1 起源

起源：《Java虚拟机 JVM故障诊断与性能优化》——葛一鸣
章节：第五章

本文是第五章的一些笔记整顿。

2 概述

本文次要讲述了JVM中的常见垃圾回收器，包含：

串行回收器
并行回收器
CMS
G1

另外还提及了内存调配的一些细节以及一个简略的JVM调优实战。

3 串行回收器

串行回收器是指应用单线程进行垃圾回收的回收器，每次回收时，串行回收器只有一个工作线程。串行回收器作为最古老的一种回收器，特点如下：

仅仅应用单线程进行垃圾回收
独占式的垃圾回收形式

在串行回收器进行垃圾回收的时候，利用线程须要暂停工作直到回收实现，这种景象就是驰名的Stop-The-World，也就是STW。

串行回收器的相干参数如下：

-XX:+UseSerialGC：新生代与老年代都应用串行回收器
-XX:+UseParNewGC：新生代应用ParNew回收器，老年代应用串行回收器（JDK9+版本已删除该参数，因为CMS被G1代替）
-XX:+UseParallelGC：新生代应用ParallelGC回收器，老年代应用串行回收器

4 并行回收器

并行回收期在串行回收器的根底上进行了改良，应用多个线程同时对垃圾进行回收，常见的并行回收器有：

新生代ParNew回收器
新生代ParallelGC回收器
老年代ParallelOldGC回收器

4.1 `ParNew`

ParNew是一个工作在新生代的垃圾回收器，只是简略地将串行回收器多线程化，回收策略、算法、参数和新生代串行回收器一样。同时，ParNew也是独占式的回收器，回收过程中会STW。尽管ParNew采纳了多线程进行垃圾回收，然而在单CPU或者并发能力较弱的零碎中，并行回收器的成果有可能还要比串行回收器差。

开启ParNew能够应用如下参数：

-XX:+UseParNewGC：新生代应用ParNew，老年代应用串行回收器（JDK9+已删除）
-XX:+UseConcMarkSweepGC：新生代应用ParNew，老年代应用CMS（JDK9+不倡议，倡议应用默认的G1）

ParNew工作时的线程数量能够应用-XX:ParallelGCThreads指定。

4.2 `ParallelGC`

ParallelGC是应用复制算法的回收器，与ParNew的相同点是，都是多线程、独占式的回收器，然而，ParallelGC会关注零碎的吞吐量，能够通过如下参数启用ParallelGC：

-XX:+UseParallelGC：新生代应用ParallelGC，老年代应用串行回收器
-XX:+UseParallelOldGC：新生代应用ParallelGC，老年代应用ParallelOldGC

ParallelGC提供了两个参数控制系统的吞吐量：

-XX:+MaxGCPauseMills：设置最大垃圾回收进展工夫，一个大于0的整数。ParallelGC在工作的时候会调整Java堆大小或者其余参数，尽可能把进展工夫管制在MaxGCPauseMills以内，如果心愿把进展工夫设置得很小，那么可能会应用一个较小的堆，因为较小的堆回收速度快于较大的堆，但结果是可能会导致垃圾回收的次数增多，有可能会升高吞吐量
-XX:+GCTimeRatio：设置吞吐量大小，是一个0-100的整数，假如为n，那么零碎将破费不超过1/(1+n)的工夫进行垃圾回收，默认值为99，也就是用于垃圾回收的工夫不得超过1/(1+99)=1%

另外还有一个-XX:+UseAdaptiveSizePolicy的参数，能够开启自适应策略，开启后，新生代大小、eden区和survivor区比例、降职老年代的对象年龄等参数都会被主动调整。

4.3 `ParallelOldGC`

从名字就能够晓得这是一个工作在老年代的ParallelGC，一样关注零碎吞吐量，应用了标记压缩法，JDK 1.6+可用。相干参数如下：

-XX:+UseParallelOldGC：指定在老年代应用ParallelOldGC（同时新生代应用ParallelGC）
-XX:ParallelGCThreads：设置垃圾回收时的线程数量

5 `CMS`

CMS是Concurrent Mark Sweep的缩写，能够翻译为并发标记革除，一个应用标记革除法的多线程回收器，不会回收新生代。CMS与ParallelGC/ParallelOldGC不同，CMS次要关注的是零碎进展工夫。

5.1 工作流程

具体阐明如下：

初始标记：STW，作用是标记存活的对象，内容包含老年代中的所有GC Roots（Java中的GC Roots包含虚拟机栈援用的对象、办法区中类动态属性援用的对象、办法区中的常量援用的对象、本地办法栈中JNI援用的对象），以及新生代中援用到老年代对象的对象
并发标记：从初始标记阶段标记的对象开始找出所有存活的对象
预清理：因为并发标记并不能标记出老年代全副的存活对象（标记的同时应用程序会扭转一些对象的援用），这个阶段是用于解决并发标记阶段因为援用关系扭转而导致没有标记到的存活对象的（能够应用-XX:-CMSPrecleaningEnabled敞开）
从新标记：STW，指标是实现标记整个老年代的所有存活对象。如果此阶段破费工夫过长，能够应用-XX:+CMSScavengeBeforeRemark，在从新标记之前进行Yong GC，不过该参数有可能会导致频繁的CMS GC，起因能够戳这里
并发清理：革除没有标记的对象并回收空间，当然因为这个过程是并发的，也就是用户线程也会运行，而此时产生的垃圾无奈被清理，只能留到下一次GC再清理，这部分垃圾就称为“浮动垃圾”
并发重置：从新设置CMS外部的数据后果，筹备下一次CMS应用

5.2 主要参数

-XX:+UseConcMarkSweepGC：开启CMS
-XX:ConcGCThreads/-XX:ParallelCMSThreads：设置并发线程数
-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction：回收阈值，当老年代使用率超过该值的时候就进行回收，默认为68，如果内存应用增长率过快，导致CMS执行过程中呈现内存不足的状况，CMS就会回收失败，JVM会启动老年代串行回收器进行回收，同时会触发STW，直到回收实现
-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection：因为CMS是一个并发回收器，回收后很大可能会呈现大量的内存碎片，导致离散的可用空间无奈调配给大对象，并再次触发CMS GC。应用该参数后，会在回收实现后进行一次内存压缩（体现为整顿内存碎片，非并发）
-XX:CMSFullGCsBeforeCompaction：用于设定多少次CMS后，进行一次内存压缩

6 `G1`

G1是JDK7引入的垃圾回收器，在JDK9+作为默认回收器，特点包含：

并行性：回收期间能够由多个GC线程同时工作
并发性：局部工作能够和应用程序同时执行，个别不会在整个回收期阻塞应用程序
分代GC：兼顾新生代与老年代
空间整顿：回收过程中会有适当的对象挪动
可预见性：只选取局部区域进行内存回收，放大了回收范畴，同时能够管制STW工夫

6.1 `G1`工作流程

G1的回收过程可能有4个阶段：

新生代GC
并发标记周期
混合回收
（可选）Full GC

上面来别离看一下。

6.1.1 新生代`GC`

新生代GC的工作区域是eden区以及survivor区，一旦eden区占满，新生代GC就会启动。新生代GC后，所有的eden区会被清空，老年代的区域有可能增多（因为局部survivor区或eden区的对象降职到老年代）。

比方上面是新生代G1 GC日志的一部分：

[1.076s][info][gc,start     ] GC(0) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause)[1.076s][info][gc,task      ] GC(0) Using 2 workers of 10 for evacuation[1.079s][info][gc,phases    ] GC(0)   Pre Evacuate Collection Set: 0.0ms[1.079s][info][gc,phases    ] GC(0)   Evacuate Collection Set: 2.4ms[1.079s][info][gc,phases    ] GC(0)   Post Evacuate Collection Set: 0.1ms[1.079s][info][gc,phases    ] GC(0)   Other: 0.2ms[1.079s][info][gc,heap      ] GC(0) Eden regions: 9->0(7)[1.079s][info][gc,heap      ] GC(0) Survivor regions: 0->2(2)[1.079s][info][gc,heap      ] GC(0) Old regions: 0->1[1.079s][info][gc,heap      ] GC(0) Humongous regions: 0->0[1.079s][info][gc,metaspace ] GC(0) Metaspace: 3473K->3473K(1056768K)[1.079s][info][gc           ] GC(0) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 9M->2M(20M) 2.689ms[1.079s][info][gc,cpu       ] GC(0) User=0.00s Sys=0.00s Real=0.01s

能够看到eden区域被清空，survivor区与老年区增多。

6.1.2 并发标记周期

G1的并发标记阶段和CMS有相似的中央，能够分为以下几步：

初始标记（STW）：标记从根节点间接可达的对象，这个阶段会随同着一次新生代GC
根区域扫描（并发）：扫描由survivor区可中转的老年区域，并标记这些间接可达的对象
并发标记（并发）：和CMS相似，会扫描并查找整个堆的存活对象，并做好标记，这是一个并发的过程，然而会被新生代的GC打断
从新标记（STW）：对标记后果进行修改，应用SATB（Snapshot-At-The-Beginning）算法，在标记之初为存活对象创立一个快照，这个快照有助于减速从新标记的速度
独占清理（STW）：计算各个区域的存活对象和GC回收比例并进行排序，在这个阶段还会更新记忆集（Remebered Set）
并发清理（并发）：并发清理垃圾

其中比拟重要的一个阶段是并发标记阶段，在并发标记后，会减少一些标记为G的区域，这些区域被标记为G是因为外部的垃圾比例高，心愿在后续的GC中进行收集，而这些被标记为G的区域会被G1记录在一个称为Collection Sets的汇合中。

6.1.3 混合回收

在并发标记周期中，尽管有局部对象被回收，然而总体上来说回收的比例是相当低的，然而在并发标记周期后，G1曾经明确晓得哪些区域有比拟多的垃圾对象，在下一阶段就能够对其进行回收。

这个阶段就叫混合回收，因为既会执行失常的年老代GC，也会选取一些被标记的老年代区域进行回收，同时解决了新生代和老年代。混合GC会执行屡次，直到回收了足够的内存空间，而后它会触发一次新生代GC，而后一直循环，整体流程如下：

6.1.4 `Full GC`

如果在并发回收的期间呈现了内存不足，G1就会像CMS一样执行Full GC。另外，如果混合GC的时候空间有余，或者新生代GC时survivor区和老年代无奈包容幸存对象，都会导致一次Full GC。

6.2 `G1`相干参数

-XX:+UseG1GC：启用G1
-XX:MaxGCPauseMills：STW最大工夫，如果任意一次进展工夫超过设置值，G1会尝试主动调整新生代、老年代的比例、调整堆大小等
-XX:ParallelGCThreads：用于设置并行回收时GC的工作线程数
-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent：能够指定整个堆的使用率达到多少的时候，触发并发标记周期的执行，默认是45。一旦设置了该值，G1始终不会去批改，如果设置过大，意味着并发周期会迟迟得不到启动，引起Full GC的可能性会大大增加，如果设置得过小，并发周期会执行得十分频繁，大量GC线程抢占CPU导致性能降落

7 `GC`调优简略试验

7.1 概述

一个简略的试验，测试不同的JVM启动参数对Tomcat的影响，通过压力测试，取得JVM次要性能指标，体验不同参数对系统性能的影响。环境：

Tomcat 10.0.5
OpenJDK 11.0.10
JMeter 5.4.1

7.2 步骤

7.2.1 增加线程组

Test Plan中抉择右键，Thread(Users)，再抉择Thread Group，设置线程数以及循环次数：

7.2.2 增加采样器

选中方才增加的线程组，并抉择界面中的Edit->Add->Sampler->HTTP Request，增加HTTP采样器：

这里抉择了默认的Tomcat页面进行测试，端口1080。

7.2.3 增加总结报告

选中HTTP Request后，右键抉择Add->Listener->Summary Request，增加总结报告，实现后就能够进行测试了。

7.3 测试

先引入环境变量：

export CATALINA_OPTS="-Xlog:gc:gc.log -Xmx32m -Xms32m -XX:ParallelGCThreads=4"

接下来的操作都以该环境变量为主，首先设置初始堆和最大堆为32m，设置好后运行Tomcat，并在JMeter中进行测试，上面是GC日志的前100行：

[0.040s][info][gc] Using G1[0.377s][info][gc] GC(0) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 14M->3M(32M) 2.699ms[0.573s][info][gc] GC(1) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 14M->5M(32M) 2.605ms[0.678s][info][gc] GC(2) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 16M->6M(32M) 2.355ms[0.793s][info][gc] GC(3) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 17M->7M(32M) 1.579ms[0.796s][info][gc] GC(4) Pause Young (Concurrent Start) (Metadata GC Threshold) 7M->7M(32M) 0.925ms[0.796s][info][gc] GC(5) Concurrent Cycle[0.808s][info][gc] GC(5) Pause Remark 8M->8M(32M) 2.363ms[0.815s][info][gc] GC(5) Pause Cleanup 9M->9M(32M) 0.021ms[0.816s][info][gc] GC(5) Concurrent Cycle 19.666ms[0.899s][info][gc] GC(6) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 19M->8M(32M) 1.150ms[1.018s][info][gc] GC(7) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 20M->9M(32M) 1.243ms[17.760s][info][gc] GC(8) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 22M->15M(32M) 2.984ms[17.810s][info][gc] GC(9) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 22M->19M(32M) 2.921ms[17.818s][info][gc] GC(10) Pause Young (Concurrent Start) (G1 Evacuation Pause) 22M->21M(32M) 1.168ms[17.818s][info][gc] GC(11) Concurrent Cycle[17.822s][info][gc] GC(12) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 23M->23M(32M) 1.129ms[17.830s][info][gc] GC(13) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 24M->24M(32M) 1.426ms[17.836s][info][gc] GC(14) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 25M->25M(32M) 1.050ms[17.843s][info][gc] GC(15) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 26M->26M(32M) 1.195ms[17.853s][info][gc] GC(11) Pause Remark 27M->27M(32M) 3.820ms[17.855s][info][gc] GC(16) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 27M->26M(32M) 1.672ms[17.858s][info][gc] GC(17) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 27M->26M(32M) 1.069ms[17.869s][info][gc] GC(18) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 27M->27M(32M) 1.121ms[17.872s][info][gc] GC(19) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 28M->27M(32M) 0.811ms[17.876s][info][gc] GC(20) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 28M->28M(32M) 0.867ms[17.878s][info][gc] GC(11) Pause Cleanup 29M->29M(32M) 0.029ms[17.879s][info][gc] GC(21) Pause Young (Prepare Mixed) (G1 Evacuation Pause) 29M->28M(32M) 0.905ms[17.879s][info][gc] GC(11) Concurrent Cycle 60.929ms[17.885s][info][gc] GC(22) To-space exhausted[17.885s][info][gc] GC(22) Pause Young (Mixed) (G1 Evacuation Pause) 29M->30M(32M) 2.788ms[17.891s][info][gc] GC(23) To-space exhausted[17.891s][info][gc] GC(23) Pause Young (Concurrent Start) (G1 Evacuation Pause) 31M->31M(32M) 2.017ms[17.891s][info][gc] GC(25) Concurrent Cycle[17.915s][info][gc] GC(24) Pause Full (G1 Evacuation Pause) 31M->24M(32M) 24.037ms[17.915s][info][gc] GC(25) Concurrent Cycle 24.201ms[17.918s][info][gc] GC(26) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 25M->25M(32M) 0.881ms[17.921s][info][gc] GC(27) Pause Young (Concurrent Start) (G1 Evacuation Pause) 26M->25M(32M) 1.092ms[17.921s][info][gc] GC(28) Concurrent Cycle[17.924s][info][gc] GC(29) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 26M->25M(32M) 0.842ms[17.931s][info][gc] GC(30) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 26M->26M(32M) 2.357ms[17.933s][info][gc] GC(31) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 27M->26M(32M) 1.058ms[17.936s][info][gc] GC(32) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 27M->26M(32M) 0.966ms[17.941s][info][gc] GC(33) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 27M->27M(32M) 0.911ms[17.954s][info][gc] GC(34) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 28M->27M(32M) 1.532ms[17.961s][info][gc] GC(35) To-space exhausted[17.961s][info][gc] GC(35) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 28M->29M(32M) 1.326ms[17.967s][info][gc] GC(36) To-space exhausted[17.967s][info][gc] GC(36) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 30M->30M(32M) 1.425ms[17.989s][info][gc] GC(37) Pause Full (G1 Evacuation Pause) 30M->28M(32M) 22.554ms[17.989s][info][gc] GC(28) Concurrent Cycle 68.160ms[17.993s][info][gc] GC(38) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 29M->29M(32M) 0.951ms[17.997s][info][gc] GC(39) To-space exhausted[17.997s][info][gc] GC(39) Pause Young (Concurrent Start) (G1 Evacuation Pause) 30M->30M(32M) 1.763ms[17.997s][info][gc] GC(41) Concurrent Cycle[18.020s][info][gc] GC(40) Pause Full (G1 Evacuation Pause) 30M->29M(32M) 22.459ms[18.020s][info][gc] GC(41) Concurrent Cycle 22.538ms[18.028s][info][gc] GC(42) To-space exhausted[18.028s][info][gc] GC(42) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 30M->30M(32M) 1.399ms[18.049s][info][gc] GC(43) Pause Full (G1 Evacuation Pause) 30M->30M(32M) 21.067ms[18.058s][info][gc] GC(44) To-space exhausted[18.058s][info][gc] GC(44) Pause Young (Concurrent Start) (G1 Evacuation Pause) 31M->31M(32M) 1.830ms[18.058s][info][gc] GC(46) Concurrent Cycle[18.080s][info][gc] GC(45) Pause Full (G1 Evacuation Pause) 31M->30M(32M) 22.113ms[18.080s][info][gc] GC(46) Concurrent Cycle 22.213ms[18.169s][info][gc] GC(47) To-space exhausted[18.169s][info][gc] GC(47) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 31M->31M(32M) 87.776ms[18.192s][info][gc] GC(48) Pause Full (G1 Evacuation Pause) 31M->30M(32M) 22.622ms[18.214s][info][gc] GC(49) Pause Full (G1 Evacuation Pause) 30M->30M(32M) 22.480ms[18.216s][info][gc] GC(50) Pause Young (Concurrent Start) (G1 Evacuation Pause) 30M->30M(32M) 1.112ms[18.216s][info][gc] GC(52) Concurrent Cycle[18.241s][info][gc] GC(51) Pause Full (G1 Evacuation Pause) 30M->30M(32M) 25.469ms[18.266s][info][gc] GC(53) Pause Full (G1 Evacuation Pause) 30M->30M(32M) 24.480ms[18.266s][info][gc] GC(52) Concurrent Cycle 50.062ms[18.267s][info][gc] GC(54) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 30M->30M(32M) 0.681ms[18.293s][info][gc] GC(55) Pause Full (G1 Evacuation Pause) 30M->30M(32M) 25.581ms[18.316s][info][gc] GC(56) Pause Full (G1 Evacuation Pause) 30M->30M(32M) 22.917ms[18.317s][info][gc] GC(57) Pause Young (Concurrent Start) (G1 Evacuation Pause) 30M->30M(32M) 1.170ms[18.317s][info][gc] GC(59) Concurrent Cycle[18.342s][info][gc] GC(58) Pause Full (G1 Evacuation Pause) 30M->30M(32M) 24.189ms[18.365s][info][gc] GC(60) Pause Full (G1 Evacuation Pause) 30M->30M(32M) 23.685ms[18.365s][info][gc] GC(59) Concurrent Cycle 48.004ms[18.366s][info][gc] GC(61) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 30M->30M(32M) 0.810ms[18.393s][info][gc] GC(62) Pause Full (G1 Evacuation Pause) 30M->30M(32M) 26.309ms[18.419s][info][gc] GC(63) Pause Full (G1 Evacuation Pause) 30M->30M(32M) 26.395ms[18.421s][info][gc] GC(64) Pause Young (Concurrent Start) (G1 Evacuation Pause) 30M->30M(32M) 0.978ms[18.421s][info][gc] GC(66) Concurrent Cycle[18.447s][info][gc] GC(65) Pause Full (G1 Evacuation Pause) 30M->30M(32M) 26.732ms[18.473s][info][gc] GC(67) Pause Full (G1 Evacuation Pause) 30M->30M(32M) 25.213ms[18.473s][info][gc] GC(66) Concurrent Cycle 52.098ms[18.474s][info][gc] GC(68) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 30M->30M(32M) 1.288ms[18.503s][info][gc] GC(69) Pause Full (G1 Evacuation Pause) 30M->30M(32M) 28.438ms[18.526s][info][gc] GC(70) Pause Full (G1 Evacuation Pause) 30M->30M(32M) 22.862ms[18.527s][info][gc] GC(71) Pause Young (Concurrent Start) (G1 Evacuation Pause) 30M->30M(32M) 1.047ms[18.527s][info][gc] GC(73) Concurrent Cycle[18.551s][info][gc] GC(72) Pause Full (G1 Evacuation Pause) 30M->30M(32M) 24.183ms[18.572s][info][gc] GC(74) Pause Full (G1 Evacuation Pause) 30M->30M(32M) 21.006ms[18.573s][info][gc] GC(73) Concurrent Cycle 45.322ms[18.574s][info][gc] GC(75) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 30M->30M(32M) 0.711ms[18.598s][info][gc] GC(76) Pause Full (G1 Evacuation Pause) 30M->30M(32M) 24.588ms

能够看到频繁产生了Full GC。

7.4 调优

解决频繁产生Full GC的最简略一个办法就是将堆内存调大，应用如下参数再次启动Tomcat：

export CATALINA_OPTS="-Xlog:gc:gc.log -Xmx256m -Xms32m -XX:ParallelGCThreads=4"

日志如下：

[0.024s][info][gc] Using G1[0.278s][info][gc] GC(0) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 14M->3M(32M) 2.545ms[0.355s][info][gc] GC(1) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 7M->4M(32M) 2.359ms[0.485s][info][gc] GC(2) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 13M->5M(32M) 1.345ms[0.595s][info][gc] GC(3) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 15M->6M(32M) 2.102ms[0.686s][info][gc] GC(4) Pause Young (Concurrent Start) (Metadata GC Threshold) 16M->7M(32M) 3.140ms[0.686s][info][gc] GC(5) Concurrent Cycle[0.696s][info][gc] GC(5) Pause Remark 8M->8M(32M) 2.647ms[0.700s][info][gc] GC(5) Pause Cleanup 8M->8M(32M) 0.019ms[0.700s][info][gc] GC(5) Concurrent Cycle 13.683ms[0.761s][info][gc] GC(6) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 17M->8M(32M) 1.689ms[0.835s][info][gc] GC(7) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 19M->8M(32M) 1.680ms[11.813s][info][gc] GC(8) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 19M->11M(32M) 2.670ms[11.890s][info][gc] GC(9) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 21M->17M(32M) 4.077ms[11.907s][info][gc] GC(10) Pause Young (Concurrent Start) (G1 Evacuation Pause) 22M->21M(32M) 1.528ms[11.907s][info][gc] GC(11) Concurrent Cycle[11.917s][info][gc] GC(12) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 23M->23M(32M) 1.918ms[11.921s][info][gc] GC(13) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 24M->24M(32M) 0.955ms[11.926s][info][gc] GC(14) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 25M->24M(32M) 0.733ms[11.930s][info][gc] GC(15) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 25M->25M(32M) 0.769ms[11.934s][info][gc] GC(11) Pause Remark 25M->25M(32M) 3.490ms[11.937s][info][gc] GC(16) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 26M->25M(32M) 0.787ms[11.945s][info][gc] GC(17) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 26M->25M(32M) 0.893ms[11.949s][info][gc] GC(18) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 26M->26M(32M) 0.911ms[11.949s][info][gc] GC(11) Pause Cleanup 26M->26M(32M) 0.029ms[11.950s][info][gc] GC(11) Concurrent Cycle 42.921ms[11.962s][info][gc] GC(19) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 27M->26M(32M) 0.855ms[11.971s][info][gc] GC(20) Pause Young (Concurrent Start) (G1 Evacuation Pause) 27M->27M(32M) 1.335ms[11.971s][info][gc] GC(21) Concurrent Cycle[11.978s][info][gc] GC(22) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 28M->28M(32M) 0.853ms[11.981s][info][gc] GC(23) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 29M->28M(32M) 0.777ms[11.984s][info][gc] GC(24) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 29M->29M(64M) 0.944ms[12.007s][info][gc] GC(21) Pause Remark 34M->34M(64M) 3.139ms[12.032s][info][gc] GC(21) Pause Cleanup 39M->39M(64M) 0.041ms[12.036s][info][gc] GC(25) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 39M->32M(64M) 3.190ms[12.037s][info][gc] GC(21) Concurrent Cycle 65.196ms[12.096s][info][gc] GC(26) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 41M->34M(64M) 2.597ms[12.150s][info][gc] GC(27) Pause Young (Concurrent Start) (G1 Evacuation Pause) 43M->37M(64M) 2.926ms[12.150s][info][gc] GC(28) Concurrent Cycle[12.246s][info][gc] GC(28) Pause Remark 42M->42M(64M) 73.769ms[12.259s][info][gc] GC(29) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 45M->38M(109M) 2.864ms[12.263s][info][gc] GC(28) Pause Cleanup 40M->40M(109M) 0.037ms[12.267s][info][gc] GC(28) Concurrent Cycle 117.019ms[12.341s][info][gc] GC(30) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 59M->40M(109M) 3.691ms[12.468s][info][gc] GC(31) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 72M->44M(109M) 3.743ms[12.594s][info][gc] GC(32) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 76M->47M(109M) 3.134ms[12.764s][info][gc] GC(33) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 79M->48M(109M) 2.044ms[12.855s][info][gc] GC(34) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 80M->48M(109M) 2.071ms[12.949s][info][gc] GC(35) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 82M->48M(109M) 1.615ms[13.035s][info][gc] GC(36) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 83M->48M(109M) 1.681ms[13.133s][info][gc] GC(37) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 83M->50M(109M) 3.947ms[13.214s][info][gc] GC(38) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 85M->50M(109M) 3.206ms[13.285s][info][gc] GC(39) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 85M->50M(109M) 2.007ms[13.362s][info][gc] GC(40) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 87M->50M(109M) 2.705ms[13.454s][info][gc] GC(41) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 90M->50M(109M) 3.772ms

吞吐量为1.4w每秒：

将堆大小调大后，能够显著看到GC次数缩小，且没有产生Full GC，此时的能够将并发量减少，察看性能瓶颈，比方将线程数调到2000，循环数不变：

再次测试，日志如下（最初50行）：

[7.554s][info][gc] GC(73) Pause Young (Concurrent Start) (G1 Evacuation Pause) 114M->82M(132M) 1.920ms[7.554s][info][gc] GC(74) Concurrent Cycle[7.590s][info][gc] GC(74) Pause Remark 99M->99M(132M) 4.054ms[7.620s][info][gc] GC(74) Pause Cleanup 113M->113M(132M) 0.089ms[7.620s][info][gc] GC(74) Concurrent Cycle 66.091ms[7.624s][info][gc] GC(75) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 114M->82M(132M) 2.885ms[7.677s][info][gc] GC(76) Pause Young (Concurrent Start) (G1 Evacuation Pause) 114M->82M(132M) 2.369ms[7.677s][info][gc] GC(77) Concurrent Cycle[7.730s][info][gc] GC(78) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 114M->82M(132M) 2.615ms[7.756s][info][gc] GC(77) Pause Remark 95M->95M(132M) 2.964ms[7.793s][info][gc] GC(79) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 114M->82M(132M) 5.707ms[7.811s][info][gc] GC(77) Pause Cleanup 92M->92M(132M) 0.255ms[7.812s][info][gc] GC(77) Concurrent Cycle 134.823ms[7.854s][info][gc] GC(80) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 114M->82M(132M) 2.604ms[7.912s][info][gc] GC(81) Pause Young (Concurrent Start) (G1 Evacuation Pause) 114M->82M(132M) 1.952ms[7.912s][info][gc] GC(82) Concurrent Cycle[7.940s][info][gc] GC(82) Pause Remark 94M->94M(132M) 3.422ms[7.960s][info][gc] GC(82) Pause Cleanup 105M->105M(132M) 0.061ms[7.960s][info][gc] GC(82) Concurrent Cycle 47.595ms[7.976s][info][gc] GC(83) Pause Young (Prepare Mixed) (G1 Evacuation Pause) 114M->81M(132M) 2.423ms[7.985s][info][gc] GC(84) Pause Young (Mixed) (G1 Evacuation Pause) 86M->81M(132M) 1.495ms[8.038s][info][gc] GC(85) Pause Young (Concurrent Start) (G1 Evacuation Pause) 113M->81M(132M) 2.309ms[8.038s][info][gc] GC(86) Concurrent Cycle[8.079s][info][gc] GC(86) Pause Remark 104M->104M(132M) 3.507ms[8.098s][info][gc] GC(87) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 114M->81M(132M) 3.336ms[8.106s][info][gc] GC(86) Pause Cleanup 86M->86M(132M) 0.112ms[8.106s][info][gc] GC(86) Concurrent Cycle 67.767ms[8.148s][info][gc] GC(88) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 114M->81M(132M) 2.621ms[8.205s][info][gc] GC(89) Pause Young (Concurrent Start) (G1 Evacuation Pause) 114M->81M(132M) 2.943ms[8.205s][info][gc] GC(90) Concurrent Cycle[8.263s][info][gc] GC(91) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 114M->81M(132M) 2.117ms[8.274s][info][gc] GC(90) Pause Remark 84M->84M(132M) 4.372ms[8.309s][info][gc] GC(90) Pause Cleanup 102M->102M(132M) 0.082ms[8.309s][info][gc] GC(90) Concurrent Cycle 103.562ms[8.331s][info][gc] GC(92) Pause Young (Prepare Mixed) (G1 Evacuation Pause) 114M->81M(132M) 2.712ms[8.342s][info][gc] GC(93) Pause Young (Mixed) (G1 Evacuation Pause) 86M->80M(132M) 1.982ms[8.392s][info][gc] GC(94) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 114M->80M(132M) 1.921ms[8.437s][info][gc] GC(95) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 114M->80M(132M) 1.980ms[8.487s][info][gc] GC(96) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 114M->80M(132M) 1.965ms[8.528s][info][gc] GC(97) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 114M->80M(132M) 1.959ms[8.600s][info][gc] GC(98) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 114M->80M(132M) 5.305ms[8.655s][info][gc] GC(99) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 115M->80M(132M) 2.709ms[8.709s][info][gc] GC(100) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 115M->80M(132M) 1.762ms[8.759s][info][gc] GC(101) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 115M->80M(132M) 1.767ms[8.801s][info][gc] GC(102) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 115M->80M(132M) 1.739ms[8.850s][info][gc] GC(103) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 115M->80M(132M) 1.696ms[8.899s][info][gc] GC(104) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 115M->80M(132M) 1.499ms[8.952s][info][gc] GC(105) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 115M->80M(132M) 1.289ms[8.999s][info][gc] GC(106) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 115M->80M(132M) 1.219ms[9.043s][info][gc] GC(107) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 115M->80M(132M) 1.110ms

吞吐量为2.3w每秒：

雷同的参数下，将线程数减少，吞吐量减少了，阐明还没达到性能瓶颈，再次增大并发线程数：

日志如下：

[58.313s][info][gc] GC(354) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 217M->209M(241M) 3.415ms[58.328s][info][gc] GC(355) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 220M->210M(241M) 1.408ms[58.354s][info][gc] GC(356) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 220M->210M(241M) 4.860ms[58.378s][info][gc] GC(353) Pause Remark 221M->221M(241M) 5.735ms[58.392s][info][gc] GC(357) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 221M->210M(241M) 1.799ms[58.407s][info][gc] GC(353) Pause Cleanup 218M->218M(241M) 0.430ms[58.408s][info][gc] GC(353) Concurrent Cycle 109.426ms[58.416s][info][gc] GC(358) Pause Young (Prepare Mixed) (G1 Evacuation Pause) 221M->210M(241M) 1.584ms[58.431s][info][gc] GC(359) Pause Young (Mixed) (G1 Evacuation Pause) 221M->187M(241M) 1.880ms[58.463s][info][gc] GC(360) Pause Young (Mixed) (G1 Evacuation Pause) 197M->165M(244M) 2.684ms[58.485s][info][gc] GC(361) Pause Young (Mixed) (G1 Evacuation Pause) 175M->144M(244M) 4.659ms[58.505s][info][gc] GC(362) Pause Young (Mixed) (G1 Evacuation Pause) 154M->124M(244M) 5.943ms[58.522s][info][gc] GC(363) Pause Young (Mixed) (G1 Evacuation Pause) 134M->118M(244M) 3.665ms[58.640s][info][gc] GC(364) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 163M->119M(247M) 3.835ms[58.722s][info][gc] GC(365) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 170M->119M(247M) 1.531ms[58.823s][info][gc] GC(366) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 178M->119M(247M) 1.982ms[58.926s][info][gc] GC(367) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 185M->120M(247M) 2.277ms[59.023s][info][gc] GC(368) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 191M->120M(247M) 3.918ms[59.192s][info][gc] GC(369) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 194M->120M(247M) 2.634ms[59.346s][info][gc] GC(370) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 205M->120M(247M) 2.053ms[59.479s][info][gc] GC(371) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 206M->120M(247M) 2.384ms[59.615s][info][gc] GC(372) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 207M->120M(247M) 3.700ms[59.733s][info][gc] GC(373) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 207M->120M(247M) 6.038ms[59.917s][info][gc] GC(374) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 208M->120M(247M) 2.311ms[60.062s][info][gc] GC(375) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 209M->120M(247M) 2.319ms[60.197s][info][gc] GC(376) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 210M->120M(247M) 2.315ms[60.316s][info][gc] GC(377) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 210M->120M(247M) 3.419ms[60.456s][info][gc] GC(378) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 212M->120M(247M) 2.019ms[60.638s][info][gc] GC(379) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 212M->120M(247M) 2.782ms[60.799s][info][gc] GC(380) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 212M->120M(247M) 2.341ms[60.947s][info][gc] GC(381) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 213M->120M(247M) 2.954ms[61.102s][info][gc] GC(382) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 217M->120M(247M) 2.598ms[61.234s][info][gc] GC(383) Pause Young (Concurrent Start) (G1 Evacuation Pause) 216M->120M(247M) 2.340ms[61.234s][info][gc] GC(384) Concurrent Cycle[61.271s][info][gc] GC(384) Pause Remark 133M->133M(247M) 4.457ms[61.287s][info][gc] GC(384) Pause Cleanup 135M->135M(247M) 0.171ms[61.288s][info][gc] GC(384) Concurrent Cycle 53.972ms[61.444s][info][gc] GC(385) Pause Young (Prepare Mixed) (G1 Evacuation Pause) 216M->120M(247M) 2.913ms[61.464s][info][gc] GC(386) Pause Young (Mixed) (G1 Evacuation Pause) 131M->103M(247M) 3.910ms[61.486s][info][gc] GC(387) Pause Young (Mixed) (G1 Evacuation Pause) 114M->95M(247M) 3.828ms[61.684s][info][gc] GC(388) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 200M->95M(247M) 2.013ms[61.881s][info][gc] GC(389) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 215M->95M(247M) 2.089ms[62.073s][info][gc] GC(390) Pause Young (Concurrent Start) (G1 Evacuation Pause) 217M->95M(247M) 2.686ms[62.073s][info][gc] GC(391) Concurrent Cycle[62.103s][info][gc] GC(391) Pause Remark 106M->106M(247M) 3.136ms[62.122s][info][gc] GC(391) Pause Cleanup 118M->118M(247M) 0.111ms[62.123s][info][gc] GC(391) Concurrent Cycle 49.728ms[62.334s][info][gc] GC(392) Pause Young (Prepare Mixed) (G1 Evacuation Pause) 217M->95M(247M) 2.472ms[62.348s][info][gc] GC(393) Pause Young (Mixed) (G1 Evacuation Pause) 106M->75M(247M) 1.981ms[62.363s][info][gc] GC(394) Pause Young (Mixed) (G1 Evacuation Pause) 86M->59M(247M) 3.422ms

吞吐量2.7w：

因为篇幅限度，其余办法就不再叙述了，如果想再进步吞吐量，能够从上面几个方面动手：

调大堆内存：-Xmx1g
应用更多的线程：-XX:ParallelGCThreads=8
设置更大的初始堆内存：-Xms512m
设置更大的新生代：-XX:G1NewSizePercent+-XX:G1MaxNewSizePercent

8 附录一：回收的一些细节探讨

8.1 禁用显式`GC`

个别状况下，System.gc()会触发Full GC，同时对老年代和新生代进行回收，JVM提供了一个DisableExplicitGC来管制是否能够显式触发GC。System.gc()底层是native办法，源码位于jvm.cpp中：

如果禁用了，就相当于是空实现，也就是什么也不会执行。

8.2 显式`GC`应用并发回收

默认状况下，如果System.gc()失效，会应用传统的Full GC，同时会疏忽参数中的UseG1GC以及UseConcMarkSweepGC，此时CMS/G1都是没有并发执行的，如果应用-XX:+ExplicitGCInvokesConcurrent后，就会扭转这种默认行为。

比方上面的代码：

public static void main(String[] args){    byte [] b = new byte[1024*1024*10];    System.gc();}

带上参数：

-Xlog:gc*,gc+marking*=debug,gc+heap=debug-Xmx30m

会触发Full GC：

而如果加上-XX:+ExplicitGCInvokesConcurrent后，不会产生Full GC，而是应用G1的并行GC：

8.3 对于对象如何降职到老年代

对象晋升为老年代的路径有以下几个：

通过年龄降职：在survivor区中存活到肯定年龄后（默认是15），便进入老年代，然而须要留神对象的理论降职年龄是由survivor的应用状况动静计算得来的，也就是说，默认状况下，年龄达到15肯定降职到老年代，然而未达到该年龄的对象也有可能降职，能够通过-XX:MaxTenuringThresold设置降职年龄、
通过大小降职：如果对象很大，大到eden区和survivor区都无奈包容，则会间接降职到老年代，能够通过-XX:PreteureSizeThreshold设置，单位为字节

8.4 对于`TLAB`

TLAB全称是Thread Local Allocation Buffer，线程本地缓存调配，这是一个线程专用的内存调配区域。应用该区域的起因是为了减速对象的调配，只管对象个别调配在堆上，而堆是所有线程共享的，同一时间可能会有多个线程申请堆空间，容易造成抵触，而对象调配是一种十分常见的操作，因而Java提供了TLAB来防止调配对象时的线程抵触，进步对象调配的效率。在TLAB启用的状况下，虚构机会为每一个Java线程调配一块TLAB区域。

8.4.1 一个简略的测试

测试代码：

public static void main(String[] args){    long start = System.nanoTime();    for (int i = 0; i < 1_0000_0000; i++) {        byte [] b = new byte[2];        b[0] = 1;    }    long end = System.nanoTime();    System.out.println(end-start);}

参数：

-server -XX:+UseTLAB -Xcomp -XX:-BackgroundCompilation -XX:+DoEscapeAnalysis

输入：

批改参数，敞开TLAB：

-server -XX:-UseTLAB -Xcomp -XX:-BackgroundCompilation -XX:+DoEscapeAnalysis

输入：

能够看到，开启了TLAB破费的工夫大略是没有开启TLAB的工夫的三分之一。

8.4.2 对象的调配

从下面的试验能够看到，TLAB对对象调配的影响还是很大的，然而，因为TLAB的空间通常比拟小，很容易装满，比方TLAB为100KB，曾经应用了80KB，如果须要调配一个30KB的对象，那么能够有两种解决方法：

放弃以后的TLAB区域：就是从新再申请一块TLAB，然而这样会节约原来TLAB剩下的20KB
间接调配在堆上：保留以后的TLAB，未来如果有小于20KB的对象就能够间接应用剩下的20KB

因而，JVM外部会保护一个叫refill_waste的值：

当申请的对象大于refill_waste时，会抉择在堆调配
若小于该值，废除以后TLAB，新建TLAB来调配新对象

默认状况下，TLAB和refill_waste的大小都会在运行时一直调整，使零碎的运行状态最优。

引入TLAB后，对象的调配流程如下：

9 附录二：罕用`GC`参数总结

9.1 串行回收器相干参数

-XX:+UseSerialGC：新生代和老年代应用串行回收器
-XX:SurvivorRatio：设置eden区和survivor区大小比例
-XX:PretenureSizeThreshold：设置大对象进入老年代的阈值，超过该值会被间接调配在老年代
-XX:MaxTenuringThreshold：设置对象进入老年代的最大值，每一次Minor GC后对象年龄就会加1，大于这个年龄的对象会进入老年代

9.2 并行回收器相干参数

-XX:+UseParNewGC：新生代应用并行回收器，老年代应用串行回收器（JDK9+已删除）
-XX:+UseParallelOldGC：老年代应用ParallelOldGC，新生代应用ParallelGC
-XX:+ParallelGCThreads：设置用于垃圾回收的线程数
-XX:MaxGCPauseMills：最大垃圾回收进展工夫，一个大于0的整数
-XX:GCTimeRatio：设置吞吐量大小，一个0-100的整数
-XX:+UseAdaptiveSizePolicy：关上自适应策略，新生代的大小、eden区和survivor区比例、降职到老年代的对象年龄参数会被动静调整

9.3 `CMS`相干参数

-XX:+UseConcMarkSweepGC：新生代应用并行回收器，老年代应用CMS+串行回收器
-XX:ParallelCMSThreads：设定CMS的线程数量
-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction：设置垃圾回收在老年代空间被应用多少后触发，默认为使用率为68%
-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection：设置垃圾回收后是否须要进行一次内存碎片整顿
-XX:CMSFullGCsBeforeCompaction：设定进行多少次CMS后，进行一次内存压缩
-XX:+CMSClassUnloadingEnabled：容许对类元数据区进行回收
-XX:CMSInitiatingPermOccupancyFraction：当永恒区占用率达到该百分比后，进行一次CMS GC，前提开启-XX:+CMSClassUnloadingEnabled
-XX:+CMSIncrementalMode：应用增量模式（JDK9移除）

9.4 `G1`相干参数

-XX:+UseG1GC：开启G1
-XX:MaxGCPauseMills：设置最大垃圾回收进展工夫
-XX:GCPauseIntervalMills：设置进展工夫距离

9.5 `TLAB`相干参数

-XX:+UseTLAB：开启TLAB
-XX:+PrintTLAB：打印相干信息（JDK9不反对）
-XX:TLABSize：设置TLAB区域大小
-XX:+ResizeTLAB：主动调整TLAB大小

9.6 其余参数

-XX:+DisableExplicitGC：禁用显式GC
-XX:+ExplicitGCInvokesConcurrent：应用并发形式解决显式GC

10 参考

掘金-JVM原理之GC垃圾回收器CMS详解
Understanding Java Garbage Collection Logging: What Are GC Logs and How To Analyze Them