JVM GC（整理）

1 GC类型

1 ）YGC 

通常状况下，当新对象生成，而且在Eden申请空间失败时，就好触发YGC ，堆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。 

2） Full GC 

对整个堆进行整理，包括Young、Tenured和Perm。Full GC比Scavenge GC要慢，所以应该尽量减小Full GC。

2 GC触发条件

GC类型	触发条件	触发上下文
YGC	eden空间不足	清空Eden+from survivor中全部no ref的对象占用的内存 将eden+from sur中全部存活的对象copy到to sur中 一些对象将晋升到old中: to sur放不下的 存活次数超过turning threshold中的 从新计算tenuring threshold(serial parallel GC会触发此项) 从新调整Eden 和from的大小(parallel GC会触发此项)
FGC	old空间不足； perm空间不足； 显示调用System.GC, RMI等的定时触发； YGC时的悲观策略； dump live的内存信息时 (jmap –dump:live)； Tenured被写满； 上一次GC以后Heap的各域分配策略动态变化	清空heap中no ref的对象 permgen中已经被卸载的classloader中加载的class信息 如配置了CollectGenOFirst,则先触发YGC(针对serial GC) 如配置了ScavengeBeforeFullGC,则先触发YGC(针对serial GC)

注意：GC时程序全面暂停应用是否为多线程处理由具体的GC决定，是否压缩须要看配置的具体GC；

可以使用jstat –gcutil gc log 查看；

permanent generation空间不足会引起Full GC,仍然不够会引起PermGen Space错误。

3 如何观察GC

1）Jstat 实时查看gc状态

用法：jstat –gcutil 进程号 时间（毫秒）

也能够在java程序启动的opt里加上以下几个参数（注:这两个参数只针对SUN的HotSpot VM）： 

-XX:-PrintGC     Print messages at garbage collection. Manageable. 

-XX:-PrintGC Details     Print more details at garbage collection. Manageable. (Introduced in 1.4.0.) 

-XX:-PrintGCTimeStamps     Print timestamps at garbage collection. Manageable (Introduced in 1.4.0.) 

当把-XX:-PrintGC Details 加入到java opt里之后能够看见以下输出： 

[GC [DefNew: 34538K->2311K(36352K), 0.0232439 secs] 45898K->15874K(520320K), 0.0233874 secs] 

[Full GC [Tenured: 13563K->15402K(483968K), 0.2368177 secs] 21163K->15402K(520320K), [Perm : 28671K->28635K(28672K)], 0.2371537 secs] 

他们分别显示了GC的过程，清理出了多少空间。第一行GC使用的是 ‘普通GC’(Minor Collections)，第二行使用的是 ‘全GC’(Major Collections)。他们的区别很大，在第一行最后能够看见他的时间是0.0233874秒，而第二行的Full GC的时间是0.2371537秒。第二行的时间是第一行的接近10倍，也就是此次调优的重点，减小Full GC 的次数，由于Full GC 会暂停程序比较长的时间，若是Full GC 的次数比较多。程序就会常常性的假死。

2）Jmap 查看java进程对象情况

用法：jmap –histo:live 进程id，打印每一个类实例数量

用法：jmap –dump:format=b,file=log.bin 进程id，拷贝jvm整个内存镜像，分析每一个对象占用的内存情况。

3）Jstack 查看java进程id的堆栈信息

用法：jstack 进程id，查看死循环线程颇有效，能够直接找出哪一个线程在哪一个方法内死循环

4）Jconsole

5） Jvisualvm 上述几个工具的集合体

 

4 GC调整涉及JVM参数

参数名称	含义	默认值
-Xms	初始堆大小	物理内存的1/64(<1GB)	默认(MinHeapFreeRatio参数能够调整)空余堆内存小于40%时，JVM就会增大堆直到-Xmx的最大限制.
-Xmx	最大堆大小	物理内存的1/4(<1GB)	默认(MaxHeapFreeRatio参数能够调整)空余堆内存大于70%时，JVM会减小堆直到 -Xms的最小限制
-Xmn	年轻代大小(1.4or lator)		注意：此处的大小是（eden+ 2 survivor space).与jmap -heap中显示的New gen是不一样的。 整个堆大小=年轻代大小 + 年老代大小 + 持久代大小. 增大年轻代后,将会减少年老代大小.此值对系统性能影响较大,Sun官方推荐配置为整个堆的3/8
-XX:NewSize	设置年轻代大小(for 1.3/1.4)
-XX:MaxNewSize	年轻代最大值(for 1.3/1.4)
-XX:PermSize	设置持久代(perm gen)初始值	物理内存的1/64
-XX:MaxPermSize	设置持久代最大值	物理内存的1/4
-Xss	每一个线程的堆栈大小		JDK5.0之后每一个线程堆栈大小为1M,之前每一个线程堆栈大小为256K.更具应用的线程所需内存大小进行 调整. 在相同物理内存下,减少这个值能生成更多的线程.可是操做系统对一个进程内的线程数仍是有限制的, 不能无限生成,经验值在3000~5000左右通常小的应用， 若是栈不是很深， 应该是128k够用的 大的应用 建议使用256k。这个选项对性能影响比较大，须要严格的测试。 和threadstacksize选项解释很相似,官方文档彷佛没有解释,在论坛中有这样一句话:"” -Xss is translated in a VM flag named ThreadStackSize” 通常设置这个值就能够了。
-XX:ThreadStackSize	Thread Stack Size		(0 means use default stack size) [Sparc: 512; Solaris x86: 320 (was 256 prior in 5.0 and earlier);  Sparc 64 bit: 1024; Linux amd64: 1024 (was 0 in 5.0 and earlier); all others 0.]
-XX:NewRatio	年轻代(包括Eden和两个Survivor区)与年老代的比值(除去持久代)		-XX:NewRatio=4表示年轻代与年老代所占比值为1:4,年轻代占整个堆栈的1/5 Xms=Xmx而且设置了Xmn的状况下，该参数不须要进行设置。
-XX:SurvivorRatio	Eden区与Survivor区的大小比值		设置为8,则两个Survivor区与一个Eden区的比值为2:8,一个Survivor区占整个年轻代的1/10
-XX:LargePageSizeInBytes	内存页的大小不可设置过大， 会影响Perm的大小		=128m
-XX:+UseFastAccessorMethods	原始类型的快速优化
-XX:+DisableExplicitGC	关闭System.gc()		这个参数须要严格的测试
-XX:MaxTenuringThreshold	垃圾最大年龄		若是设置为0的话,则年轻代对象不通过Survivor区,直接进入年老代. 对于年老代比较多的应用,能够提升效率. 若是将此值设置为一个较大值,则年轻代对象会在Survivor区进行屡次复制,这样能够增长对象再年轻代的存活 时间, 增长在年轻代即被回收的几率该参数只有在串行GC时才有效.
-XX:+AggressiveOpts	加快编译
-XX:+UseBiasedLocking	锁机制的性能改善
-Xnoclassgc	禁用垃圾回收
-XX:SoftRefLRUPolicyMSPerMB	每兆堆空闲空间中SoftReference的存活时间	1s	softly reachable objects will remain alive for some amount of time after the last time  they were referenced. The default value is one second of lifetime per free megabyte  in the heap
-XX:PretenureSizeThreshold	对象超过多大是直接在旧生代分配	0	单位字节 新生代采用Parallel Scavenge GC时无效 另外一种直接在旧生代分配的状况是大的数组对象,且数组中无外部引用对象.
-XX:TLABWasteTargetPercent	TLAB占eden区的百分比	1%
-XX:+CollectGen0First	FullGC时是否先YGC	false

4.1并行收集器相关参数

参数名称	含义	默认值
-XX:+UseParallelGC	Full GC采用parallel MSC (此项待验证)		选择垃圾收集器为并行收集器.此配置仅对年轻代有效.即上述配置下,年轻代使用并发收集,而年老代仍旧使用串行收集.(此项待验证)
-XX:+UseParNewGC	设置年轻代为并行收集		可与CMS收集同时使用 JDK5.0以上,JVM会根据系统配置自行设置,因此无需再设置此值
-XX:ParallelGCThreads	并行收集器的线程数		此值最好配置与处理器数目相等 一样适用于CMS
-XX:+UseParallelOldGC	年老代垃圾收集方式为并行收集(Parallel Compacting)		这个是JAVA 6出现的参数选项
-XX:MaxGCPauseMillis	每次年轻代垃圾回收的最长时间(最大暂停时间)		若是没法知足此时间,JVM会自动调全年轻代大小,以知足此值.
-XX:+UseAdaptiveSizePolicy	自动选择年轻代区大小和相应的Survivor区比例		设置此选项后,并行收集器会自动选择年轻代区大小和相应的Survivor区比例,以达到目标系统规定的最低相应时间或者收集频率等,此值建议使用并行收集器时,一直打开.
-XX:GCTimeRatio	设置垃圾回收时间占程序运行时间的百分比		公式为1/(1+n)
-XX:+ScavengeBeforeFullGC	Full GC前调用YGC	true	Do young generation GC prior to a full GC. (Introduced in 1.4.1.)

 

4.2 CMS相关参数

参数名称	含义	默认值
-XX:+UseConcMarkSweepGC	使用CMS内存收集		测试中配置这个之后,-XX:NewRatio=4的配置失效了,缘由不明.因此,此时年轻代大小最好用-Xmn设置.???
-XX:+AggressiveHeap			试图是使用大量的物理内存 长时间大内存使用的优化，能检查计算资源（内存， 处理器数量） 至少须要256MB内存 大量的CPU／内存， （在1.4.1在4CPU的机器上已经显示有提高）
-XX:CMSFullGCsBeforeCompaction	多少次后进行内存压缩		因为并发收集器不对内存空间进行压缩,整理,因此运行一段时间之后会产生"碎片",使得运行效率下降.此值设置运行多少次GC之后对内存空间进行压缩,整理.
-XX:+CMSParallelRemarkEnabled	下降标记停顿
-XX+UseCMSCompactAtFullCollection	在FULL GC的时候， 对年老代的压缩		CMS是不会移动内存的， 所以， 这个很是容易产生碎片， 致使内存不够用， 所以， 内存的压缩这个时候就会被启用。 增长这个参数是个好习惯。 可能会影响性能,可是能够消除碎片
-XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly	使用手动定义初始化定义开始CMS收集		禁止hostspot自行触发CMS GC
-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=70	使用cms做为垃圾回收 使用70％后开始CMS收集	92	为了保证不出现promotion failed(见下面介绍)错误,该值的设置须要知足如下公式CMSInitiatingOccupancyFraction计算公式
-XX:CMSInitiatingPermOccupancyFraction	设置Perm Gen使用到达多少比率时触发	92
-XX:+CMSIncrementalMode	设置为增量模式		用于单CPU状况
-XX:+CMSClassUnloadingEnabled

 

备注：

CMSInitiatingOccupancyFraction计算公式

CMSInitiatingOccupancyFraction值与Xmn的关系公式

上面介绍了promontion faild产生的缘由是EDEN空间不足的状况下将EDEN与From survivor中的存活对象存入To survivor区时,To survivor区的空间不足，再次晋升到old gen区，而old gen区内存也不够的状况下产生了promontion faild从而致使full gc.那能够推断出：eden+from survivor < old gen区剩余内存时，不会出现promontion faild的状况，即：
(Xmx-Xmn)*(1-CMSInitiatingOccupancyFraction/100)>=(Xmn-Xmn/(SurvivorRatior+2))  进而推断出：

CMSInitiatingOccupancyFraction <=((Xmx-Xmn)-(Xmn-Xmn/(SurvivorRatior+2)))/(Xmx-Xmn)*100

例如：

当xmx=128 xmn=36 SurvivorRatior=1时 

CMSInitiatingOccupancyFraction<=((128.0-36)-(36-36/(1+2)))/(128-36)*100 =73.913

当xmx=128 xmn=24 SurvivorRatior=1时 

CMSInitiatingOccupancyFraction<=((128.0-24)-(24-24/(1+2)))/(128-24)*100=84.615…

当xmx=3000 xmn=600 SurvivorRatior=1时

CMSInitiatingOccupancyFraction<=((3000.0-600)-(600-600/(1+2)))/(3000-600)*100=83.33

CMSInitiatingOccupancyFraction低于70% 须要调整xmn或SurvivorRatior值。

令：

网上一童鞋推断出的公式是:

(Xmx-Xmn)*(100-CMSInitiatingOccupancyFraction)/100>=Xmn 这个公式我的认为不是很严谨，在内存小的时候会影响xmn的计算。

 

4.3 辅助信息

参数名称	含义
-XX:+PrintGC		输出形式: [GC 118250K->113543K(130112K), 0.0094143 secs] [Full GC 121376K->10414K(130112K), 0.0650971 secs]
-XX:+PrintGCDetails		输出形式:[GC [DefNew: 8614K->781K(9088K), 0.0123035 secs] 118250K->113543K(130112K), 0.0124633 secs] [GC [DefNew: 8614K->8614K(9088K), 0.0000665 secs][Tenured: 112761K->10414K(121024K), 0.0433488 secs] 121376K->10414K(130112K), 0.0436268 secs]
-XX:+PrintGCTimeStamps
-XX:+PrintGC:PrintGCTimeStamps		可与-XX:+PrintGC -XX:+PrintGCDetails混合使用 输出形式:11.851: [GC 98328K->93620K(130112K), 0.0082960 secs]
-XX:+PrintGCApplicationStoppedTime	打印垃圾回收期间程序暂停的时间.可与上面混合使用	输出形式:Total time for which application threads were stopped: 0.0468229 seconds
-XX:+PrintGCApplicationConcurrentTime	打印每次垃圾回收前,程序未中断的执行时间.可与上面混合使用	输出形式:Application time: 0.5291524 seconds
-XX:+PrintHeapAtGC	打印GC先后的详细堆栈信息
-Xloggc:filename	把相关日志信息记录到文件以便分析. 与上面几个配合使用
-XX:+PrintClassHistogram	garbage collects before printing the histogram.
-XX:+PrintTLAB	查看TLAB空间的使用状况
XX:+PrintTenuringDistribution	查看每次minor GC后新的存活周期的阈值	Desired survivor size 1048576 bytes, new threshold 7 (max 15) new threshold 7即标识新的存活周期的阈值为7。

 

 

 

4 GC经验&常规原则

1）年轻代大小选择

l 响应时间优先的应用:尽量设大,直到接近系统的最低响应时间限制(根据实际状况选择).在此种状况下,年轻代收集发生的频率也是最小的.同时,减小到达年老代的对象.

l 吞吐量优先的应用:尽量的设置大,可能到达Gbit的程度.由于对响应时间没有要求,垃圾收集能够并行进行,通常适合8CPU以上的应用.

l 避免设置太小.当新生代设置太小时会致使:1.YGC次数更加频繁 2.可能致使YGC对象直接进入旧生代,若是此时旧生代满了,会触发FGC.

2）年老代大小选择

l 响应时间优先的应用:年老代使用并发收集器,因此其大小须要当心设置,通常要考虑并发会话率和会话持续时间等一些参数.若是堆设置小了,能够会形成内存碎片,高回收频率以及应用暂停而使用传统的标记清除方式;若是堆大了,则须要较长的收集时间.最优化的方案,通常须要参考如下数据得到:并发垃圾收集信息、持久代并发收集次数、传统GC信息、花在年轻代和年老代回收上的时间比例。

l 吞吐量优先的应用:通常吞吐量优先的应用都有一个很大的年轻代和一个较小的年老代.缘由是,这样能够尽量回收掉大部分短时间对象,减小中期的对象,而年老代尽存放长期存活对象.

3）较小堆引发的碎片问题。

由于年老代的并发收集器使用标记,清除算法,因此不会对堆进行压缩.当收集器回收时,他会把相邻的空间进行合并,这样能够分配给较大的对象.可是,当堆空间较小时,运行一段时间之后,就会出现"碎片",若是并发收集器找不到足够的空间,那么并发收集器将会中止,而后使用传统的标记,清除方式进行回收.若是出现"碎片",可能须要进行以下配置:

-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection:使用并发收集器时,开启对年老代的压缩.

-XX:CMSFullGCsBeforeCompaction=0:上面配置开启的状况下,这里设置多少次Full GC后,对年老代进行压缩

4）用64位操做系统，Linux下64位的jdk比32位jdk要慢一些，可是吃得内存更多，吞吐量更大

5）XMX和XMS设置同样大，MaxPermSize和MinPermSize设置同样大，这样能够减轻伸缩堆大小带来的压力

6）使用CMS的好处是用尽可能少的新生代，经验值是128M－256M， 而后老生代利用CMS并行收集， 这样能保证系统低延迟的吞吐效率。 实际上cms的收集停顿时间很是的短，2G的内存， 大约20－80ms的应用程序停顿时间

7）系统停顿的时候多是GC的问题也多是程序的问题，多用jmap和jstack查看，或者killall -3 java，而后查看java控制台日志，能看出不少问题。

8）仔细了解本身的应用，若是用了缓存，那么年老代应该大一些，缓存的HashMap不该该无限制长，建议采用LRU算法的Map作缓存，LRUMap的最大长度也要根据实际状况设定。

9）采用并发回收时，年轻代小一点，年老代要大，

由于年老大用的是并发回收，即便时间长点也不会影响其余程序继续运行，网站不会停顿

10）JVM参数的设置(特别是 

–Xmx –Xms –Xmn -XX:SurvivorRatio  -XX:MaxTenuringThreshold等参数的设置没有一个固定的公式，须要根据PV old区实际数据 YGC次数等多方面来衡量。为了不promotion faild可能会致使xmn设置偏小，也意味着YGC的次数会增多，处理并发访问的能力降低等问题。每一个参数的调整都须要通过详细的性能测试，才能找到特定应用的最佳配置。

11）promotion failed:

垃圾回收时promotion failed是个很头痛的问题，通常多是两种缘由产生，第一个缘由是救助空间不够，救助空间里的对象还不该该被移动到年老代，但年轻代又有不少对象须要放入救助空间；第二个缘由是年老代没有足够的空间接纳来自年轻代的对象；这两种状况都会转向Full GC，网站停顿时间较长。

解决方方案一：

第一个缘由个人最终解决办法是去掉救助空间，设置-XX:SurvivorRatio=65536 -XX:MaxTenuringThreshold=0便可，第二个缘由个人解决办法是设置CMSInitiatingOccupancyFraction为某个值（假设70），这样年老代空间到70%时就开始执行CMS，年老代有足够的空间接纳来自年轻代的对象。

解决方案一的改进方案：

又有改进了，上面方法不太好，由于没有用到救助空间，因此年老代容易满，CMS执行会比较频繁。我改善了一下，仍是用救助空间，可是把救助空间加大，这样也不会有promotion failed。具体操做上，32位Linux和64位Linux好像不同，64位系统彷佛只要配置MaxTenuringThreshold参数，CMS仍是有暂停。为了解决暂停问题和promotion failed问题，最后我设置-XX:SurvivorRatio=1 ，并把MaxTenuringThreshold去掉，这样即没有暂停又不会有promotoin failed，并且更重要的是，年老代和永久代上升很是慢（由于好多对象到不了年老代就被回收了），因此CMS执行频率很是低，好几个小时才执行一次，这样，服务器都不用重启了。

-Xmx4000M -Xms4000M -Xmn600M 

-XX:PermSize=500M -XX:MaxPermSize=500M 

-Xss256K -XX:+DisableExplicitGC 

-XX:SurvivorRatio=1 -XX:+UseConcMarkSweepGC 

-XX:+UseParNewGC -XX:+CMSParallelRemarkEnabled 

-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection -XX:CMSFullGCsBeforeCompaction=0 

-XX:+CMSClassUnloadingEnabled -XX:LargePageSizeInBytes=128M 

-XX:+UseFastAccessorMethods -XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly 

-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=80 -XX:SoftRefLRUPolicyMSPerMB=0 

-XX:+PrintClassHistogram -XX:+PrintGCDetails

-XX:+PrintGCTimeStamps -XX:+PrintHeapAtGC -Xloggc:log/gc.log

 

 

参考：http://www.cnblogs.com/redcreen/archive/2011/05/05/2038331.html