JVM实战-G1参数调优
G1简介
G1收集器，全称Garbage-First Garbage Collector，在JDK1.7中引入，从JAVA 9开始是默认的GC算法，也可以通过-XX:+UseG1GC参数来启用。
G1收集器有分区概念，是工作在堆内不同分区上的收集器。G1的分区既可以是年轻代也可以是老年代，同一个代的分区不需要连续。G1对Region的回收是基于复制算法进行的：将一个Region内的存活对象放入另一个Region中，再把这个Region的垃圾对象给清理掉，这样就不会产生内存碎片。
在运行过程中，G1收集器会调整新生代和老年代的Region数量，主要是通过adapt代的大小来调整对象晋升的速度和年龄，从而达到为收集器设置的暂停时间目标，因此不建议手动设置新生代和老年代的大小，只要设置整个堆的大小即可。
G1可以解决的场景包括：
堆大小可达数十 GB 或更大，超过 50% 的 Java 堆被实时数据占用。
对象分配和提升的速率可能会随时间而显著变化。
堆中存在大量碎片。
可预测的暂停时间目标目标不超过几百毫秒，避免长时间的垃圾回收暂停。
G1是设计用来取代CMS的，与CMS相比，G1有以下优势：
超大堆的表现更出色（CMS的STW时间会过长）
配置更少（G1具备一定的弹性调整能力）
在预测停顿时间上更稳定（CMS是全局扫描标记，G1是针对分区）
避免了CMS的垃圾碎片（G1是针对分区，使用复制算法）
G1相关参数配置
#使用G1垃圾收集器，在低延迟和高吞吐间寻找平衡，可以调整最大停止时间，设置新生代大小来提高吞吐量
-XX:+UseG1GC
#堆内存，示例设置最大最小值为4g，对于G1，一般建议2g以上。注意设定Xms=Xmx，防止发生扩容、缩容
-Xms4g -Xmx4g
#配置元空间初始256m、最大256m。不配置的话，元空间会不受限地占用物理机内存
-XX:MetaspaceSize=256m -XX:MaxMetaspaceSize=256m
#设置最大暂停时间，默认200ms。G1收集回收器将堆进行分区，划分为一个个的区域，每次收集的时候，只收集其中几个区域，以此来控制垃圾回收产生一次停顿时间。
#暂停时间只是一个目标，并不能总是得到满足，G1会逐步调整到最佳状态。但若暂停时间设置的太短，就会导致出现G1跟不上垃圾产生的速度，最终退化成Full GC。
#在极端环境（如要求业务接口需要快速返回结果）下可尝试设置20ms以下，此时建议：精简下应用服务（减少实例的产生）、升级高版本jdk（17）、做好压测、长期关注。
-XX:MaxGCPauseMillis=100
#指定Region大小，必须是2次幂，最大是32m，具体取值有1MB、2MB、4MB、8MB、16MB、32MB。注意当对象占用内存超过Region的一半时将被视为大对象，被分配到Humongous区域
#可以预估应用服务的对象大小，确定Region大小。如果没有大对象的场景，则可尝试配置2m、1m，使单个Region能被快速回收
#该配置非必填，不声明时，Region大小等于堆大小除以2048
-XX:G1HeapRegionSize=2m
#针对混合回收回收的参数：混合回收不仅针对老年代，还有新生代和大对象
#老年代Region触发混合GC的占比，默认值是45，也就是说老年代占据了堆内存45%的Region的时，会触发混合GC。该值一般不需要调整，这样可以让JVM内存占用维持在50%左右
-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent=45
#混合回收阶段会执行8次（默认值），一次只回收掉部分Region，然后系统继续运行一小段时间，之后再继续混合回收，重复8轮。混合回收通过间断操作，可以把每次的回收时间控制在指定的停顿时间之内，最终也达到了垃圾清理的效果。
-XX:G1MixedGCCountTarget=8
#混合回收整理出来的空闲空间占heap的5%时（默认值），终止本次回收
-XX:G1HeapWastePercent=5
#如果一个Region中的存活对象大于Region大小的85%的话（默认值），就不去回收这个Region
-XX:G1MixedGCLiveThresholdPercent=85
#设置新生代大小，默认5%，默认最大60%。在运行过程中，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G1MaxNewSizePercent值
#年轻代中的Eden和Survivor对应的region也跟之前 一样，默认8:1:1，例如年轻代现在有1000个region，eden区对应800个，s0对应100个，s1对应 100个
#理论上，不同的应用、不同的CPU硬件资源，都会有不同的最优值，但区别不会太大。通过实践总结，调整该值的收益远不如调整其他参数（如上面提到的几个）
-XX:G1NewSizePercent=5 -XX:G1MaxNewSizePercent=60
#gc日志打印到执行日志文件
-Xloggc:/data/server/${app}/gc.log
-XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCDateStamps -XX:+PrintGCApplicationStoppedTime
#可以生成更详细的Survivor空间占用日志，开发环境调试用
-XX:+PrintAdaptiveSizePolicy
#在控制台输出GC情况，一般是本地调试用。（上线后是后台运行，不关注控制台日志）
-verbose:gc
#开启远程debug，开发环境、测试环境可考虑配置
-Xdebug -Xrunjdwp:transport=dt_socket,address=9555,server=y,suspend=n
#spring相关，指定加载配置文件
--spring.config.location=classpath:/,classpath:/config/,file:./,file:./config/,file:/home/mall-job/conf/
示例1、高并发系统jvm参数配置
-Xms8g -Xmx8g
-XX:+UseG1GC -XX:MaxGCPauseMillis=100 -XX:G1HeapRegionSize=8m -XX:G1MixedGCCountTarget=8
-Xloggc:/data/server/${app}/gc.log -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCDateStamps -XX:+PrintGCApplicationStoppedTime
示例2、高响应系统jvm参数配置示例（尽量提高业务吞吐量），核心思想：通过控制Region的大小，从而加快单个Region的回收耗时
-Xms2g -Xmx2g
-XX:+UseG1GC -XX:MaxGCPauseMillis=20 -XX:G1HeapRegionSize=1m -XX:G1MixedGCCountTarget=10
-Xloggc:/data/server/${app}/gc.log -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCDateStamps -XX:+PrintGCApplicationStoppedTime
备注：其他JVM参数（-XX）
#新时代E区和S区比例，默认8:1:1。一般来说，不需要调整
-XX:SurvivorRatio=8
#异常场景相关参数
-XX:ErrorFile=文件 设置错误日志路径 -XX:ErrorFile=./hs_err_pid%p.log %p为当前进程号
-XX:OnError=命令 错误发生时执行命令 -XX:OnError="gcore %p;dbx - %p"
-XX:OnOutOfMemoryError=命令 内存溢出时执行命令
-XX:MaxDirectMemorySize=size 设置直接内存最大值 -XX:MaxDirectMemorySize=100m 默认为0 当直接内存达到设置的最大值会FullGC
-XX:ObjectAlignmentInBytes=alignment 设置java对象的内存对齐，默认是8字节
-XX:ThreadStackSize 设置线程栈大小 -XX:ThreadStackSize=1m = -Xss
-XX:-UseBiasedLocking 禁用偏向锁 默认开启，不禁用 如果使用的是大量的没有竞争的同步，使用偏向锁会提升性能
-XX:-UseCompressedOops 禁用压缩指针堆内存小于32G时默认开启 开启后，对象引用是32位而不是64位，可以提升性能。只有64位的jvm才生效
-XX:+DoEscapeAnalysis 开启逃逸分析 默认开启
-XX:+Inline 开启方法内联 默认开启
-XX:InlineSmallCode=大小 设置应内联的已编译方法的最大代码大小，只有小于此数值的才会内联 默认1000字节
-XX:MaxInlineSize=大小 设置要内联方法的最大字节码大小 默认35字节
-XX:+OptimizeStringConcat 开启字符串连接优化 默认开启
-XX:+PrintInlining 打印方法内联 默认关闭，需和-XX:+UnlockDiagnosticVMOptions 一起使用
-XX:-TieredCompilation 关闭分层编译 默认开启
-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError OOM时堆内存dump到当前目录
-XX:HeapDumpPath=路径 设置堆内存dump的路径 -XX:HeapDumpPath=/var/java_pid%p.hprof
-XX:+UnlockDiagnosticVMOptions 开启jvm诊断功能选项
#垃圾回收相关参数
-XX:+AggressiveHeap 开启堆最优化设置 默认关闭
-XX:+CMSClassUnloadingEnabled 当使用CMS垃圾收集器时，允许类卸载 默认开启
-XX:CMSExpAvgFactor=percent 指定垃圾收集消耗的时间百分比 默认这个数是25%，就是25
-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=percent 设置CMS回收开始的老年代百分比 默认-1，任何的负值表示会使用-XX:CMSTriggerRatio选项来定义这个百分比数
-XX:+CMSScavengeBeforeRemark 在CMS重新标记之前执行ygc操作 默认关闭 在remark时间过长时可以开启；开启减少remark的STW时间
-XX:CMSTriggerRatio=percent 设置CMS开始的百分比 默认80，((100 - MinHeapFreeRatio) + (double)( CMSTriggerRatio * MinHeapFreeRatio) / 100.0) / 100.0=92%
-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection 在FULL GC的时候，对年老代的压缩
-XX:CMSFullGCsBeforeCompaction=0 上面配置开启的情况下,这里设置多少次Full GC后,对年老代进行压缩，
-XX:MinHeapFreeRatio=percent GC之后堆内存最小剩余百分比，如果小于此值，则自动扩容 默认40%
-XX:MaxHeapFreeRatio=percent GC之后堆内存最大剩余百分比，如果小于此值，则自动缩容 默认70%
-XX:ParallelGCThreads=threads 设置Parallel GC的线程数 默认根据cpu个数，<=8,则使用8个，>8个3+5N/81台服务器只有1个jvm时使用默认值较好，如果有n个jvm，cpu个数 / n比较合适
-XX:ConcGCThreads=个数 并发GC的线程数 默认值取决于cpu个数 ConcGCThreads = (ParallelGCThreads + 3)/4
-XX:+DisableExplicitGC 使System.gc()显式gc失效 默认不开启，
-XX:G1HeapRegionSize=size 当使用G1收集器时，设置java堆被分割的region大小 1M~32M默认根据堆内存最优化设置
-XX:+G1PrintHeapRegions 打印G1收集器收集的区域 默认关闭
-XX:G1ReservePercent=percent 设置堆内存保留大小，以防晋升失败 0~50 默认10%
-XX:InitialHeapSize=size 堆初始大小 =-Xms
-XX:MaxHeapSize=size 堆最大大小 =-Xmx
-XX:InitialSurvivorRatio=ratio 设置伊甸园区和幸存区初始比例 默认为8:1
-XX:SurvivorRatio=ratio 设置伊甸园区和幸存区比例 默认为8:1 8:1:1
-XX:TargetSurvivorRatio YGC之后，幸存区期望百分比 默认 50%
-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent=percent 堆占用达到多少开始并发垃圾回收 只有并发垃圾回收器生效
-XX:MaxGCPauseMillis=time GC最大暂停时间 ms 默认没有最大暂停时间
-XX:MetaspaceSize=size 元空间多次扩容后超过此值就会full gc 默认大约20M 元空间使用本地内存。 尽量设置足够，避免因为这个区域内存不够引发Full GC
-XX:MaxMetaspaceSize=size 设置元空间最大大小 默认不限制 建议和MetaspaceSize一样大，一般256M
-XX:NewSize=size 设置年轻代初始大小 建议年轻代占堆大小的1/4 ~ 1/2
-XX:MaxNewSize=size 设置年轻代最大大小 默认根据最大效能分配
-XX:MaxTenuringThreshold=threshold 最大晋升年龄，从年轻代到老年代 默认：15 - 并行回收器 6 - CMS
-XX:NewRatio=ratio 设置老年代和新生代比例 默认2 老年代 : （伊甸园 + 2个幸存区）
-XX:+PrintGC 打印GC信息 默认关闭
-XX:+PrintGCDetails 打印GC详细信息 默认关闭
-XX:+PrintTenuringDistribution 打印晋升分配
-XX:+ScavengeBeforeFullGC Full gc之前先ygc 默认开启
-XX:+UseTLAB 年轻代使用线程局部缓存 默认开启 效率高
-XX:TLABSize=size 设置初始化thread-local allocation buffer (TLAB)大小
-XX:+UseAdaptiveSizePolicy JDK 1.8 默认使用 UseParallelGC 垃圾回收器，该垃圾回收器默认启动了 AdaptiveSizePolicy
-XX:+UseParallelGC 年轻代使用并行回收器
-XX:+UseParallelOldGC 老年代使用并行回收器
-XX:+UseParNewGC 为配置CMS，年轻代使用ParNew回收器，CMS会默认开启
-XX:+UseConcMarkSweepGC 使用CMS回收器
-XX:+UseG1GC 使用G1回收器
-XX:+UseGCOverheadLimit 限制GC的运行时间，通过统计GC时间来预测是否要OOM了，提前抛出异常，防止OOM发生 并行/并发回收器在GC回收时间过长时会抛出OutOfMemroyError。过长的定义是，超过98%的时间用来做GC并且回收了不到2%的堆内存。用来避免内存过小造成应用不能正常工作
-XX:+UseStringDeduplication 开启字符串去重 G1回收器生效
-XX:AutoBoxCacheMax=20000 加大Integer Cache
-XX:+PrintPromotionFailure 知道是多大的新生代对象晋升到老生代失败从而引发Full GC时的。
补充：G1工作过程简述
G1的垃圾回收流程主要是从新生代回收开始，新生代回收与并发标记再到混合回收，因此G1的垃圾回收也有阶段性的特点。
G1 Yong Collection
当Eden区域装满时会触发新生代的GC，系统会进入“Stop the World”状态，然后将标记存活的对象移动至Survivor区，达到晋升年龄的就晋升到老年代区域，然后清空原区域（不过这里可没有年轻代复制算法中两个Survivor的交换过程）。
此时G1 会选择把所有的年轻代区域加入回收集合中，但是为了满足用户停顿时间的配置，在每次GC后会调整这个最大年轻代区域的数量，每次回收的区域数量可能是变化的。
G1 Yong Collection + Concunrrent Mark
当G1新生代垃圾回收结束后，紧接着开始进入并发标记阶段：从GC Root开始对堆中对象进行可达性分析，递归扫描整个堆里的对象图，找出要回收的对象，这阶段耗时较长，但可与用户程序并发执行。
G1 Mixed Collection
当老年代的大小占据了堆内存的45%的Region时（-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent的默认值是45%），此时就会触发一个新生代和老年代的混合回收阶段，对E S 0 H区进行全面回收。
Full GC
当在进行混合回收的过程中，由于无论是新生代还是老年代都是基于复制算法进行的，都需要将各个Region中的存活对象拷贝到别的Region中，此时如果一旦出现拷贝的过程中发现没有空闲的Region可以进行存储了，就会触发一次失败！那么这个时候系统会立马切换为我们的Seiral收集器进行单线程的标记、清理和压缩整理，该过程就变得非常的慢了！
G1垃圾回收器的单次回收过程可以分为以下四个步骤：
初始标记（initial mark），标记了从GC Root开始直接关联可达的对象。STW（Stop the World）执行。
并发标记（concurrent marking），和用户线程并发执行，从GC Root开始对堆中对象进行可达性分析，递归扫描整个堆里的对象图，找出要回收的对象
最终标记（Remark），STW，标记再并发标记过程中产生的垃圾。
筛选回收（Live Data Counting And Evacuation），制定回收计划，选择多个Region 构成回收集，把回收集中Region的存活对象复制到空的Region中，再清理掉整个旧 Region的全部空间。需要STW。
