JVM调优总结（三）-分代垃圾回收详述（转载）

为何要分代

    分代的垃圾回收策略，是基于这样一个事实：不一样的对象的生命周期是不同的。所以，不一样生命周期的对象能够采起不一样的收集方式，以便提升回收效率。

 

    在Java程序运行的过程当中，会产生大量的对象，其中有些对象是与业务信息相关，好比Http请求中的Session对象、线程、Socket链接，这类对象跟业务直接挂钩，所以生命周期比较长。可是还有一些对象，主要是程序运行过程当中生成的临时变量，这些对象生命周期会比较短，好比：String对象，因为其不变类的特性，系统会产生大量的这些对象，有些对象甚至只用一次便可回收。

 

    试想，在不进行对象存活时间区分的状况下，每次垃圾回收都是对整个堆空间进行回收，花费时间相对会长，同时，由于每次回收都须要遍历全部存活对象，但实际上，对于生命周期长的对象而言，这种遍历是没有效果的，由于可能进行了不少次遍历，可是他们依旧存在。所以，分代垃圾回收采用分治的思想，进行代的划分，把不一样生命周期的对象放在不一样代上，不一样代上采用最适合它的垃圾回收方式进行回收。

 

如何分代

 

如图所示：

 

    虚拟机中的共划分为三个代：年轻代（Young Generation）、年老点（Old Generation）和持久代（Permanent Generation）。其中持久代主要存放的是Java类的类信息，与垃圾收集要收集的Java对象关系不大。年轻代和年老代的划分是对垃圾收集影响比较大的。

 

 

年轻代:

    全部新生成的对象首先都是放在年轻代的。年轻代的目标就是尽量快速的收集掉那些生命周期短的对象。年轻代分三个区。一个Eden区，两个Survivor区(通常而言)。大部分对象在Eden区中生成。当Eden区满时，还存活的对象将被复制到Survivor区（两个中的一个），当这个Survivor区满时，此区的存活对象将被复制到另一个Survivor区，当这个Survivor去也满了的时候，从第一个Survivor区复制过来的而且此时还存活的对象，将被复制“年老区(Tenured)”。须要注意，Survivor的两个区是对称的，没前后关系，因此同一个区中可能同时存在从Eden复制过来 对象，和从前一个Survivor复制过来的对象，而复制到年老区的只有从第一个Survivor去过来的对象。并且，Survivor区总有一个是空的。同时，根据程序须要，Survivor区是能够配置为多个的（多于两个），这样能够增长对象在年轻代中的存在时间，减小被放到年老代的可能。

 

年老代:

    在年轻代中经历了N次垃圾回收后仍然存活的对象，就会被放到年老代中。所以，能够认为年老代中存放的都是一些生命周期较长的对象。

 

持久代:

    用于存放静态文件，现在Java类、方法等。持久代对垃圾回收没有显著影响，可是有些应用可能动态生成或者调用一些class，例如Hibernate等，在这种时候须要设置一个比较大的持久代空间来存放这些运行过程当中新增的类。持久代大小经过-XX:MaxPermSize=<N>进行设置。

 

什么状况下触发垃圾回收

    因为对象进行了分代处理，所以垃圾回收区域、时间也不同。GC有两种类型：Scavenge GC和Full GC。

 

Scavenge GC

    通常状况下，当新对象生成，而且在Eden申请空间失败时，就会触发Scavenge GC，对Eden区域进行GC，清除非存活对象，而且把尚且存活的对象移动到Survivor区。而后整理Survivor的两个区。这种方式的GC是对年轻代的Eden区进行，不会影响到年老代。由于大部分对象都是从Eden区开始的，同时Eden区不会分配的很大，因此Eden区的GC会频繁进行。于是，通常在这里须要使用速度快、效率高的算法，使Eden去能尽快空闲出来。

 

Full GC

    对整个堆进行整理，包括Young、Tenured和Perm。Full GC由于须要对整个对进行回收，因此比Scavenge GC要慢，所以应该尽量减小Full GC的次数。在对JVM调优的过程当中，很大一部分工做就是对于FullGC的调节。有以下缘由可能致使Full GC：

· 年老代（Tenured）被写满

· 持久代（Perm）被写满 

· System.gc()被显示调用 

·上一次GC以后Heap的各域分配策略动态变化

　　

分代垃圾回收流程示意

 

 

选择合适的垃圾收集算法

串行收集器

 

用单线程处理全部垃圾回收工做，由于无需多线程交互，因此效率比较高。可是，也没法使用多处理器的优点，因此此收集器适合单处理器机器。固然，此收集器也能够用在小数据量（100M左右）状况下的多处理器机器上。可使用-XX:+UseSerialGC打开。

 

 

 

并行收集器

 

 

对年轻代进行并行垃圾回收，所以能够减小垃圾回收时间。通常在多线程多处理器机器上使用。使用-XX:+UseParallelGC.打开。并行收集器在J2SE5.0第六6更新上引入，在Java SE6.0中进行了加强--能够对年老代进行并行收集。若是年老代不使用并发收集的话，默认是使用单线程进行垃圾回收，所以会制约扩展能力。使用-XX:+UseParallelOldGC打开。

使用-XX:ParallelGCThreads=<N>设置并行垃圾回收的线程数。此值能够设置与机器处理器数量相等。

此收集器能够进行以下配置：

最大垃圾回收暂停:指定垃圾回收时的最长暂停时间，经过-XX:MaxGCPauseMillis=<N>指定。<N>为毫秒.若是指定了此值的话，堆大小和垃圾回收相关参数会进行调整以达到指定值。设定此值可能会减小应用的吞吐量。

吞吐量:吞吐量为垃圾回收时间与非垃圾回收时间的比值，经过-XX:GCTimeRatio=<N>来设定，公式为1/（1+N）。例如，-XX:GCTimeRatio=19时，表示5%的时间用于垃圾回收。默认状况为99，即1%的时间用于垃圾回收。

 

 

 

并发收集器

能够保证大部分工做都并发进行（应用不中止），垃圾回收只暂停不多的时间，此收集器适合对响应时间要求比较高的中、大规模应用。使用-XX:+UseConcMarkSweepGC打开。

    并发收集器主要减小年老代的暂停时间，他在应用不中止的状况下使用独立的垃圾回收线程，跟踪可达对象。在每一个年老代垃圾回收周期中，在收集初期并发收集器 会对整个应用进行简短的暂停，在收集中还会再暂停一次。第二次暂停会比第一次稍长，在此过程当中多个线程同时进行垃圾回收工做。

    并发收集器使用处理器换来短暂的停顿时间。在一个N个处理器的系统上，并发收集部分使用K/N个可用处理器进行回收，通常状况下1<=K<=N/4。

    在只有一个处理器的主机上使用并发收集器，设置为incremental mode模式也可得到较短的停顿时间。

 

    浮动垃圾：因为在应用运行的同时进行垃圾回收，因此有些垃圾可能在垃圾回收进行完成时产生，这样就形成了“Floating Garbage”，这些垃圾须要在下次垃圾回收周期时才能回收掉。因此，并发收集器通常须要20%的预留空间用于这些浮动垃圾。

 

    Concurrent Mode Failure：并发收集器在应用运行时进行收集，因此须要保证堆在垃圾回收的这段时间有足够的空间供程序使用，不然，垃圾回收还未完成，堆空间先满了。这种状况下将会发生“并发模式失败”，此时整个应用将会暂停，进行垃圾回收。

 

    启动并发收集器：由于并发收集在应用运行时进行收集，因此必须保证收集完成以前有足够的内存空间供程序使用，不然会出现“Concurrent Mode Failure”。经过设置-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=<N>指定还有多少剩余堆时开始执行并发收集

 

 

小结

串行处理器：

--适用状况：数据量比较小（100M左右）；单处理器下而且对响应时间无要求的应用。 
--缺点：只能用于小型应用

 

并行处理器：

--适用状况：“对吞吐量有高要求”，多CPU、对应用响应时间无要求的中、大型应用。举例：后台处理、科学计算。 
--缺点：垃圾收集过程当中应用响应时间可能加长

 

并发处理器：

--适用状况：“对响应时间有高要求”，多CPU、对应用响应时间有较高要求的中、大型应用。举例：Web服务器/应用服务器、电信交换、集成开发环境。