记一次Full GC

时间  2021-07-12 标签 JVM 调优 JVM参数 垃圾回收

JDK1.8的项目在本地启动的时候,启动不久就会发生Full GC,垃圾收集器使用默认的Server端Parallel Scavenge & Parallel Old组合收集,以下是一部分GC的日志

Full GC为JVM自身优化GC,其中年轻代和老年代虽有调整但并未沾满,1.8之后永久代被元数据区-Metaspace取代,每次Full GC 只有元数据区的大小没有发生变化,因为没有指定内存结构的大小,启动的时候不断申请内存,年轻代和老年代的大小都在不断变化,经历几次young gc之后,将年轻代一次性复制到了老年代,而老年代此时没有足够内存,所以进行了一次FullGC,FullGC之后,发现内存还是不够,于是继续申请堆内存,第二次GC是因为在yougGC之前,判断老年代所剩内存不足平均迁移内存;所以进行了FullGC;

在指定了年轻代的大小(指定为512M)和堆的总大小之后启动项目,并未发生FullGC;

以下是一些JVM的知识点:

针对HotSpot VM的实现，它里面的GC其实准确分类只有两大种：

  • Partial GC：并不收集整个GC堆的模式
    • Young GC：只收集young gen的GC
    • Old GC：只收集old gen的GC。只有CMS的concurrent collection是这个模式
    • Mixed GC：收集整个young gen以及部分old gen的GC。只有G1有这个模式
  • Full GC：收集整个堆，包括young gen、old gen、perm gen（如果存在的话）等所有部分的模式。

一般GC触发的场景:

minor GC(young GC):当年轻代中eden区分配满的时候触发[值得一提的是因为young GC后部分存活的对象会已到老年代(比如对象熬过15轮)，所以过后old gen的占用量通常会变高]

full GC:
①手动调用System.gc()方法 [增加了full GC频率，不建议使用而是让jvm自己管理内存，可以设置-XX:+ DisableExplicitGC来禁止RMI调用System.gc]
②发现perm gen（如果存在永久代的话)需分配空间但已经没有足够空间
③老年代空间不足，比如说新生代的大对象大数组晋升到老年代就可能导致老年代空间不足。
④CMS GC时出现Promotion Faield[pf]
⑤统计得到的Minor GC晋升到旧生代的平均大小大于老年代的剩余空间。
这个比较难理解，这是HotSpot为了避免由于新生代晋升到老年代导致老年代空间不足而触发的FUll GC。
比如程序第一次触发Minor GC后，有5m的对象晋升到老年代，姑且现在平均算5m，那么下次Minor GC发生时，先判断现在老年代剩余空间大小是否超过5m，如果小于5m，则HotSpot则会触发full GC(这点挺智能的)

 

以下是Java启动参数,共分为三类；

其一是标准参数（-），所有的JVM实现都必须实现这些参数的功能，而且向后兼容；

其二是非标准参数（-X），默认jvm实现这些参数的功能，但是并不保证所有jvm实现都满足，且不保证向后兼容；

其三是非Stable参数（-XX），此类参数各个jvm实现会有所不同，将来可能会随时取消，需要慎重使用；

一、JVM标准参数(-)

JVM的标准参数都是以”-“开头，通过输入”java -help”或者”java -?”，可以查看JVM标准参数列表。如 
这里写代码片

以下是JVM标准参数的详细介绍(红色标记的参数请着重注意): 
以下是JVM标准参数的详细介绍(红色标记的参数请着重注意):

-client

设置jvm使用client模式，特点是启动速度比较快，但运行时性能和内存管理效率不高，通常用于客户端应用程序或者PC应用开发和调试。

-server

设置jvm使server模式，特点是启动速度比较慢，但运行时性能和内存管理效率很高，适用于生产环境。在具有64位能力的jdk环境下将默认启用该模式，而忽略-client参数。

-agentlib:libname[=options]

用于装载本地lib包；

其中libname为本地代理库文件名，默认搜索路径为环境变量PATH中的路径，options为传给本地库启动时的参数，多个参数之间用逗号分隔。在Windows平台上jvm搜索本地库名为libname.dll的文件，在linux上jvm搜索本地库名为libname.so的文件，搜索路径环境变量在不同系统上有所不同，比如Solaries上就默认搜索LD_LIBRARY_PATH。

比如：-agentlib:hprof

用来获取jvm的运行情况，包括CPU、内存、线程等的运行数据，并可输出到指定文件中；windows中搜索路径为JRE_HOME/bin/hprof.dll。

-agentpath:pathname[=options]

按全路径装载本地库，不再搜索PATH中的路径；其他功能和agentlib相同；更多的信息待续，在后续的JVMTI部分会详述。

-classpath classpath

-cp classpath

告知jvm搜索目录名、jar文档名、zip文档名，之间用分号;分隔；使用-classpath后jvm将不再使用CLASSPATH中的类搜索路径，如果-classpath和CLASSPATH都没有设置，则jvm使用当前路径(.)作为类搜索路径。

jvm搜索类的方式和顺序为：Bootstrap，Extension，User。

Bootstrap中的路径是jvm自带的jar或zip文件，jvm首先搜索这些包文件，用System.getProperty(“sun.boot.class.path”)可得到搜索路径。

Extension是位于JRE_HOME/lib/ext目录下的jar文件，jvm在搜索完Bootstrap后就搜索该目录下的jar文件，用System.getProperty(“java.ext.dirs”)可得到搜索路径。

User搜索顺序为当前路径.、CLASSPATH、-classpath，jvm最后搜索这些目录，用System.getProperty(“java.class.path”)可得到搜索路径。

-Dproperty=value

设置系统属性名/值对，运行在此jvm之上的应用程序可用System.getProperty(“property”)得到value的值。

如果value中有空格，则需要用双引号将该值括起来，如-Dname=”space string”。

该参数通常用于设置系统级全局变量值，如配置文件路径，以便该属性在程序中任何地方都可访问。

-enableassertions[:”…” | : ]

-ea[:”…” | : ]

上述参数就用来设置jvm是否启动断言机制（从JDK 1.4开始支持），缺省时jvm关闭断言机制。

用-ea 可打开断言机制，不加和classname时运行所有包和类中的断言，如果希望只运行某些包或类中的断言，可将包名或类名加到-ea之后。例如要启动包com.wombat.fruitbat中的断言，可用命令java -ea:com.wombat.fruitbat…。

-disableassertions[:”…” | :

二、JVM非标准参数(-X)

通过”java -X”可以输出非标准参数列表，如下所示： 
这里写图片描述

非标准参数又称为扩展参数，其列表如下：

-Xint

设置jvm以解释模式运行，所有的字节码将被直接执行，而不会编译成本地码。

-Xbatch

关闭后台代码编译，强制在前台编译，编译完成之后才能进行代码执行；

默认情况下，jvm在后台进行编译，若没有编译完成，则前台运行代码时以解释模式运行。

-Xbootclasspath:bootclasspath

让jvm从指定路径（可以是分号分隔的目录、jar、或者zip）中加载bootclass，用来替换jdk的rt.jar；若非必要，一般不会用到；

-Xbootclasspath/a:path

将指定路径的所有文件追加到默认bootstrap路径中；

-Xbootclasspath/p:path

让jvm优先于bootstrap默认路径加载指定路径的所有文件；

-Xcheck:jni

对JNI函数进行附加check；此时jvm将校验传递给JNI函数参数的合法性，在本地代码中遇到非法数据时，jmv将报一个致命错误而终止；使用该参数后将造成性能下降，请慎用。

-Xfuture

让jvm对类文件执行严格的格式检查（默认jvm不进行严格格式检查），以符合类文件格式规范，推荐开发人员使用该参数。

-Xnoclassgc

关闭针对class的gc功能；因为其阻止内存回收，所以可能会导致OutOfMemoryError错误，慎用；

-Xincgc

开启增量gc（默认为关闭）；这有助于减少长时间GC时应用程序出现的停顿；但由于可能和应用程序并发执行，所以会降低CPU对应用的处理能力。

-Xloggc:file

与-verbose:gc功能类似，只是将每次GC事件的相关情况记录到一个文件中，文件的位置最好在本地，以避免网络的潜在问题。

若与verbose命令同时出现在命令行中，则以-Xloggc为准。

-Xms

指定jvm堆的初始大小，默认为物理内存的1/64，最小为1M；可以指定单位，比如k、m，若不指定，则默认为字节。

-Xmx

指定jvm堆的最大值，默认为物理内存的1/4或者1G，最小为2M；单位与-Xms一致。

-Xss

设置单个线程栈的大小，一般默认为512k。

-Xprof

输出 cpu 配置文件数据

-Xrs

减少jvm对操作系统信号（signals）的使用，该参数从1.3.1开始有效；

从jdk1.3.0开始，jvm允许程序在关闭之前还可以执行一些代码（比如关闭数据库的连接池），即使jvm被突然终止；

jvm关闭工具通过监控控制台的相关事件而满足以上的功能；更确切的说，通知在关闭工具执行之前，先注册控制台的控制handler，然后对CTRL_C_EVENT, CTRL_CLOSE_EVENT, CTRL_LOGOFF_EVENT, and CTRL_SHUTDOWN_EVENT这几类事件直接返回true。

但如果jvm以服务的形式在后台运行（比如servlet引擎），他能接收CTRL_LOGOFF_EVENT事件，但此时并不需要初始化关闭程序；为了避免类似冲突的再次出现，从jdk1.3.1开始提供-Xrs参数；当此参数被设置之后，jvm将不接收控制台的控制handler，也就是说他不监控和处理CTRL_C_EVENT, CTRL_CLOSE_EVENT, CTRL_LOGOFF_EVENT, or CTRL_SHUTDOWN_EVENT事件。

上面这些参数中，比如-Xmsn、-Xmxn……都是我们性能优化中很重要的参数；

-Xprof、-Xloggc:file等都是在没有专业跟踪工具情况下排错的好手；

三、JVM非Stable参数（-XX）

Java 6（update 21oder 21之后）版本， HotSpot JVM 提供给了两个新的参数，在JVM启动后，在命令行中可以输出所有XX参数和值。

-XX:+PrintFlagsFinal and -XX:+PrintFlagsInitial
  • 1

读者可以使用以下语句输出所有的参数和默认值

java -XX:+PrintFlagsInitial  -XX:+PrintFlagsInitial>>1.txt
  • 1

由于非State参数非常的多，因此这里就不列出所有参数进行讲解。只介绍我们比较常用的。

Java HotSpot VM中-XX:的可配置参数列表进行描述；

这些参数可以被松散的聚合成三类：

行为参数（Behavioral Options）：用于改变jvm的一些基础行为；

性能调优（Performance Tuning）：用于jvm的性能调优；

调试参数（Debugging Options）：一般用于打开跟踪、打印、输出等jvm参数，用于显示jvm更加详细的信息；

行为参数(功能开关)

-XX:-DisableExplicitGC  禁止调用System.gc()；但jvm的gc仍然有效

-XX:+MaxFDLimit 最大化文件描述符的数量限制

-XX:+ScavengeBeforeFullGC   新生代GC优先于Full GC执行

-XX:+UseGCOverheadLimit 在抛出OOM之前限制jvm耗费在GC上的时间比例

-XX:-UseConcMarkSweepGC 对老生代采用并发标记交换算法进行GC

-XX:-UseParallelGC  启用并行GC

-XX:-UseParallelOldGC   对Full GC启用并行，当-XX:-UseParallelGC启用时该项自动启用

-XX:-UseSerialGC    启用串行GC

-XX:+UseThreadPriorities    启用本地线程优先级

性能调优

-XX:LargePageSizeInBytes=4m 设置用于Java堆的大页面尺寸

-XX:MaxHeapFreeRatio=70 GC后java堆中空闲量占的最大比例

-XX:MaxNewSize=size 新生成对象能占用内存的最大值

-XX:MaxPermSize=64m 老生代对象能占用内存的最大值

-XX:MinHeapFreeRatio=40 GC后java堆中空闲量占的最小比例

-XX:NewRatio=2  新生代内存容量与老生代内存容量的比例

-XX:NewSize=2.125m  新生代对象生成时占用内存的默认值

-XX:ReservedCodeCacheSize=32m   保留代码占用的内存容量

-XX:ThreadStackSize=512 设置线程栈大小，若为0则使用系统默认值

-XX:+UseLargePages  使用大页面内存

调试参数

-XX:-CITime 打印消耗在JIT编译的时间

-XX:ErrorFile=./hs_err_pid<pid>.log 保存错误日志或者数据到文件中

-XX:-ExtendedDTraceProbes   开启solaris特有的dtrace探针

-XX:HeapDumpPath=./java_pid<pid>.hprof  指定导出堆信息时的路径或文件名

-XX:-HeapDumpOnOutOfMemoryError 当首次遭遇OOM时导出此时堆中相关信息

-XX:OnError="<cmd args>;<cmd args>" 出现致命ERROR之后运行自定义命令

-XX:OnOutOfMemoryError="<cmd args>;<cmd args>"  当首次遭遇OOM时执行自定义命令

-XX:-PrintClassHistogram    遇到Ctrl-Break后打印类实例的柱状信息，与jmap -histo功能相同

-XX:-PrintConcurrentLocks   遇到Ctrl-Break后打印并发锁的相关信息，与jstack -l功能相同

-XX:-PrintCommandLineFlags  打印在命令行中出现过的标记

-XX:-PrintCompilation   当一个方法被编译时打印相关信息

-XX:-PrintGC    每次GC时打印相关信息

-XX:-PrintGC Details    每次GC时打印详细信息

-XX:-PrintGCTimeStamps  打印每次GC的时间戳

-XX:-TraceClassLoading  跟踪类的加载信息

-XX:-TraceClassLoadingPreorder  跟踪被引用到的所有类的加载信息

-XX:-TraceClassResolution   跟踪常量池

-XX:-TraceClassUnloading    跟踪类的卸载信息

-XX:-TraceLoaderConstraints 跟踪类加载器约束的相关信息
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