JVM垃圾收集器（1）

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说明：垃圾回收算法是理论，垃圾收集器是回收算法的实现，关于回收算法，见《第四章 JVM垃圾回收算法》

一、七种垃圾收集器

• Serial（串行GC）-- 复制

• ParNew（并行GC）-- 复制

• Parallel Scavenge（并行回收GC）-- 复制

• Serial Old（MSC）（串行GC）-- 标记-整理

• CMS（并发GC）-- 标记-清除

• Parallel Old（并行GC）--标记-整理

• G1（JDK1.7update14才能够正式商用）

说明：

• 1~3用于年轻代垃圾回收：年轻代的垃圾回收称为minor GC

• 4~6用于年老代垃圾回收（固然也能够用于方法区的回收）：年老代的垃圾回收称为full GC

• G1独立完成"分代垃圾回收"

注意：并行与并发

• 并行：多条垃圾回收线程同时操做

• 并发：垃圾回收线程与用户线程一块儿操做

 

二、经常使用五种组合

• Serial/Serial Old

• ParNew/Serial Old：与上边相比，只是比年轻代多了多线程垃圾回收而已

• ParNew/CMS：当下比较高效的组合

• Parallel Scavenge/Parallel Old：自动管理的组合

• G1：最早进的收集器，可是须要JDK1.7update14以上

 

2.一、Serial/Serial Old：

特色：

• 年轻代Serial收集器采用单个GC线程实现"复制"算法（包括扫描、复制）

• 年老代Serial Old收集器采用单个GC线程实现"标记-整理"算法

• Serial与Serial Old都会暂停全部用户线程（即STW）

说明：

• STW（stop the world）：编译代码时为每个方法注入safepoint（方法中循环结束的点、方法执行结束的点），在暂停应用时，须要等待全部的用户线程进入safepoint，以后暂停全部线程，而后进行垃圾回收。

适用场合：

• CPU核数<2，物理内存<2G的机器（简单来说，单CPU，新生代空间较小且对STW时间要求不高的状况下使用）

• -XX:UseSerialGC：强制使用该GC组合

• -XX:PrintGCApplicationStoppedTime：查看STW时间

 

2.二、ParNew/Serial Old：

说明：

• ParNew除了采用多GC线程来实现复制算法之外，其余都与Serial同样，可是此组合中的Serial Old又是一个单GC线程，因此该组合是一个比较尴尬的组合，在单CPU状况下没有Serial/Serial Old速度快（由于ParNew多线程须要切换），在多CPU状况下又没有以后的三种组合快（由于Serial Old是单GC线程），因此使用其实很少。

• -XX:ParallelGCThreads：指定ParNew GC线程的数量，默认与CPU核数相同，该参数在于CMS GC组合时，也可能会用到

 

2.三、Parallel Scavenge/Parallel Old：

特色：

• 年轻代Parallel Scavenge收集器采用多个GC线程实现"复制"算法（包括扫描、复制）

• 年老代Parallel Old收集器采用多个GC线程实现"标记-整理"算法

• Parallel Scavenge与Parallel Old都会暂停全部用户线程（即STW）

说明：

•  吞吐量：CPU运行代码时间/(CPU运行代码时间+GC时间)

• CMS主要注重STW的缩短（该时间越短，用户体验越好，因此主要用于处理不少的交互任务的状况）

• Parallel Scavenge/Parallel Old主要注重吞吐量（吞吐量越大，说明CPU利用率越高，因此主要用于处理不少的CPU计算任务而用户交互任务较少的状况）

参数设置：

• -XX:+UseParallelOldGC：使用该GC组合

• -XX:GCTimeRatio：直接设置吞吐量大小，假设设为19，则容许的最大GC时间占总时间的1/(1+19)，默认值为99，即1/(1+99)

• -XX:MaxGCPauseMillis：最大GC停顿时间，该参数并不是越小越好

• -XX:+UseAdaptiveSizePolicy：开启该参数，-Xmn/-XX:SurvivorRatio/-XX:PretenureSizeThreshold这些参数就不起做用了，虚拟机会自动收集监控信息，动态调整这些参数以提供最合适的的停顿时间或者最大的吞吐量（GC自适应调节策略），而咱们须要设置的就是-Xmx，-XX:+UseParallelOldGC或-XX:GCTimeRatio两个参数就好（固然-Xms也指定上与-Xmx相同就好）

注意：

• -XX:GCTimeRatio和-XX:MaxGCPauseMillis设置一个就好

• 不开启-XX:+UseAdaptiveSizePolicy，-Xmn/-XX:SurvivorRatio/-XX:PretenureSizeThreshold这些参数依旧能够配置，以resin服务器为例

              <jvm-arg>-Xms2048m</jvm-arg>
              <jvm-arg>-Xmx2048m</jvm-arg>
              <jvm-arg>-Xmn512m</jvm-arg>
              <jvm-arg>-Xss1m</jvm-arg>
              <jvm-arg>-XX:PermSize=256M</jvm-arg>
              <jvm-arg>-XX:MaxPermSize=256M</jvm-arg>
              <jvm-arg>-XX:SurvivorRatio=8</jvm-arg>
              <jvm-arg>-XX:MaxTenuringThreshold=15</jvm-arg>
  
              <jvm-arg>-XX:+UseParallelOldGC</jvm-arg>
              <jvm-arg>-XX:GCTimeRatio=19</jvm-arg>
  
              <jvm-arg>-XX:+PrintGCDetails</jvm-arg>
              <jvm-arg>-XX:+PrintGCTimeStamps</jvm-arg>

适用场合：

• 不少的CPU计算任务而用户交互任务较少的状况

• 不想本身去过多的关注GC参数，想让虚拟机本身进行调优工做

 

2.四、ParNew/CMS

说明：

• 以上只是年老代CMS收集的过程，年轻代ParNew看"2.二、ParNew/Serial Old"就好

• CMS是多回收线程的，不要被上图误导，默认的线程数：(CPU数量+3)/4

• CMS主要注重STW的缩短（该时间越短，用户体验越好，因此主要用于处理不少的交互任务的状况）

特色：

• 年轻代ParNew收集器采用多个GC线程实现"复制"算法（包括扫描、复制）

• 年老代CMS收集器采用多线程实现"标记-清除"算法

• 初始标记：标记与根集合节点直接关联的节点。时间很是短，须要STW

• 并发标记：遍历以前标记到的关联节点，继续向下标记全部存活节点。时间较长。

• 从新标记：从新遍历trace并发期间修改过的引用关系对象。时间介于初始标记与并发标记之间，一般不会很长。须要STW

• 并发清理：直接清除非存活对象，清理以后，将该线程占用的CPU切换给用户线程

• 初始标记与从新标记都会暂停全部用户线程（即STW），可是时间较短；并发标记与并发清理时间较长，可是不须要STW

关于并发标记期间怎样记录发生变更的引用关系对象，在从新标记期间怎样扫描这些对象，见《第六章 JVM垃圾收集器（2）》

缺点：

• 并发标记与并发清理：按照说明的第二点来说，假设有2个CPU，那么其中有一个CPU会用于垃圾回收，而另外一个用于用户线程，这样的话，以前是两CPU运行用户线程，如今是一个，那么效率就会急剧降低。也就是说，下降了吞吐量（即下降了CPU使用率）。

• 并发清理：在这一过程当中，产生的垃圾没法被清理（由于发生在从新标记以后）

• 并发标记与并发清理：因为是与用户线程并发的，因此用户线程可能会分配对象，这样既可能对象直接进入年老代（例如，大对象），也可能进入年轻代后，年轻代发生minor GC，这样的话，实际上要求咱们的年老代须要预留必定空间，也就是说要在年老代还有必定空间的状况下就要进行垃圾回收，留出必定内存空间来供其余线程使用，而不能等到年老代快爆满了才进行垃圾回收，经过-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction来指定当年老代空间满了多少后进行垃圾回收，若是在回收过程当中，老年代已经不够使用了，这时候CMS回收失败，老年代使用serial Old进行GC

• 标记-清理算法：会产生内存碎片，因为是在老年代，可能会提早触发Full GC（这正是咱们要尽可能减小的）

参数设置：

• -XX:+UseConcMarkSweepGC：使用该GC组合

• -XX:CMSInitiatingOccupancyFraction：指定当年老代空间满了多少后进行垃圾回收

• -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection：（默认是开启的）在CMS收集器顶不住要进行FullGC时开启内存碎片整理过程，该过程须要STW

• -XX:CMSFullGCsBeforeCompaction：指定多少次FullGC后才进行整理

• -XX:ParallelCMSThreads：指定CMS回收线程的数量，默认为：(CPU数量+3)/4

适用场合：

• 用于处理不少的交互任务的状况

• 方法区的回收通常使用CMS，配置两个参数：-XX:+CMSPermGenSweepingEnabled与-XX:+CMSClassUnloadingEnabled

 

三、一些经验

• 因为当下大型企业用的比较多的仍是jdk1.6版本，因此G1用的仍是很少

• 用得最多的两种：ParNew/CMS和Parallel Scavenge/Parallel Old

• Full GC的四种状况

• 增大survivor区

• 增大年老区

• 调低-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction

• 设置：-XX:CMSMaxAbortablePrecleanTime=5(单位:ms)，防止CMS在从新标记好久后才进行并发清理

• 增大方法区

• 使用CMS GC回收方法区

• 不要建立过大的对象获数组

• 尽可能让对象在minor GC被回收

• 让对象在年轻代多存活一段时间，可能这段时间内就会被minor GC回收

• 旧生代空间不足

• 方法区满了

• CMS GC中promotion failed（minor GC时，survivor区放不下，年老区也放不下）和concurrent mode failure

• 空间担保机制（这一起见《深刻理解Java虚拟机（第二版）》P98）

附：具体的配置参数查看《深刻理解Java虚拟机（第二版）》P90

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