX:+PrintGCDetails -Xloggc:/opt/tmp/myapp-gc.log

// java 9 启用 GC 日志：-Xlog:gc*:file=<gc-log-file-path> , 例如下面这行代码
-Xlog:gc*:file=/opt/tmp/myapp-gc.log

建议始终在所有生产服务器中始终启用 GC 日志，因为它有助于您排除故障并优化应用程序性能。启用 GC 日志只会增加微不足道的开销。还可以将您的 GC 日志上传到垃圾收集日志分析器工具，例如 GCeasy，HP JMeter 等。这些工具将生成丰富的垃圾收集分析报告。

上图摘自 GCeasy 生成的报告。

六、如何禁止 GC 显式调用或调整调用 GC 的频率？

如果我们就是想避免程序员显式调用 GC，避免不成熟的程序员在不合适时间调用 GC，避免人为造成的 GC 崩溃，该怎么办？可以通过如下方法：

搜索和替换

在代码库中搜索 System.gc() 和 Runtime.getRuntime().gc()。如果看到匹配项，则将其删除。但是这种方法无法避免第三方库、框架或通过外部源进行调用，那么参考第二种方法。

通过 JVM 参数强制禁止

通过传递 JVM 参数  -XX:+DisableExplicitGC 来强制禁止显式调用。这种方式强制、有效，应用程序内的任何 GC 显式代码调用 System.gc() 都将被禁止生效。JVM 自身的 GC 策略不受此参数影响，只禁止人为的触发 GC。

RMI

如果您的应用程序正在使用 RMI，则可以控制 GC 调用的频率。启动应用程序时，可以使用以下 JVM 参数配置该频率：

  •  -Dsun.rmi.dgc.server.gcInterval=n
  •  -Dsun.rmi.dgc.client.gcInterval=n

这些属性的默认值在

  • JDK 1.4.2 和 5.0 是 60000 毫秒（即 60 秒）
  • JDK 6 和更高版本是 3600000 毫秒（即 60 分钟）

如果您的应用主机内存资源非常富余，您可以将这些属性设置为很高的值，以便可以将 GC 带来的对应用程序的影响最小化。这也是应用程序性能优化的一种方式之一。

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