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JVM GC

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GC

  • 引用计数算法，记录对象被引用的次数。
  • 可达性分析算法，通过一系列的“GC Roots” 根对象作为开始节点集，根据引用关系向下搜索，如果某个对象到 GC Roots 间没有任何引用链相连，表明对象不可达。

引用的概念

  • 强引用，普遍的引用赋值。
  • 软引用，在程序将要内存溢出的时候可以进行回收，回收后内存依然不够时则抛出异常。
  • 弱引用，生存周期为下一次垃圾回收为止。
  • 虚引用，被垃圾回收时触发一次系统通知。

垃圾收集算法 - 分代收集理论

  • 内存区域
    • 新生代
    • 老年代
    • 永久代（元空间、方法区）
  • 回收类型
    • 新生代收集
    • 老年代收集
    • 整堆收集
  • 回收算法
    • 标记 - 清除算法：将垃圾对象标记清除。容易造成内存空间碎片化，大对象申请问题，可能触发下一次垃圾收集动作。
    • 标记 - 复制算法：半区复制，浪费空间。新生代 eden 空间、两块 survivor 空间，比例是 8:1，每次只使用 Eden空间和一块survivor空间，进行垃圾回收时会将存活对象复制到另一块 survivor 空间，然后清理掉已经用过的 Eden 空间和 survivor 空间，这样整个新生代利用了 90% 的空间。当一次垃圾回收的存活对象超过一个surivor空间时会通过分配担保机制使用老年代空间。
    • 标记 - 整理算法：清除后将所有存活对象向内存空间一端移动。

经典垃圾收集器

https://juejin.im/post/5e197cc0e51d451c774dc56f

Java8 GC 默认使用的是 Parallel Scavenge (新生代) 和 Parallel Old (老年代)。

GC 日志

在启动命令中增加 -XX:+PrintGCDetails 输出详细GC日志。

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/**
 * VM Args: -verbose:gc -Xms20M -Xmx20M -Xmn10M -XX:+PrintGCDetails -XX:SurvivorRatio=8
 * 堆内存溢出
 */
public class JvmDemo1 {

    public static void main(String[] args) {
        Random random = new Random();
        List<Long> list = new ArrayList<>();
        while (true) {
            list.add(random.nextLong());
        }
    }
}
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[GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 8097K->1008K(9216K)] 11954K->10351K(19456K), 0.0091685 secs] [Times: user=0.02 sys=0.01, real=0.01 secs] 

[Full GC (Ergonomics) [PSYoungGen: 1008K->495K(9216K)] [ParOldGen: 9343K->9793K(10240K)] 10351K->10288K(19456K), [Metaspace: 3224K->3224K(1056768K)], 0.1013312 secs] [Times: user=0.16 sys=0.00, real=0.10 secs]

GC：表明进行了一次垃圾回收，前面没有Full修饰，表明这是一次Minor GC ,注意它不表示只GC新生代，并且现有的不管是新生代还是老年代都会STW。 Allocation Failure：表明本次引起GC的原因是因为在年轻代中没有足够的空间能够存储新的数据了。

JVM

JVM 堆栈配置参数

jps 查看 JVM 进程启动参数

默认元空间大小128M，最大元空间大小256M，初始化堆大小2G，最大堆大小5G，新生代512M，每个线程分配内存大小1M。eden空间和survivor空间的分配比率8:2，使用标记复制算法。

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root@xxx:/usr/lib/jvm/java-8-oracle/bin# ./jps -v
1 xxx.jar -XX:MetaspaceSize=128m -XX:MaxMetaspaceSize=256m -Xms2048m -Xmx5048m -Xmn512m -Xss1024k -XX:SurvivorRatio=8 -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:+PrintGCDetails

jmap 生成堆快照

format 指定输出格式，live 指明是活着的对象，file 指定文件名。方便后面通过分析工具分析。

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jmap -dump:live,format=b,file=dump.hprof pid

jstat 查看 JVM 进程已使用空间百分比

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root@xxx:/usr/lib/jvm/java-8-oracle/bin# ./jstat -gcutil 1
  S0 S1 E O M CCS YGC YGCT FGC FGCT GCT
  0.00 72.37 40.12 3.59 96.52 94.68 113 4.433 0 0.000 4.433

S0 survivo0
S1 survivo1
E Eden空间
O 老年代
M 元空间使用率
CCS 压缩使用比例
YGC 新生代 GC 次数
YGCT 新生代 GC 耗时
FGC Full GC 次数
FGCT Full GC 耗时
GCT GC 耗时

jmap 查看进程堆的详细信息

jmap -heap pid

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Attaching to process ID 3764, please wait...
Debugger attached successfully.
Server compiler detected.
JVM version is 25.171-b11

using thread-local object allocation.
Parallel GC with 8 thread(s) //采用Parallel GC 

Heap Configuration:
   MinHeapFreeRatio = 0 //JVM最小空闲比率 可由-XX:MinHeapFreeRatio=<n>参数设置， jvm heap 在使用率小于 n 时 ,heap 进行收缩
   MaxHeapFreeRatio = 100 //JVM最大空闲比率 可由-XX:MaxHeapFreeRatio=<n>参数设置， jvm heap 在使用率大于 n 时 ,heap 进行扩张 
   MaxHeapSize = 2095054848 (1998.0MB) //JVM堆的最大大小 可由-XX:MaxHeapSize=<n>参数设置
   NewSize = 44040192 (42.0MB) //JVM新生代的默认大小 可由-XX:NewSize=<n>参数设置
   MaxNewSize = 698351616 (666.0MB) //JVM新生代的最大大小 可由-XX:MaxNewSize=<n>参数设置
   OldSize = 88080384 (84.0MB) //JVM老生代的默认大小 可由-XX:OldSize=<n>参数设置 
   NewRatio = 2 //新生代：老生代（的大小）=1:2 可由-XX:NewRatio=<n>参数指定New Generation与Old Generation heap size的比例。
   SurvivorRatio = 8 //survivor:eden = 1:8,即survivor space是新生代大小的1/(8+2)[因为有两个survivor区域] 可由-XX:SurvivorRatio=<n>参数设置
   MetaspaceSize = 21807104 (20.796875MB) //元空间的默认大小，超过此值就会触发Full GC 可由-XX:MetaspaceSize=<n>参数设置
   CompressedClassSpaceSize = 1073741824 (1024.0MB) //类指针压缩空间的默认大小 可由-XX:CompressedClassSpaceSize=<n>参数设置
   MaxMetaspaceSize = 17592186044415 MB //元空间的最大大小 可由-XX:MaxMetaspaceSize=<n>参数设置
   G1HeapRegionSize = 0 (0.0MB) //使用G1垃圾收集器的时候，堆被分割的大小 可由-XX:G1HeapRegionSize=<n>参数设置

Heap Usage:
PS Young Generation //新生代区域分配情况
Eden Space: //Eden区域分配情况
   capacity = 89653248 (85.5MB)
   used = 8946488 (8.532035827636719MB)
   free = 80706760 (76.96796417236328MB)
   9.978989272089729% used
From Space: //其中一个Survivor区域分配情况
   capacity = 42467328 (40.5MB)
   used = 15497496 (14.779563903808594MB)
   free = 26969832 (25.720436096191406MB)
   36.49275037977431% used
To Space: //另一个Survivor区域分配情况
   capacity = 42991616 (41.0MB)
   used = 0 (0.0MB)
   free = 42991616 (41.0MB)
   0.0% used
PS Old Generation //老生代区域分配情况
   capacity = 154664960 (147.5MB)
   used = 98556712 (93.99100494384766MB)
   free = 56108248 (53.508995056152344MB)
   63.722715216167906% used

1819 interned Strings occupying 163384 bytes.

JVM调优

目的：对JVM内存的系统级的调优主要的目的是减少GC的频率和Full GC的次数，减少系统停顿时间。

步骤：

  1. 监控GC状态
  2. 生成 dump 文件
  3. 分析dump 文件（MAT 工具）
  4. 分析判断是否需要进行优化
    • Minor GC执行时间超过50ms；
    • Minor GC执行频繁，约10秒内一次；
    • Full GC执行时间超过1s；
    • Full GC执行频繁，高于10分钟1次；
  5. 调整GC类型和内存分配
  6. 不断分析调整

可视化分析工具 MAT

https://blog.csdn.net/wwlwwy89/article/details/74330544

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