案例实战：每日上亿请求量的电商系统，JVM年轻代垃圾回收参数如何优化？

1、案例背景引入

按照惯例，我们接下来会用案例驱动来带着大家分析到底该如何在特定场景下，预估系统的内存使用模型。然后合理优化新生代、老年代、Eden和Survivor各个区域的内存大小。接着再尽量优化参数避免新生代的对象进入老年代，尽量让对象留在新生代里被回收掉。我们这里的背景是电商系统，电商系统其实一般会拆分为很多的子系统独立部署比如商品系统、订单系统、促销系统、库存系统、仓储系统、会员系统，等等我们这里就以比较核心的订单系统作为例子来说明。（提示：食用本案例之前，请务必充分理解专栏之前两周的文章！）我们的案例背景是每日上亿请求量的电商系统，那么大家可以来推算一下每日上亿请求量的电商系统，他会每日有多少活跃用户？一般按每个用户平均访问20次来计算，那么上亿请求量，大致需要有500万日活用户。那么继续来推算一下，这500万的日活用户都是会进来进行大量的浏览，那么多少人会下订单？这里可以按照10%的付费转化率来计算，每天大概有50万人会下订单，那么大致就是每天会有50万订单。这50万订单算他集中在每天4小时的高峰期内，那么其实平均下来每秒钟大概也就几十个订单，大家是不是觉得根本没啥可说的？因为几十个订单的压力下，根本就不需要对JVM多关注，基本上就是每秒钟占用一些新生代内存，隔很久新生代才会满。然后一次Minor GC后垃圾对象清理掉，内存就空出来了，几乎无压力。

2、特殊的电商大促场景

但是如果你要是考虑到特殊的电商大促场景，就不会这么想了因为很多中小型的电商平台，确实平时系统压力其实没那么大，也没太大的高并发，每秒几千并发压力就算是高峰压力了。但是如果遇到一些大促场景，比如双11什么的，情况就不同了。假设在类似双11的节日里，零点的时候，很多人等着大促开始就要剁手购物，这个时候，可能在大促开始的短短10分钟内，瞬间就会有50万订单。那么此时每秒就会有接近1000的下单请求，我们就针对这种大促场景来对订单系统的内存使用模型分析一下。

3、抗住大促的瞬时压力需要几台机器？

那么要抗住大促期间的瞬时下单压力，订单系统需要部署几台机器呢？基本上可以按3台来算，就是每台机器每秒需要抗300个下单请求。这个也是非常合理的，而且需要假设订单系统部署的就是最普通的标配4核8G机器。从机器本身的CPU资源和内存资源角度，抗住每秒300个下单请求是没问题的。但是问题就在于需要对JVM有限的内存资源进行合理的分配和优化，包括对垃圾回收进行合理的优化，让JVM的GC次数尽可能最少，而且尽量避免Full GC，这样可以尽可能减少JVM的GC对高峰期的系统新更难的影响。

4、大促高峰期订单系统的内存使用模型估算

背景已经全部说完了，接下来咱们就得来预估订单系统的内存使用模型了.基本上可以按照每秒钟处理300个下单请求来估算，其实无论是订单处理性能还是并发情况，都跟生产很接近因为处理下单请求是比较耗时的，涉及很多接口的调用，基本上每秒处理100_{300个下单请求是差不多的。那么每个订单咱们就按1kb的大小来估算，单单是300个订单就会有300kb的内存开销然后算上订单对象连带的订单条目对象、库存、促销、优惠券等等一系列的其他业务对象，一般需要对单个对象开销放大10倍}20倍。此外，除了下单之外，这个订单系统还会有很多订单相关的其他操作，比如订单查询之类的，所以连带算起来，可以往大了估算，再扩大10倍的量。那么每秒钟会有大概300kb * 20 * 10 = 60mb的内存开销。但是一秒过后，可以认为这60mb的对象就是垃圾了，因为300个订单处理完了，所有相关对象都失去了引用，可以回收的状态。大家看下图：

5、内存到底该如何分配？

假设我们有4核8G的机器，那么给JVM的内存一般会到4G，剩下几个G会留点空余给操作系统之类的来使用不要想着把机器内存一下子都耗尽，其中堆内存我们可以给3G，新生代我们可以给到1.5G，老年代也是1.5G。然后每个线程的Java虚拟机栈有1M，那么JVM里如果有几百个线程大概会有几百M然后再给永久代256M内存，基本上这4G内存就差不多了。同时还要记得设置一些必要的参数，比如说打开“-XX:HandlePromotionFailure”选项（不熟悉这个参数的，可以回头复习一下专栏之前的文章）JVM参数如下所示：“-Xms3072M -Xmx3072M -Xmn1536M -Xss1M -XX:PermSize=256M -XX:MaxPermSize=256M -XX:HandlePromotionFailure”但是“-XX:HandlePromotionFailure”参数在JDK 1.6以后就被废弃了，所以现在一般都不会在生产环境里设置这个参数了。在JDK 1.6以后，只要判断“老年代可用空间”> “新生代对象总和”，或者“老年代可用空间”> “历次Minor GC升入老年代对象的平均大小”上述两个条件满足一个，就可以直接进行Minor GC，不需要提前触发Full GC了。所以实际上，如果大家用的是JDK 1.7或者JDK 1.8，那么JVM参数就保持如下即可，后面也都不再加入这个参数了：“-Xms3072M -Xmx3072M -Xmn1536M -Xss1M -XX:PermSize=256M -XX:MaxPermSize=256M”此时JVM内存入下图所示。

接着就很明确了，订单系统的系统程序在大促期间不停的运行，每秒处理300个订单，都会占据新生代60MB的内存空间但是1秒过后这60MB对象都会变成垃圾，那么新生代1.5G的内存空间大概需要25秒就会占满，如下图。
25秒过后就会要进行Minor GC了，此时因为有“-XX:HandlePromotionFailure”选项，所以你可以认为需要进行的检查，主要就是比较 “老年代可用空间大小”和“历次Minor GC后进入老年代对象的平均大小”，刚开始肯定这个检查是可以通过的。所以Minor GC直接运行，一下子可以回收掉99%的新生代对象，因为除了最近一秒的订单请求还在处理，大部分订单早就处理完了，所以此时可能存活对象就100MB左右。但是这里问题来了，如果“-XX:SurvivorRatio”参数默认值为8，那么此时新生代里Eden区大概占据了1.2GB内存，每个Survivor区是150MB的内存，如下图。
所以Eden区1.2GB满了就要进行Minor GC了，因此大概只需要20秒，就会把Eden区塞满，就要进行Minor GC了。然后GC后存活对象在100MB左右，会放入S1区域内。如下图。
然后再次运行20秒，把Eden区占满，再次垃圾回收Eden和S1中的对象，存活对象可能还是在100MB左右会进入S2区，如下图。
此时JVM参数如下：“-Xms3072M -Xmx3072M -Xmn1536M -Xss1M -XX:PermSize=256M -XX:MaxPermSize=256M -XX:SurvivorRatio=8”

6、新生代垃圾回收优化之一：

Survivor空间够不够首先在进行JVM优化的时候，第一个要考虑的问题，就是你通过估算，你的新生代的Survivor区到底够不够？按照上述逻辑，首先每次新生代垃圾回收在100MB左右，有可能会突破150MB，那么岂不是经常会出现Minor GC过后的对象无法放入Survivor中？然后岂不是频繁会让对象进入老年代？还有，即使Minor GC后的对象少于150MB，但是即使是100MB的对象进入Survivor区，因为这是一批同龄对象，直接超过了Survivor区空间的50%，此时也可能会导致对象进入老年代。（关于jvm的垃圾回收规则，如果不太清楚，请参加专栏之前的文章）所以其实按照我们这个模型来说，Survivor区域是明显不足的。这里其实建议的是调整新生代和老年代的大小，因为这种普通业务系统，明显大部分对象都是短生存周期的，根本不应该频繁进入老年代，也没必要给老年代维持过大的内存空间，首先得先让对象尽量留在新生代里。所以此时可以考虑把新生代调整为2G，老年代为1G，那么此时Eden为1.6G，每个Survivor为200MB，如下图。
这个时候，Survivor区域变大，就大大降低了新生代GC过后存活对象在Survivor里放不下的问题，或者是同龄对象超过Survivor 50%的问题。这样就大大降低了新生代对象进入老年代的概率。此时JVM的参数如下：“-Xms3072M -Xmx3072M -Xmn2048M -Xss1M -XX:PermSize=256M -XX:MaxPermSize=256M -XX:SurvivorRatio=8”其实对任何系统，首先类似上文的内存使用模型预估以及合理的分配内存，尽量让每次Minor GC后的对象都留在Survivor里，不要进入老年代，这是你首先要进行优化的一个地方。

7、新生代对象躲过多少次垃圾回收后进入老年代？

大家都知道，除了Minor GC后对象无法放入Survivor会导致一批对象进入老年代之外，还有就是有些对象连续躲过15次垃圾回收后会自动升入老年代。其实按照上述内存运行模型，基本上20多秒触发一次Minor GC，那么如果按照“-XX:MaxTenuringThreshold”参数的默认值15次来说，你要是连续躲过15次GC，就是一个对象在新生代停留超过了几分钟了，此时他进入老年代也是应该的。有些博客会说，应该提高这个参数，比如增加到20次，或者30次，其实那种说法根本是不对的因为你对这个参数考虑必须结合系统的运行模型来说，如果躲过15次GC都几分钟了，一个对象几分钟都不能被回收，说明肯定是系统里类似用@Service、@Controller之类的注解标注的那种需要长期存活的核心业务逻辑组件。那么他就应该进入老年代，何况这种对象一般很少，一个系统累计起来最多也就几十MB而已。所以你说你提高“-XX:MaxTenuringThreshold”参数的值，有啥用呢？让这些对象在新生代里多停留几分钟？因此考虑问题，一定不要人云亦云，要结合运行原理，自己推演和思考，不同的业务系统还都是不一样的。其实这个参数甚至你都可以降低他的值，比如降低到5次，也就是说一个对象如果躲过5次Minor GC，在新生代里停留超过1分钟了，尽快就让他进入老年代，别在新生代里占着内存了。总之，对于这个参数务必是结合你的系统具体运行的模型来考虑。要记住，JVM没有万能的最佳参数，但是有一套通用的分析和优化的方法。此时JVM参数如下：“-Xms3072M -Xmx3072M -Xmn2048M -Xss1M -XX:PermSize=256M -XX:MaxPermSize=256M -XX:SurvivorRatio=8 -XX:MaxTenuringThreshold=5”

8、多大的对象直接进入老年代？

另外有一个逻辑是说，大对象可以直接进入老年代 ，因为大对象说明是要长期存活和使用的比如在JVM里可能会缓存一些数据，这个一般可以结合自己系统中到底有没有创建大对象来决定。但是一般来说，给他设置个1MB足以，因为一般很少有超过1MB的大对象。如果有，可能是你提前分配了一个大数组、大List之类的东西用来放缓存的数据。此时JVM参数如下：“-Xms3072M -Xmx3072M -Xmn2048M -Xss1M -XX:PermSize=256M -XX:MaxPermSize=256M -XX:SurvivorRatio=8 -XX:MaxTenuringThreshold=5 -XX:PretenureSizeThreshold=1M”

9、别忘了指定垃圾回收器

同时大家别忘了要指定垃圾回收器，新生代使用ParNew，老年代使用CMS，如下JVM参数 ：“-Xms3072M -Xmx3072M -Xmn2048M -Xss1M -XX:PermSize=256M -XX:MaxPermSize=256M -XX:SurvivorRatio=8 -XX:MaxTenuringThreshold=5 -XX:PretenureSizeThreshold=1M -XX:+UseParNewGC -XX:+UseConcMarkSweepGC”ParNew垃圾回收器的核心参数，其实就是配套的新生代内存大小、Eden和Survivor的比例只要你设置合理，避免Minor GC后对象放不下Survivor进入老年代，或者是动态年龄判定之后进入老年代，给新生代里的Survivor充足的空间，那么Minor GC一般就没什么问题。然后根据你的系统运行模型，合理设置“-XX:MaxTenuringThreshold”，让那些长期存活的对象，抓紧尽快进入老年代，别在新生代里一直待着。这样基本上一个初步的优化好的JVM参数就结合你的业务出来了。