JVM详解及调优(概览)

类加载器和双亲委派机制

类加载过程主要是通过类加载器来实现的，Java里有如下几种类加载器

  • 引导类加载器：负责加载支撑JVM运行的位于JRE的lib目录下的核心类库，比如 rt.jar、charsets.jar等
  • 扩展类加载器：负责加载支撑JVM运行的位于JRE的lib目录下的ext扩展目录中的JAR 类包
  • 应用程序类加载器：负责加载ClassPath路径下的类包，主要就是加载你自己写的那 些类
  • 自定义加载器：负责加载用户自定义路径下的类包

双亲委托机制


加载某个类时会先委托父加载器寻找目标类，找不到再委托上层父加载器加载，如果所有父加载器在自己的加载类路径下都找不到目标类，则在自己的 类加载路径中查找并载入目标类。

双亲委托机制的意义

  • 沙箱安全机制：自己写的java.lang.String.class类不会被加载，这样便可以防止核心 API库被随意篡改
  • 避免类的重复加载：当父亲已经加载了该类时，就没有必要子ClassLoader再加载一 次，保证被加载类的唯一性

JVM内存模型

栈空间有哪几部分?

  • 局部变量表
  • 操作数栈
  • 动态链接
  • 方法出口

方法区有哪些内容?

  • 常量
  • 静态变量
  • 类元信息

本地方法栈是什么?

  • 虚拟机运行本地方法(C语言代码)时分配的内存区域

堆内存

堆内存分为年轻代和老年代,年轻代又分为eden和survivor区.
年轻代占堆内存的1/3,老年代占堆内存的2/3.
eden区占年轻代的8/10,survivor区占年轻代的2/10.
当eden区对象存满的时候触发minor GC,会将有用的对象转移到s0区域.当eden区域再满的时候,触发gc后会讲有用的对象都转移到s1区域.每次转移都会使对象的分代年龄加1.当对象的年龄达到15的时候会转移到老年代.
当老年代存满之后,就会触发full GC(major gc);

JVM内存参数设置


Spring Boot程序的JVM参数设置格式(Tomcat启动直接加在bin目录下catalina.sh文件里)：

java ‐Xms2048M ‐Xmx2048M ‐Xmn1024M ‐Xss512K ‐XX:MetaspaceSize=256M ‐XX:MaxMetaspaceSize=256M ‐jar microservice‐eurek a‐server.jar

关于元空间的JVM参数有两个：-XX:MetaspaceSize=N和 -XX:MaxMetaspaceSize=N

  • -XX：MaxMetaspaceSize： 设置元空间最大值， 默认是-1， 即不限制， 或者说只受限于本地内存大小。
  • -XX：MetaspaceSize： 指定元空间触发Fullgc的初始阈值(元空间无固定初始大小)， 以字节为单位，默认是21M，达到该值就会触发 full gc进行类型卸载， 同时收集器会对该值进行调整： 如果释放了大量的空间， 就适当降低该值； 如果释放了很少的空间， 那么在不超 过-XX：MaxMetaspaceSize（如果设置了的话） 的情况下， 适当提高该值。这个跟早期jdk版本的-XX:PermSize参数意思不一样，
  • -XX:PermSize代表永久代的初始容量。 由于调整元空间的大小需要Full GC，这是非常昂贵的操作，如果应用在启动的时候发生大量Full GC，通常都是由于永久代或元空间发生 了大小调整，基于这种情况，一般建议在JVM参数中将MetaspaceSize和MaxMetaspaceSize设置成一样的值，并设置得比初始值要大， 对于8G物理内存的机器来说，一般我会将这两个值都设置为256M。

JVM对象创建与内存分配机制

对象创建过程

1. 类加载检查

虚拟机遇到一条new指令时，首先将去检查这个指令的参数是否能在常量池中定位到一个类的符号引用，并且检查这个符号引用代表的类是否已被加载、解析和初始化过。如果没有，那必须先执行相应的类加载过程。 new指令对应到语言层面上讲是，new关键词、对象克隆、对象序列化等。

2. 分配内存

分配内存有两种方式:

  • 指针碰撞:一种非常规整的分配方式,向列表一样,放置一个指针在列表的尾部,新的对象向列表的尾部添加,指针后移.
  • 空闲列表:如果Java堆中的内存并不是规整的，已使用的内存和空 闲的内存相互交错，那就没有办法简单地进行指针碰撞了，虚拟机就必须维护一个列表，记录上哪些内存块是可用的，在分配的时候从列表中找到一块足够大的空间划分给对象实例， 并更新列表上的记录
    解决分配内存时并发问题的方式:
  • CAS : 虚拟机采用CAS配上失败重试的方式保证更新操作的原子性来对分配内存空间的动作进行同步处理。
  • 本地线程分配缓冲TLAB : 每个线程在Java堆中预先分配一小块内存。通过-­XX:+/-­UseTLAB参数来设定虚拟机是否使用TLAB(JVM会默认开启­XX:+UseTLAB)，-­XX:TLABSize 指定TLAB大小。

3. 初始化 :

给变量初始化值,比如给int 类型的变量初始化为0;

4. 设置对象头

: 初始化零值之后，虚拟机要对对象进行必要的设置，例如这个对象是哪个类的实例、如何才能找到类的元数据信息、对象的哈希码、对象的GC分代年龄等信息。这些信息存放在对象的对象头Object Header之中。
在HotSpot虚拟机中，对象在内存中存储的布局可以分为3块区域：对象头（Header）、 实例数据（Instance Data） 和对齐填充（Padding）。 HotSpot虚拟机的对象头包括两部分信息，第一部分用于存储对象自身的运行时数据， 如哈 希码（HashCode）、GC分代年龄、锁状态标志、线程持有的锁、偏向线程ID、偏向时 间戳等。对象头的另外一部分是类型指针，即对象指向它的类元数据的指针，虚拟机通过这个指针来确定这个对象是哪个类的实例。

5. 执行方法 :

执行方法，即对象按照程序员的意愿进行初始化。对应到语言层面上讲，就是为属性赋值（注意，这与上面的赋 零值不同，这是由程序员赋的值），和执行构造方法。

指针压缩

什么是java对象的指针压缩？

  1. jdk1.6 update14开始，在64bit操作系统中，JVM支持指针压缩
  2. jvm配置参数:UseCompressedOops，compressed­­压缩、oop(ordinary object pointer)­­对象指针
  3. 启用指针压缩:­XX:+UseCompressedOops(默认开启)，禁止指针压缩:­XX:­UseCompressedOops
    为什么要进行指针压缩？
  4. 在64位平台的HotSpot中使用32位指针，内存使用会多出1.5倍左右，使用较大指针在主内存和缓存之间移动数据， 占用较大宽带，同时GC也会承受较大压力
  5. 为了减少64位平台下内存的消耗，启用指针压缩功能
  6. 在jvm中，32位地址最大支持4G内存(2的32次方)，可以通过对对象指针的压缩编码、解码方式进行优化，使得jvm 只用32位地址就可以支持更大的内存配置(小于等于32G)
  7. 堆内存小于4G时，不需要启用指针压缩，jvm会直接去除高32位地址，即使用低虚拟地址空间 5.堆内存大于32G时，压缩指针会失效，会强制使用64位(即8字节)来对java对象寻址，这就会出现1的问题，所以堆内 存不要大于32G为好

对象内存分配

对象分配流程图

对象栈上分配

对象逃逸:

public User test1() {
        return new User(); //对象被方法外部引用，对象逃逸
    }

    public void test() {
        User user = new User(); //对象仅在方法内部使用，方法结束后对象就会成为垃圾对象，所以可以放在栈中，随着方法栈的释放而释放
    }

JDK7之后默认开启逃逸分析，将没有逃逸的对象分配到栈上.
如果要关闭使用参数(-XX:-DoEscapeAnalysis)

标量替换：通过逃逸分析确定该对象不会被外部访问，并且对象可以被进一步分解时，JVM不会创建该对象，而是将该 对象成员变量分解若干个被这个方法使用的成员变量所代替，这些代替的成员变量在栈帧或寄存器上分配空间，这样就不会因为没有一大块连续空间导致对象内存不够分配。开启标量替换参数(-XX:+EliminateAllocations)，JDK7之后默认开启。

标量与聚合量：标量即不可被进一步分解的量，而JAVA的基本数据类型就是标量（如：int，long等基本数据类型以及 reference类型等），标量的对立就是可以被进一步分解的量，而这种量称之为聚合量。而在JAVA中对象就是可以被进一步分解的聚合量。

对象分配在Eden区

大多数情况下，对象在新生代中 Eden 区分配。当 Eden 区没有足够空间进行分配时，虚拟机将发起一次Minor GC。

  • Minor GC/Young GC：指发生新生代的的垃圾收集动作，Minor GC非常频繁，回收速度一般也比较快。
  • Major GC/Full GC：一般会回收老年代 ，年轻代，方法区的垃圾，Major GC的速度一般会比Minor GC的慢 10倍以上。

有四种情况会使对象进去老年代
1、分代年龄达到15岁
2、Survivor区满
3、大对象直接进入老年代
4、通过动态年龄判断进入老年代

大对象直接进去老年代

只在Serial和ParNew两个收集器下生效
大对象就是需要大量连续内存空间的对象（比如：字符串、数组）.为了防止大对象在Survivor区来回复制,浪费内存资源,所以可以直接放入老年代

对象动态年龄判断

所有分代年龄等于1的对象占用内存大小+所有分代年龄等于2的对象占用内存大小+...,当累计占用内存大小超过Survivor的50%(这个百分比可以通过-XX:TargetSurvivorRatio指定),剩下分代年龄更大的对象会进入老年代

老年代空间分配担保机制


每次minor gc之前,jvm会判断年轻代所有对象占用的内存大小是否会大于老年代目前可用空间大小.如果大于,查看是否有-XX:-HandlePromotionFailure配置项(1.8后默认开启该配置),如果没有这个配置,会直接触发full gc.如果开启该配置,会再次判断历史每一次minor gc进入老年代的对象的平均大小,是否大于老年代当前可用空间,如果仍然是大于,就会触发full gc.

亿级流量系统jvm参数配置示例

对象内存回收(GC)

判断对象引用状态的两种方式

  • 引用计数法 : 给对象添加一个引用计数器,每有一个地方引用该对象,就给该对象的引用计数器+1.但是目前主流的虚拟机没有使用这个算法的,虽然他的效率比较高,实现简单,但是他很难解决对象之间循环引用的问题.
  • 可达性分析算法 : 找到GC ROOTs,将“GC Roots” 对象作为起点，从这些节点开始向下搜索引用的对象，找到的对象都标记为非垃圾对象，其余未标记的 对象都是垃圾对象

    GC Roots根节点：线程栈的本地变量、静态变量、本地方法栈的变量等等

引用类型

  • java的引用类型一般分为四种：强引用、软引用、弱引用、虚引用
  • 软引用：将对象用SoftReference软引用类型的对象包裹，正常情况不会被回收，但是GC做完后发现释放不出空间存放 新的对象，则会把这些软引用的对象回收掉。软引用可用来实现内存敏感的高速缓存。
  • 弱引用：将对象用WeakReference软引用类型的对象包裹，弱引用跟没引用差不多，GC会直接回收掉，很少用
  • 虚引用：虚引用也称为幽灵引用或者幻影引用，它是最弱的一种引用关系，几乎不用

finalize()方法最终判定对象是否存活

对象在被gc之前会执行finalize()方法,如果在这个方法中将自己赋值给某个类变量或者某个对象的成员变量,就可以逃脱被gc的命运.但是,一个对象的finalize()方法只会执行一次

怎么判断一个类是无用的类

方法区主要回收的是无用的类，那么如何判断一个类是无用的类的呢？
类需要同时满足下面3个条件才能算是 “无用的类” ：

  • 该类所有的实例都已经被回收，也就是 Java 堆中不存在该类的任何实例。
  • 加载该类的 ClassLoader 已经被回收。
  • 该类对应的 java.lang.Class 对象没有在任何地方被引用，无法在任何地方通过反射访问该类的方法。

JVM字节码文件结构深度剖析

反编译命令

javap -verbose User.class

垃圾收集器ParNew&CMS与底层三色标记算法详解

垃圾收集算法

标记整理和标记清除的效率比复制要慢10倍

  1. 复制
  2. 标记清除
  3. 标记整理

垃圾收集器

Serial收集器(-XX:+UseSerialGC -XX:+UseSerialOldGC)

Serial（串行）收集器是最基本、历史最悠久的垃圾收集器了。大家看名字就知道这个收集器是一个单线程收集器了。它 的 “单线程” 的意义不仅仅意味着它只会使用一条垃圾收集线程去完成垃圾收集工作，更重要的是它在进行垃圾收集工 作的时候必须暂停其他所有的工作线程（ "Stop The World" ），直到它收集结束。 新生代采用复制算法，老年代采用标记-整理算法。

Parallel Scavenge收集器(-XX:+UseParallelGC(年轻代),-XX:+UseParallelOldGC(老年代))

Parallel收集器其实就是Serial收集器的多线程版本，除了使用多线程进行垃圾收集外，其余行为（控制参数、收集算 法、回收策略等等）和Serial收集器类似。默认的收集线程数跟cpu核数相同，当然也可以用参数(- XX:ParallelGCThreads)指定收集线程数，但是一般不推荐修改。 Parallel Scavenge收集器关注点是吞吐量（高效率的利用CPU）。CMS等垃圾收集器的关注点更多的是用户线程的停 顿时间（提高用户体验）。所谓吞吐量就是CPU中用于运行用户代码的时间与CPU总消耗时间的比值。 Parallel
Scavenge收集器提供了很多参数供用户找到最合适的停顿时间或最大吞吐量，如果对于收集器运作不太了解的话，可以 选择把内存管理优化交给虚拟机去完成也是一个不错的选择。 新生代采用复制算法，老年代采用标记-整理算法。
Parallel Old收集器是Parallel Scavenge收集器的老年代版本。使用多线程和“标记-整理”算法。在注重吞吐量以及 CPU资源的场合，都可以优先考虑 Parallel Scavenge收集器和Parallel Old收集器(JDK8默认的新生代和老年代收集 器)。

ParNew收集器(-XX:+UseParNewGC)

ParNew收集器其实跟Parallel收集器很类似，区别主要在于它可以和CMS收集器配合使用。 新生代采用复制算法，老年代采用标记-整理算法。
它是许多运行在Server模式下的虚拟机的首要选择，除了Serial收集器外，只有它能与CMS收集器（真正意义上的并发收 集器，后面会介绍到）配合工作。

CMS收集器(-XX:+UseConcMarkSweepGC(old))

CMS（Concurrent Mark Sweep）收集器是一种以获取最短回收停顿时间为目标的收集器。它非常符合在注重用户体 验的应用上使用，它是HotSpot虚拟机第一款真正意义上的并发收集器，它第一次实现了让垃圾收集线程与用户线程 （基本上）同时工作。 从名字中的Mark Sweep这两个词可以看出，CMS收集器是一种 “标记-清除”算法实现的，它的运作过程相比于前面 几种垃圾收集器来说更加复杂一些。整个过程分为四个步骤：

  • 初始标记： 暂停所有的其他线程(STW)，并记录下gc roots直接能引用的对象，速度很快。
  • 并发标记： 并发标记阶段就是从GC Roots的直接关联对象开始遍历整个对象图的过程， 这个过程耗时较长但 是不需要停顿用户线程， 可以与垃圾收集线程一起并发运行。因为用户程序继续运行，可能会有导致已经标记过的对象状态发生改变。
  • 重新标记： 重新标记阶段就是为了修正并发标记期间因为用户程序继续运行而导致标记产生变动的那一部分对 象的标记记录，这个阶段的停顿时间一般会比初始标记阶段的时间稍长，远远比并发标记阶段时间短。主要用到三色标记里的增量更新算法(见下面详解)做重新标记。
  • 并发清理： 开启用户线程，同时GC线程开始对未标记的区域做清扫。这个阶段如果有新增对象会被标记为黑 色不做任何处理(见下面三色标记算法详解)。
  • 并发重置：重置本次GC过程中的标记数据。

从它的名字就可以看出它是一款优秀的垃圾收集器，主要优点：并发收集、低停顿。但是它有下面几个明显的缺点：

  • 对CPU资源敏感（会和服务抢资源）；
  • 无法处理浮动垃圾(在并发标记和并发清理阶段又产生垃圾，这种浮动垃圾只能等到下一次gc再清理了)； 它使用的回收算法-“标记-清除”算法会导致收集结束时会有大量空间碎片产生，当然通过参数- XX:+UseCMSCompactAtFullCollection可以让jvm在执行完标记清除后再做整理
  • 执行过程中的不确定性，会存在上一次垃圾回收还没执行完，然后垃圾回收又被触发的情况，特别是在并 发标记和并发清理阶段会出现，一边回收，系统一边运行，也许没回收完就再次触发full gc，也就是"concurrent mode failure"，此时会进入stop the world，用serial old垃圾收集器来回收

CMS的相关核心参数

  1. -XX:+UseConcMarkSweepGC：启用cms
  2. -XX:ConcGCThreads：并发的GC线程数
  3. -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection：FullGC之后做压缩整理（减少碎片）
  4. -XX:CMSFullGCsBeforeCompaction：多少次FullGC之后压缩一次，默认是0，代表每次FullGC后都会压缩一 次
  5. -XX:CMSInitiatingOccupancyFraction: 当老年代使用达到该比例时会触发FullGC（默认是92，这是百分比）
  6. -XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly：只使用设定的回收阈值(-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction设 定的值)，如果不指定，JVM仅在第一次使用设定值，后续则会自动调整
  7. -XX:+CMSScavengeBeforeRemark：在CMS GC前启动一次minor gc，目的在于减少老年代对年轻代的引 用，降低CMS GC的标记阶段时的开销，一般CMS的GC耗时 80%都在标记阶段
  8. -XX:+CMSParallellnitialMarkEnabled：表示在初始标记的时候多线程执行，缩短STW
  9. -XX:+CMSParallelRemarkEnabled：在重新标记的时候多线程执行，缩短STW;

G1

G1 (Garbage-First)是一款面向服务器的垃圾收集器,主要针对配备多颗处理器及大容量内存的机器. 以极高概率满足GC 停顿时间要求的同时,还具备高吞吐量性能特征.

G1将Java堆划分为多个大小相等的独立区域（Region），JVM目标是不超过2048个Region(JVM源码里TARGET_REGION_NUMBER 定义)，实际可以超过该值，但是不推荐。
一般Region大小等于堆大小除以2048，比如堆大小为4096M，则Region大小为2M，当然也可以用参数"-XX:G1HeapRegionSize"手动指定Region大小，但是推荐默认的计算方式。
G1保留了年轻代和老年代的概念，但不再是物理隔阂了，它们都是（可以不连续）Region的集合。
默认年轻代对堆内存的占比是5%，如果堆大小为4096M，那么年轻代占据200MB左右的内存，对应大概是100个Region，可以通过“-XX:G1NewSizePercent”设置新生代初始占比，在系统运行中，JVM会不停的给年轻代增加更多的Region，但是最多新生代的占比不会超过60%，可以通过“-XX:G1MaxNewSizePercent”调整。年轻代中的Eden和Survivor对应的region也跟之前一样，默认8:1:1，假设年轻代现在有1000个region，eden区对应800个，s0对应100个，s1对应100个。
一个Region可能之前是年轻代，如果Region进行了垃圾回收，之后可能又会变成老年代，也就是说Region的区域功能可能会动态变化。

G1垃圾收集器对于对象什么时候会转移到老年代跟之前讲过的原则一样，唯一不同的是对大对象的处理，G1有专门分配大对象的Region叫Humongous区，而不是让大对象直接进入老年代的Region中。在G1中，大对象的判定规则就是一个大对象超过了一个Region大小的50%，比如按照上面算的，每个Region是2M，只要一个大对象超过了1M，就会被放入Humongous中，而且一个大对象如果太大，可能会横跨多个Region来存放。
Humongous区专门存放短期巨型对象，不用直接进老年代，可以节约老年代的空间，避免因为老年代空间不够的GC开销。
Full GC的时候除了收集年轻代和老年代之外，也会将Humongous区一并回收。
G1收集器一次GC(主要值Mixed GC)的运作过程大致分为以下几个步骤：

  • 初始标记（initial mark，STW）：暂停所有的其他线程，并记录下gc roots直接能引用的对象，速度很快 ；
  • 并发标记（Concurrent Marking）：同CMS的并发标记
  • 最终标记（Remark，STW）：同CMS的重新标记
  • 筛选回收（Cleanup，STW）：筛选回收阶段首先对各个Region的回收价值和成本进行排序，根据用户所期望的GC停顿STW时间(可以用JVM参数 -XX:MaxGCPauseMillis指定)来制定回收计划，比如说老年代此时有1000个Region都满了，但是因为根据预期停顿时间，本次垃圾回收可能只能停顿200毫秒，那么通过之前回收成本计算得知，可能回收其中800个Region刚好需要200ms，那么就只会回收800个Region(Collection Set，要回收的集合)，尽量把GC导致的停顿时间控制在我们指定的范围内。这个阶段其实也可以做到与用户程序一起并发执行，但是因为只回收一部分Region，时间是用户可控制的，而且停顿用户线程将大幅提高收集效率。不管是年轻代或是老年代，回收算法主要用的是复制算法，将一个region中的存活对象复制到另一个region中，这种不会像CMS那样回收完因为有很多内存碎片还需要整理一次，G1采用复制算法回收几乎不会有太多内存碎片。(注意：CMS回收阶段是跟用户线程一起并发执行的，G1因为内部实现太复杂暂时没实现并发回收，不过到了ZGC，Shenandoah就实现了并发收集，Shenandoah可以看成是G1的升级版本)

    G1收集器在后台维护了一个优先列表，每次根据允许的收集时间，优先选择回收价值最大的Region(这也就是它的名字Garbage-First的由来)，比如一个Region花200ms能回收10M垃圾，另外一个Region花50ms能回收20M垃圾，在回收时间有限情况下，G1当然会优先选择后面这个Region回收。这种使用Region划分内存空间以及有优先级的区域回收方式，保证了G1收集器在有限时间内可以尽可能高的收集效率。

被视为JDK1.7以上版本Java虚拟机的一个重要进化特征。它具备以下特点：

  • 并行与并发：G1能充分利用CPU、多核环境下的硬件优势，使用多个CPU（CPU或者CPU核心）来缩短Stop-The-World停顿时间。部分其他收集器原本需要停顿Java线程来执行GC动作，G1收集器仍然可以通过并发的方式让java程序继续执行。
  • 分代收集：虽然G1可以不需要其他收集器配合就能独立管理整个GC堆，但是还是保留了分代的概念。
  • 空间整合：与CMS的“标记--清理”算法不同，G1从整体来看是基于“标记整理”算法实现的收集器；从局部上来看是基于“复制”算法实现的。
  • 可预测的停顿：这是G1相对于CMS的另一个大优势，降低停顿时间是G1 和 CMS 共同的关注点，但G1 除了追求低停顿外，还能建立可预测的停顿时间模型，能让使用者明确指定在一个长度为M毫秒的时间片段(通过参数"-XX:MaxGCPauseMillis"指定)内完成垃圾收集。

G1垃圾收集分类

  1. YoungGC
    YoungGC并不是说现有的Eden区放满了就会马上触发，G1会计算下现在Eden区回收大概要多久时间，如果回收时间远远小于参数 -XX:MaxGCPauseMills 设定的值，那么增加年轻代的region，继续给新对象存放，不会马上做Young GC，直到下一次Eden区放满，G1计算回收时间接近参数 -XX:MaxGCPauseMills 设定的值，那么就会触发Young GC
  2. MixedGC
    不是FullGC，老年代的堆占有率达到参数(-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent)设定的值则触发，回收所有的Young和部分Old(根据期望的GC停顿时间确定old区垃圾收集的优先顺序)以及大对象区，正常情况G1的垃圾收集是先做MixedGC，主要使用复制算法，需要把各个region中存活的对象拷贝到别的region里去，拷贝过程中如果发现没有足够的空region能够承载拷贝对象就会触发一次Full GC
  3. Full GC
    停止系统程序，然后采用单线程进行标记、清理和压缩整理，好空闲出来一批Region来供下一次MixedGC使用，这个过程是非常耗时的。(Shenandoah优化成多线程收集了)

G1垃圾收集器优化建议

假设参数 -XX:MaxGCPauseMills 设置的值很大，导致系统运行很久才会做年轻代gc，年轻代可能都占用了堆内存的60%了，此时才触发年轻代gc。那么存活下来的对象可能就会很多，此时就会导致Survivor区域放不下那么多的对象，就会进入老年代中。
或者是你年轻代gc过后，存活下来的对象过多，导致进入Survivor区域后触发了动态年龄判定规则，达到了Survivor区域的50%，也会快速导致一些对象进入老年代中。
所以这里核心还是在于调节 -XX:MaxGCPauseMills 这个参数的值，在保证他的年轻代gc别太频繁的同时，还得考虑每次gc过后的存活对象有多少，避免存活对象太多快速进入老年代，频繁触发mixed gc.

什么场景适合使用G1

50%以上的堆被存活对象占用
对象分配和晋升的速度变化非常大
垃圾回收时间特别长，超过1秒
8GB以上的堆内存(建议值)
停顿时间是500ms以内

每秒几十万并发的系统如何优化JVM

Kafka类似的支撑高并发消息系统大家肯定不陌生，对于kafka来说，每秒处理几万甚至几十万消息时很正常的，一般来说部署kafka需要用大内存机器(比如64G)，也就是说可以给年轻代分配个三四十G的内存用来支撑高并发处理，这里就涉及到一个问题了，我们以前常说的对于eden区的young gc是很快的，这种情况下它的执行还会很快吗？很显然，不可能，因为内存太大，处理还是要花不少时间的，假设三四十G内存回收可能最快也要几秒钟，按kafka这个并发量放满三四十G的eden区可能也就一两分钟吧，那么意味着整个系统每运行一两分钟就会因为young gc卡顿几秒钟没法处理新消息，显然是不行的。那么对于这种情况如何优化了，我们可以使用G1收集器，设置 -XX:MaxGCPauseMills 为50ms，假设50ms能够回收三到四个G内存，然后50ms的卡顿其实完全能够接受，用户几乎无感知，那么整个系统就可以在卡顿几乎无感知的情况下一边处理业务一边收集垃圾。
G1天生就适合这种大内存机器的JVM运行，可以比较完美的解决大内存垃圾回收时间过长的问题。

垃圾收集三色标记算法

  • 黑色： 表示对象已经被垃圾收集器访问过， 且这个对象的所有引用都已经扫描过。 黑色的对象代表已经扫描 过， 它是安全存活的， 如果有其他对象引用指向了黑色对象， 无须重新扫描一遍。 黑色对象不可能直接（不经过 灰色对象） 指向某个白色对象。
  • 灰色： 表示对象已经被垃圾收集器访问过， 但这个对象上至少存在一个引用还没有被扫描过。
  • 白色： 表示对象尚未被垃圾收集器访问过。 显然在可达性分析刚刚开始的阶段， 所有的对象都是白色的， 若 在分析结束的阶段， 仍然是白色的对象， 即代表不可达。

最终会清除白色的对象

会存在的问题

  1. 漏标
    比如上图中, 扫描到B了,但是还没有扫描B下的D对象,这时候其他线程将B、D之间的引用删除,添加A、D之间的引用.此时A已经扫描完毕,不会再扫描AD引用,B下面的对D的引用又被删掉了,此时D就是白色,会被回收.这样A对D的引用就会丢失.
    解决方案:

  • 增量更新
    其他线程新增了AD之间的引用,这就是属于引用的增量,jvm会将这些增量记录下来,等到并发标记结束后,重新扫描新增的引用.

  • 原始快照(SATB)
    在上面的例子中,BD的引用在标记之前删掉了,但是如果使用原始快照,与增量更新相反,他记录的是并发过程中删掉的引用.并且在并发标记结束之后,将这些删掉的引用全部标记为黑色,哪怕会出现多标的情况.

增量更新和原始快照记录引用都是通过写屏障实现的,类似于spring中的aop.原始快照会产生浮动垃圾,但是效率比增量更新要高

  1. 多标(浮动垃圾)
    也就是本来应该回收的对象被标记成为灰色或者黑色(上面原始快照就可能会出现这种情况),这样就会产生浮动垃圾,等待下一轮gc即可.

jvm指令汇总

大部分指令“+”开头表示开启,“-”开头表示关闭
设定是否要为每个线程分配单独的空间来存放对象(是否开启TLAB)默认开启

­XX:+PrintGCDetails

­XX:+UseTLAB

指定TLAB大小

­XX:TLABSize

开启/关闭指针压缩(默认开启)

­XX:+UseCompressedOops

开启/关闭逃逸分析参数(默认开启)

-XX:+DoEscapeAnalysis

开启/关闭标量替换

-XX:+EliminateAllocations

Eden与Survivor区比例自动调整(默认开启)

-XX:+UseAdaptiveSizePolicy

设置大对象的标准大小(即多大算大对象,大对象会直接进入老年代)

-XX:PretenureSizeThreshold=1000000 (单位是字节)
注:这个参数只在Serial和ParNew两个收集器下有效

指定动态年龄判断对象占用Survivor区的百分比

-XX:TargetSurvivorRatio

设置分代年龄多大会进老年代

-XX:MaxTenuringThreshold

G1收集器参数设置

  -XX:+UseG1GC:使用G1收集器
  -XX:ParallelGCThreads:指定GC工作的线程数量
  -XX:G1HeapRegionSize:指定分区大小(1MB~32MB，且必须是2的N次幂)，默认将整堆划分为2048个分区
  -XX:MaxGCPauseMillis:目标暂停时间(默认200ms)
  -XX:G1NewSizePercent:新生代内存初始空间(默认整堆5%，值配置整数，默认就是百分比)
  -XX:G1MaxNewSizePercent:新生代内存最大空间
  -XX:TargetSurvivorRatio:Survivor区的填充容量(默认50%)，Survivor区域里的一批对象(年龄1+年龄2+年龄n的多个年龄对象)总和超过了Survivor区域的50%，此时就会把年龄n(含)以上的对象都放入老年代
  -XX:MaxTenuringThreshold:最大年龄阈值(默认15)
  -XX:InitiatingHeapOccupancyPercent:老年代占用空间达到整堆内存阈值(默认45%)，则执行新生代和老年代的混合收集(MixedGC)，比如我们之前说的堆默认有2048个region，如果有接近1000个region都是老年代的region，则可能就要触发MixedGC了
 -XX:G1MixedGCLiveThresholdPercent(默认85%)  region中的存活对象低于这个值时才会回收该region，如果超过这个值，存活对象过多，回收的的意义不大。
  -XX:G1MixedGCCountTarget:在一次回收过程中指定做几次筛选回收(默认8次)，在最后一个筛选回收阶段可以回收一会，然后暂停回收，恢复系统运行，一会再开始回收，这样可以让系统不至于单次停顿时间过长。
  -XX:G1HeapWastePercent(默认5%): gc过程中空出来的region是否充足阈值，在混合回收的时候，对Region回收都是基于复制算法进行的，都是把要回收的Region里的存活对象放入其他Region，然后这个Region中的垃圾对象全部清理掉，这样的话在回收过程就会不断空出来新的Region，一旦空闲出来的Region数量达到了堆内存的5%，此时就会立即停止混合回收，意味着本次混合回收就结束了。
posted @ 2023-02-19 20:42  MorningBell  阅读(217)  评论(0)  编辑  收藏  举报