JVM垃圾回收器和调优

爱被打了一巴掌 2024-04-08 09:54 81阅读 0赞

#### 回顾 ####

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什么是GC？

> 找到垃圾，并且回收，让这块内存重新可用。

Java的GC算法是根搜索算法，可以作为GCRoot的对象有

*  线程栈变量
 *  静态变量
 *  常量池
 *  JNI指针

回收的算法有：

*  标记清除
 *  标记整理
 *  复制算法  
    **TLAB**:Thread Local Allocation Buffer

#### 回收器简介 ####

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垃圾回收器的发展过程是随着内存越来越大的过程而演进的。  
从分代算法演化到不分代算法。  
![十种垃圾回收器][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzMzNDIzNDE4_size_16_color_FFFFFF_t_70]

#### 分代算法的垃圾回收器 ####

###### Young 年轻代收集器 ######

1.  **Serial**  
    单线程垃圾回收器，在回收时会STW（Stop-The-World：其他所有的工作线程都停止，只有垃圾回收线程在工作）  
    Serial在内存小（几兆到**几十兆**）的时候STW时间短，但随着内存的增大，STW的时间变长。  
    ![Serial收集器][Serial]
2.  **ParNew**  
    Parallel Scavenge的增强，区别点是**ParNew能和CMS搭配**。
3.  **Parallel Scavenge**  
    多个GC线程，在回收时依然会STW。  
    适用于几个G的内存。  
    ![Parallel Scavenge 垃圾回收器][Parallel Scavenge]

###### Old 老年代收集器 ######

1.  **CMS**  
    Concurrent Mark Swap 并发标记清除，承前启后的算法，但有缺点，没有一个JDK版本默认使用CMS。
    
    > **三色标记** \- 错标 - Incremental Update增量更新 - Remark + 写屏障
    
    **CMS缺点**：Mark&Swap会使**空间不连续**，当新的对象不能从新生代升级到老年代的时候，它会使用**单线程**（Serial Old）对老年代进行清理 ，大内存是不能容忍的。  
    适用于几十个G的内存。  
    ![CMS][]  
    CMS有两次STW，但都很短暂。  
    初始标记只标记GC Root，并发标记从GC Root向下搜索。
    
    **问题**：
    
     *  并发标记为非垃圾，在标记之后工作线程又把它设为垃圾。这就会造成**浮动垃圾**。
     *  并发标记为垃圾，但在标记之后工作线程又重新连接了它。这问题如果不解决会造成非常严重的问题。
    
    **并发标记会有一些失误**，**重新标记**会修正这些失误。
2.  **Serial Old**  
    老年代的Serial
3.  **Parallel Old**  
    老年代的Parallel

##### 常用的组合： #####

*  Serial 和 Serial Old，现在已经很少见了。
 *  Parallel Scavenge 和 Parallel Old ， 1.8版本默认的搭配，简称PS+PO或Parallel GC
 *  ParNew 和 CMS

##### 不使用分代算法的垃圾回收器 #####

1.  G1  
    **Garbage First**：分区（Region）回收，优先清理垃圾最多的区。逻辑上每个区可以是Old，Survior，Eden，Humongous，物理上不分代，但是逻辑上依然是分代算法。  
    支持上百个G的内存。
    
    > 三色标记 + SATB + 写屏障

![G1垃圾回收器][G1]

1.  ZGC  
    不分代。
    
    > Colored Pointer颜色指针 着色指针 + 读屏障
    
    支持4个T的内存。
2.  Shenandoah  
    算法与ZGC类似，与ZGC是竞争关系。  
    支持4个T的内存。
3.  Epsilon  
    啥也不干的垃圾回收器，可以用来：
    
     *  确认一个程序根本不需要用GC，可以用Epsilon
     *  程序测试，用来观察垃圾产生的过程。

#### 调优 ####

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**基础概念：**

1.  吞吐量 ：用户代码时间/（用户代码时间 + 垃圾回收时间）
2.  响应时间 ：STW时间越短，响应时间越好。

对于科学计算、数据挖掘，优先考虑吞吐量。  
对于网站、GUI优先考虑响应时间。

**什么是调优？**

1.  根据需求，对JVM规划和预调优
2.  优化JVM运行环境（卡顿、慢）
3.  解决JVM运行过程中出现的问题（OOM）

**命令行参数介绍**：  
HotSpot参数分类：

> 标准： - 开头  
> 非标准： -X开头，特定版本的HotSpot支持特定的命令  
> 不稳定： -XX开头，下个版本可能取消

[命令行参数大全][Link 1]

java -XX:+PrintFlagsWithComments  # 只有Debug版本能用

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待续…

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[Serial]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/08/85c1db073d214337be48058ae074709b.png
[Parallel Scavenge]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/08/36ca76b2547c4940b04d1dc2440c308e.png
[CMS]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/08/15fd489c122444fa90ffb0e1eed9eab9.png
[G1]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/08/cff3579f908d48f3937b1f2e0e628d94.png
[Link 1]: https://www.oracle.com/technetwork/java/javase/documentation/index.html