JVM从入门到入土之实战G1垃圾回收器(二)

前言

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絮叨

前面的章节

• JVM从入门到入土之详解G1垃圾回收器

回顾

上面一篇文章你们其实能够搞懂G1的动态内存管理策略，它会根据状况动态的把Regiuon分配给 新生代，Eden,Survivor,老年代和大对象，可是新生代和老年代有一个各自最大的占比，而后在新生代Eden满的时候，触发新生代垃圾回收。

新生代的垃圾回收仍是采用了复制算法，只不过会考虑预设的GC停顿时间，保证垃圾回收的停顿时间不难超过设置的时间，所以会挑选一些Region来进行垃圾回收。

而后跟以前说的同样，若是一些对象在新生代熬过拉框必定次数的GC，或者触发了动态年龄断定规则，则会进入老年代

而大对象则是进入单独的Regin，再也不进入老年代

因此实际上在G1中，仍是会存在新生代的对象会由于各类状况进入老年代

何时G1触发新生代+老年代混合垃圾回收？

G1 有个参数 是-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent 它的默认值是45%

意思是说 若是老年代占了 堆内存的45%的Region的时候，此时就会触发混合回收阶段 以下图

G1垃圾回收的过程

首先会触发一个 初始标记的操做，这个过程须要 Stop the world 的，可是这个过程很快

以下图，先中止系统程序的运行，而后对各个线程栈内存中的局部变量表明GC Roots,以及方法区表明静态变量的Roots,进行扫描，标记出他们直接引用对象。

接下来就会进入到 并发标记的阶段，这个阶段会容许系统程序继续运行，同时进行GC Root追踪,以下图所示

这个并发标记阶段仍是很耗时的，由于要追踪所有的存活对象

可是这个阶段是能够跟系统程序并发进行的，因此对系统程序的影响不太大

并且JVM会对并发标记阶段对象作出一些记录，好比哪一个对象新建了，哪一个对象失去引用了，等等

接着下一个阶段就是 最终标记阶段，这个阶段也会进入Stop the world ,系统程序是禁止运行的，可是会根据并发标记记录那些 对象修改，最终标记哪些对象存活，以下图所示

最后一个阶段 是混合回收阶段，这个阶段会计算老年代每一个Region中的存活对象数量，存活对象占比，还有执行垃圾回收的预期性能和效率。

接着会中止系统程序，而后尽心尽力尽快进行回收，此时会选择部分Region进行回收，由于必须让垃圾回收的停顿时间控制在咱们指定的范围内。

好比说 老年代此时有1000Region都满了，可是由于设置的时间，只能停顿200ms,不那么我只能回收800个，那么就会只回收800个Region,把GC的时间控制在咱们指定的范围以内，以下图

案例背景引入

这是一个百万级注册用户的在线教育平台，主要目标用户群体是几岁到十几岁的孩子，注册用户大概是几百万的规模，日活跃规模大概在几十万。

系统的业务流程其实也不复杂，并且咱们能够排除掉一些选课，排课，浏览课程详情这些低频行为。

为啥呢？由于它不是一个电商平台，不是说每一个人进去都会去浏览课程详情， 因此 通常的业务流程就是，有人进来浏览一下，考虑一段时间，而后买拉课程，因此它的高频行为是什么呢？我想了一下，应该是上课

也就是说，孩子们白天要在学校上课，通常也是晚上 8 9点的样子，是这个平台最活跃的时候，还有就是周末也是最活跃的时候，

因此晚上二三个小时的时间段，将会是平台的高峰期，并且白天几乎没有什么流量，可能90%的流量读在晚上，以下图所示

系统核心业务流程

接着咱们来明确一下，这样的一个系统，孩子们在上课的时候主要高频的使用哪些功能呢

其实很是的简单，如今若是你们家里有孩子，平时对一些在线教育App有必定的了解的话，应该知道如今在线App都会主打互动环节

给你们举个例子，好比说给五六岁的孩子上的幼儿园英语课，你们以为还会像之前同样吗，机械的跟读嘛

那确定不是了，如今尤其强调的是在欢快的愉快的游戏中进行教学，让孩子们快乐的学习英语，数学之类学科的知识

因此说 在那几十万用户 晚上最高峰的时间使用系统上课的时候，尤其核心的业务流程就是大量的游戏互动环节

也就是说，这个游戏互动功能，必定会承担用户高频点击，大量的互动点击

好比在完成什么任务的时候必须点击不少的按钮，频繁的进行互动，而后系统后台须要大量的接收大量的互动请求，并记录用户互动的结果，

系统得记录下来用户完成了多少个任务，做对了几个，作错了几个。

系统的运行压力

如今咱们开始来分析一下这个系统运行时候对内存使用的一个压力

其实核心点就是搞明白晚上二三个小时高峰期内，每秒钟会有多少请求，每一个请求会连带产生多少对象，占用多少内存，每一个请求处理多长时间。

首先咱们来分析一下晚上高峰期内几十万用户同时在线使用平台，每秒钟会产生多少请求？

咱们能够大体来估算一下，好比说晚上3小时高峰期内总共60万活跃用户，平均每一个用户大概会使用1小时左右来上课，一个小时内会进行60次互动操做

那么20W活跃用户由于须要大量的互动操做，因此大体能够认为是每分钟进行1次互动操做，一小时内会进行60次互动操做

那么20万用户在1小时内会进行1200万次互动操做，平均每秒大概是3000次左右的互动操做，这个是一个很合理的数字

那么每秒要承载3000并发请求，根据经验来看 通常核心系统须要部署5台 4核8G的机器来抗住是差很少的，每台机器能抗住600请求，这个压力能够接受，通常不会致使宕机问题。

那么每一个请求会产生多少个对象呢？

一次互动请求不会有太复杂的对象，他主要是记录一些用户互动过程的，可能会跟一些积分类的东西有关联

因此大体估算一下，一次互动请求大体会连带建立几个对象，占多大的内存，好比咱们就认为是5kb吧那么一秒600请求会占用3MB左右的内存

G1垃圾回收的默认内存布局

接着咱们来看看G1垃圾回收器的默认内存布局，咱们采用4核8G的机器来部署系统，而后每台机器每秒会有600个请求会占用3Mb左右的内存空间。

那么假设咱们对机器上的JVM，分配4G给堆内存，其中新生代默认初始占比5%，最大占比60%，每一个Java线程的栈内存为1MB，元数据区域的内存为256M，此时的JVM参数以下

-XX:G1NewSizePercent 参数是用来设置新生代初始占比的，不用设置，维持默认值5%就能够了

-XX:G1MaxNewSizePercent 参数是用来设置新生代最大占比的，也不用设置 维持默认的60%就能够了

此时堆内存共4G，那么此时会除以2048，计算每一个Region的大小，此时每一个Region的大小就是2MB，刚开始新生代就占5%的Region,能够认为新生代就只有100个Region,有200MB的内存空间，以下图所示。

设置GC停顿时间

在G1垃圾回收器中有一个相当重要的参数会影响到GC的表现，就是 -XX:MaxGCPauseMills,它的默认值是200毫秒

也就是咱们每次触发GC的时候致使的系统停顿时间 Stop the world 不要超过200ms,避免系统由于GC长时间卡死。

这个参数咱们能够先保持一个默认值，继续往下分析看看，不着急忙下结论

到底多长时间会触发新生代GC？

有一个问题，就是系统运行起来以后，会不停的在新生代的Eden区域分配对象，按照以前的推算是每秒分配3MB的对象，以下图

那何时Eden的区域会不够呢？

前面咱们说过 -XX:G1MAXNEWSIZE参数规定了新生代最大的堆内存空间

那么难道必须得随着系统运行一直给新生代分配更多得Region,直到新生代占据了60%以后，再进行GC？

G1确定不是这样玩的

咱们假设G1回收300Region须要 200ms

那么颇有可能系统运行时，G1呈现出现以下的运行效果

首先，随着系统运行，每秒建立3MB的对象，大概1分钟左右就会塞满100个Region,以下图所示

此时极可能G1会以为 ，要是我如今就触发GC，那么回收区区200MB 只须要大概几十ms,最多就让系统中止几十ms而已，跟个人主人设定的参数200Ms还相差很远。

若是如今gc, 那么每分钟都要GC会不会太频繁了，好像没有这个必要

因此还不如给新生代先增长一些Region,而后让系统继续运行再新生代Region中分配对象好了，这样就不用过于频繁触发新生代gc了，此时如图所示

而后系统继续进行，一直到可能300个Region都占满了，此时经过计算发现回收300个Region大概须要200ms,那么可能这个时候就会触发一次新生代gc了

G1是很是灵活的，它会根据你设置的时间 给新生代不停的分配更多Region

而后到必定程度，感受差很少了，就会触发新生代gc,保证新生代Gc的时候致使的系统停顿时间再你预设的范围内

新生代如何优化

其实就是优化-XX:MaxGCPauseMills参数

若是这个参数设置小了 ，那么说明每次gc的停顿时间很短，可是很频繁

若是这个参数设置大了 停顿的时间就会很是长，

因此这个参数到底如何设置，须要结合工具来测试，来达到一个合理的值

老年代如何优化

其实也是核ParNew +CMS 控制没必要要的对象进入老年代就行了，也是-XX:MaxGCPauseMills这个参数，

你们能够想象一下 若是这个参数很大，那么通过新生代的gc后，就会致使Survivor区域放不下那么多的对象，那么这些对象就会进入老年代了

或者是由于动态年龄判断进入老年代了，因此说仍是设置这个参数

结尾

其实也就是把G1简单的说了一下，后面还有具体的干货

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