探究gc

基本收集算法

1. 复制：将堆内分红两个相同空间，从根(ThreadLocal的对象，静态对象）开始访问每个关联的活跃对象，将空间A的活跃对象所有复制到空间B，而后一次性回收整个空间A。
   由于只访问活跃对象，将全部活动对象复制走以后就清空整个空间，不用去访问死对象，因此遍历空间的成本较小，但须要巨大的复制成本和较多的内存。
2. 标记清除(mark-sweep)：收集器先从根开始访问全部活跃对象，标记为活跃对象。而后再遍历一次整个内存区域，把全部没有标记活跃的对象进行回收处理。该算法遍历整个空间的成本较大暂停时间随空间大小线性增大，并且整理后堆里的碎片不少。
3. 标记整理(mark-sweep-compact)：综合了上述二者的作法和优势，先标记活跃对象，而后将其合并成较大的内存块。

垃圾回收描述：

在New Generation块中，垃圾回收通常用Copying的算法，速度快。每次GC的时候，存活下来的对象首先由Eden拷贝到某个Survivor Space, 当Survivor Space空间满了后, 剩下的live对象就被直接拷贝到Old Generation中去。所以，每次GC后，Eden内存块会被清空。在Old Generation块中，垃圾回收通常用mark-compact的算法，速度慢些，但减小内存要求.
垃圾回收分多级，0级为所有(Full)的垃圾回收，会回收OLD段中的垃圾；1级或以上为部分垃圾回收，只会回收NEW中的垃圾，内存溢出一般发生于OLD段或Perm段垃圾回收后，仍然无内存空间容纳新的Java对象的状况。

当一个URL被访问时，内存申请过程以下：
A. JVM会试图为相关Java对象在Eden中初始化一块内存区域
B. 当Eden空间足够时，内存申请结束。不然到下一步
C. JVM试图释放在Eden中全部不活跃的对象（这属于1或更高级的垃圾回收）, 释放后若Eden空间仍然不足以放入新对象，则试图将部分Eden中活跃对象放入Survivor区
D. Survivor区被用来做为Eden及OLD的中间交换区域，当OLD区空间足够时，Survivor区的对象会被移到Old区，不然会被保留在Survivor区
E. 当OLD区空间不够时，JVM会在OLD区进行彻底的垃圾收集（0级）
F. 彻底垃圾收集后，若Survivor及OLD区仍然没法存放从Eden复制过来的部分对象，致使JVM没法在Eden区为新对象建立内存区域，则出现”out of memory错误”

JVM调优建议:

ms/mx：定义YOUNG+OLD段的总尺寸，ms为JVM启动时YOUNG+OLD的内存大小；mx为最大可占用的YOUNG+OLD内存大小。在用户生产环境上通常将这两个值设为相同，以减小运行期间系统在内存申请上所花的开销。
NewSize/MaxNewSize：定义YOUNG段的尺寸，NewSize为JVM启动时YOUNG的内存大小；MaxNewSize为最大可占用的YOUNG内存大小。在用户生产环境上通常将这两个值设为相同，以减小运行期间系统在内存申请上所花的开销。
PermSize/MaxPermSize：定义Perm段的尺寸，PermSize为JVM启动时Perm的内存大小；MaxPermSize为最大可占用的Perm内存大小。在用户生产环境上通常将这两个值设为相同，以减小运行期间系统在内存申请上所花的开销。
SurvivorRatio：设置Survivor空间和Eden空间的比例

内存溢出的可能性

1. OLD段溢出
这种内存溢出是最多见的状况之一，产生的缘由多是：
1) 设置的内存参数太小(ms/mx, NewSize/MaxNewSize)
2) 程序问题
单个程序持续进行消耗内存的处理，如循环几千次的字符串处理，对字符串处理应建议使用StringBuffer。此时不会报内存溢出错，却会使系统持续垃圾收集，没法处理其它请求，相关问题程序可经过Thread Dump获取（见系统问题诊断一章）单个程序所申请内存过大，有的程序会申请几十乃至几百兆内存，此时JVM也会因没法申请到资源而出现内存溢出，对此首先要找到相关功能，而后交予程序员修改，要找到相关程序，必须在Apache日志中寻找。
当Java对象使用完毕后，其所引用的对象却没有销毁，使得JVM认为他仍是活跃的对象而不进行回收，这样累计占用了大量内存而没法释放。因为目前市面上尚未对系统影响小的内存分析工具，故此时只能和程序员一块儿定位。

2. Perm段溢出
一般因为Perm段装载了大量的Servlet类而致使溢出，目前的解决办法：
1) 将PermSize扩大，通常256M可以知足要求
2) 若别无选择，则只能将servlet的路径加到CLASSPATH中，但通常不建议这么处理

3. C Heap溢出
系统对C Heap没有限制，故C Heap发生问题时，Java进程所占内存会持续增加，直到占用全部可用系统内存

其余：

JVM有2个GC线程。第一个线程负责回收Heap的Young区。第二个线程在Heap不足时，遍历Heap，将Young 区升级为Older区。Older区的大小等于-Xmx减去-Xmn，不能将-Xms的值设的过大，由于第二个线程被迫运行会下降JVM的性能。

为何一些程序频繁发生GC？有以下缘由：

        程序内调用了System.gc()或Runtime.gc()。

        一些中间件软件调用本身的GC方法，此时须要设置参数禁止这些GC。

        Java的Heap过小，通常默认的Heap值都很小。

        频繁实例化对象，Release对象。此时尽可能保存并重用对象，例如使用StringBuffer()和String()。

若是你发现每次GC后，Heap的剩余空间会是总空间的50%，这表示你的Heap处于健康状态。许多Server端的Java程序每次GC后最好能有65%的剩余空间。

经验之谈：

1．Server端JVM最好将-Xms和-Xmx设为相同值。为了优化GC，最好让-Xmn值约等于-Xmx的1/3[2]。

2．一个GUI程序最好是每10到20秒间运行一次GC，每次在半秒以内完成[2]。

注意：

1．增长Heap的大小虽然会下降GC的频率，但也增长了每次GC的时间。而且GC运行时，全部的用户线程将暂停，也就是GC期间，Java应用程序不作任何工做。

2．Heap大小并不决定进程的内存使用量。进程的内存使用量要大于-Xmx定义的值，由于Java为其余任务分配内存，例如每一个线程的Stack等。

2．Stack的设定

每一个线程都有他本身的Stack。

-Xss	每一个线程的Stack大小

Stack的大小限制着线程的数量。若是Stack过大就好致使内存溢漏。-Xss参数决定Stack大小，例如-Xss1024K。若是Stack过小，也会致使Stack溢漏。

3．硬件环境

硬件环境也影响GC的效率，例如机器的种类，内存，swap空间，和CPU的数量。

若是你的程序须要频繁建立不少transient对象，会致使JVM频繁GC。这种状况你能够增长机器的内存，来减小Swap空间的使用[2]。

4．4种GC

第一种为单线程GC，也是默认的GC。，该GC适用于单CPU机器。

第二种为Throughput GC，是多线程的GC，适用于多CPU，使用大量线程的程序。第二种GC与第一种GC类似，不一样在于GC在收集Young区是多线程的，但在Old区和第一种同样，仍然采用单线程。-XX:+UseParallelGC参数启动该GC。

第三种为Concurrent Low Pause GC，相似于第一种，适用于多CPU，并要求缩短因GC形成程序停滞的时间。这种GC能够在Old区的回收同时，运行应用程序。-XX:+UseConcMarkSweepGC参数启动该GC。

第四种为Incremental Low Pause GC，适用于要求缩短因GC形成程序停滞的时间。这种GC能够在Young区回收的同时，回收一部分Old区对象。-Xincgc参数启动该GC。

 

 

1．Java堆中各代分布：

图1：Java堆中各代分布

Young：主要是用来存放新生的对象。

Old：主要存放应用程序中生命周期长的内存对象。

Permanent：是指内存的永久保存区域，主要存放Class和Meta的信息,Class在被 Load的时候被放入PermGen space区域. 它和和存放Instance的Heap区域不一样,GC(Garbage Collection)不会在主程序运行期对PermGen space进行清理，因此若是你的APP会LOAD不少CLASS的话,就极可能出现PermGen space错误。

 

2．JVM 使用的GC算法是什么？

分代收集。

即将内存分为几个区域，将不一样生命周期的对象放在不一样区域里；

在GC收集的时候，频繁收集生命周期短的区域(Young area)；

比较少的收集生命周期比较长的区域(Old area)；

基本不收集的永久区(Perm area)。

 

3．GC 和 Full GC 有什么区别？

GC（或Minor GC）：收集生命周期短的区域(Young area)。

Full GC （或Major GC）：收集生命周期短的区域(Young area)和生命周期比较长的区域(Old area)。

他们的收集算法不一样，因此使用的时间也不一样。 GC 效率也会比较高，咱们要尽可能减小 Full GC 的次数。当显示调用System.gc() 时，gc does a full collection(both young generation andtenured generation).

 

4．Minor GC后，Eden是空的吗？

是的，Minor GC会把Eden中的全部活的对象都移到Survivor区域中，若是Survivor区中放不下，那么剩下的活的对象就被移到Old generation 中。

 

5．Garbage collection options(JDK1.4)：

图2：GC参数

堆设置
-Xms :初始堆大小
-Xmx :最大堆大小
-XX:NewSize=n :设置年轻代大小
-XX:NewRatio=n: 设置年轻代和年老代的比值。如:为3，表示年轻代与年老代比值为1：3，年轻代占整个年轻代年老代和的1/4
-XX:SurvivorRatio=n :年轻代中Eden区与两个Survivor区的比值。注意Survivor区有两个。如：3，表示Eden：Survivor=3：2，一个Survivor区占整个年轻代的1/5
-XX:MaxPermSize=n :设置持久代大小
收集器设置
-XX:+UseSerialGC :设置串行收集器
-XX:+UseParallelGC :设置并行收集器
-XX:+UseParalledlOldGC :设置并行年老代收集器
-XX:+UseConcMarkSweepGC :设置并发收集器
垃圾回收统计信息
-XX:+PrintGC
-XX:+PrintGCDetails
-XX:+PrintGCTimeStamps
-Xloggc:filename
并行收集器设置
-XX:ParallelGCThreads=n :设置并行收集器收集时使用的CPU数。并行收集线程数。
-XX:MaxGCPauseMillis=n :设置并行收集最大暂停时间
-XX:GCTimeRatio=n :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)
并发收集器设置
-XX:+CMSIncrementalMode :设置为增量模式。适用于单CPU状况。
-XX:ParallelGCThreads=n :设置并发收集器年轻代收集方式为并行收集时，使用的CPU数。并行收集线程数。

 

6．例子：Heap size 设置

场景：在JAVA_HOME下demo/jfc/SwingSet2/目录下执行下面的命令：

    java -jar -Xmn4m -Xms16m -Xmx16mSwingSet2.jar

系统输出：

Exception in thread "Image Fetcher 0" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space Exception in thread "Image Fetcher 3" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space Exception in thread "Image Fetcher 1" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space Exception in thread “Image Fetcher 2” java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space

调优：将-Xms和-Xmx选项设置为32m，而-Xmn为1/4的-Xmx值。

结果：执行java -jar –Xmn8m –Xms32m -Xmx32m SwingSet2.jar，系统正常运行。

 

7．JVM  Runtime DataArea（运行时数据区）：

图3：JVM运行时数据区(一)

Heap: JVM只有一个为全部线程所共享的堆，全部的类实例和数组都是在堆中建立的。

Method area: JVM只有一个为全部的线程所共享的方法区。它存储类结构，例如运行时常量池，成员和方法数据以及方法、构造方法的代码。

Java Stacks: 每一个JVM线程拥有一个私有的栈。

Pc registers: JVM能够同时支持运行多个线程，所以每一个线程须要各自的PC(program counter)寄存器。

Native method stacks: 保存native方法进入区域的地址 。

 

图4：JVM运行时数据区(二)

Heap和Method area被全部线程共享，其生存期和JVM的生存期相同；Java Stacks、Pc registers、Native method stacks被每一个线程独自拥有，其生存期和线程的生存期相同。

 

8. 常见的内存泄露错误

不少开发人员都碰到过java.lang.OutOfMemoryError的错误。这种错误又分两种：java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space和java.lang.OutOfMemoryError:PermGen space。引发这种错误的缘由多是程序问题，也多是是JVM参数配置问题引发的。如果参数问题，前者能够同过配置-Xms和-Xmx参数来设置，然后者能够经过配置 -XX:PermSize和-XX:MaxPermSize来设置。

http://blog.csdn.net/stefanie860624/article/details/7514597