JVM 09.3 运行时数据区 堆 调优/垃圾回收/小结

 

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常用调优工具

1.JDK命令行

2.Eclipse：Memory Analyzer Tool

3.Jconsole

4.VisualVM

5.Jprofiler

6.Java Flight Recorder

7.GCViewer

8.GC Easy

Minor GC、Major GC、Full GC

JVM在进行GC时，并非每次都针对上面三个内存区域（新生代、老年代、方法区）一起回收的，大部分时候回收都是指新生代。

针对hotSpot VM的实现，它里面的GC按照回收区域又分为两大种类型：一种是部分收集（Partial GC），一种是整堆收集（Full GC）

1.部分收集：不是完整收集整个Java堆的垃圾收集。其中又分为：

• 新生代收集（Minor GC/Young GC）：只是新生代的垃圾收集
• 老年代收集（Major GC/Old GC）：只是老年代的垃圾收集
  • 目前，只有CMS GC会有单独收集老年代的行为
  • 注意，很多时候Major GC 会和 Full GC混淆使用，需要具体分辨是老年代回收还是整堆回收
• 混合收集（Mixed GC）：收集整个新生代以及部分老年代的垃圾收集。
  • 混合收集不涉及方法区回收，只是新生代，老年代的混合收集。
  • 目前，之后G1 GC会有这种行为。

2.整堆收集（Full GC）：收集整个java堆和方法区的垃圾收集。

不同GC的触发机制

年轻代GC（Minor GC）触发机制：

• 当年轻代空间不足时，就会触发Minor GC，这里的年轻代满指的是Eden代满，Survivor满不会引发GC.(每次Minor GC会清理年轻代的内存，Survivor是被动GC，不会主动GC)
• 因为Java队形大多都具备朝生夕灭的特性，所以Monor GC 非常频繁，一般回收速度也比较快，这一定义既清晰又利于理解。
• Minor GC 会引发STW（Stop the World），暂停其他用户的线程，等垃圾回收结束，用户线程才恢复运行。

老年代GC(Major GC/Full GC)触发机制

• 指发生在老年代的GC,对象从老年代消失时，Major GC 或者 Full GC 发生了。
• 出现了Major GC，经常会伴随至少一次的Minor GC（不是绝对的，在Parallel Scavenge 收集器的收集策略里就有直接进行Major GC的策略选择过程）
  • 也就是老年代空间不足时，会先尝试触发Minor GC。如果之后空间还不足，则触发Major GC
• Major GC速度一般会比Minor GC慢10倍以上，STW时间更长
• 如果Major GC后，内存还不足，就报OOM了

Full GC触发机制

• 触发Full GC执行的情况有以下五种
  • ①调用System.gc()时，系统建议执行Full GC，但是不必然执行
  • ②老年代空间不足
  • ③方法区空间不足
  • ④通过Minor GC后进入老年代的平均大小小于老年代的可用内存
  • ⑤由Eden区，Survivor S0（from）区向S1（to）区复制时，对象大小由于To Space可用内存，则把该对象转存到老年代，且老年代的可用内存小于该对象大小
• 说明：Full GC 是开发或调优中尽量要避免的，这样暂停时间会短一些

堆空间分代思想

为什么要把Java堆分代？不分代就不能正常工作了么

• 经研究，不同对象的生命周期不同。70%-99%的对象都是临时对象。
  • 新生代：有Eden、Survivor构成（s0,s1 又称为from to），to总为空
  • 老年代：存放新生代中经历多次依然存活的对象
• 其实不分代完全可以，分代的唯一理由就是优化GC性能。如果没有分代，那所有的对象都在一块，就如同把一个学校的人都关在一个教室。GC的时候要找到哪些对象没用，这样就会对堆的所有区域进行扫描，而很多对象都是朝生夕死的，如果分代的话，把新创建的对象放到某一地方，当GC的时候先把这块存储“朝生夕死”对象的区域进行回收，这样就会腾出很大的空间出来。

内存分配策略总结

• 如果对象在Eden出生并经过第一次Minor GC后依然存活，并且能被Survivor容纳的话，将被移动到Survivor空间中，把那个将对象年龄设为1.对象在Survivor区中每熬过一次MinorGC，年龄就增加一岁，当它的年龄增加到一定程度（默认15岁，其实每个JVM、每个GC都有所不同）时，就会被晋升到老年代中
  • 对象晋升老年代的年龄阈值，可以通过选项 -XX：MaxTenuringThreshold来设置
• 针对不同年龄段的对象分配原则如下：
  • 优先分配到Eden
  • 大对象直接分配到老年代
    • 我们要尽量避免程序中出现过多的大对象
  • 长期存活的对象分配到老年代
  • 动态对象年龄判断
    • 如果Survivor区中相同年龄的所有对象大小的总和大于Survivor空间的一半，年龄大于或等于该年龄的对象可以直接进入到老年代。无需等到MaxTenuringThreshold中要求的年龄

大对象直接进入老年代举例

分配60m堆空间，新生代 20m ，Eden 16m， s0 2m， s1 2m，buffer对象20m，Eden 区无法存放buffer， 直接晋升老年代。

/** 测试：大对象直接进入老年代
 * -Xms60m -Xmx60m -XX:NewRatio=2 -XX:SurvivorRatio=8 -XX:+PrintGCDetails
 */
public class YoungOldAreaTest { // 新生代 20m ，Eden 16m， s0 2m， s1 2m // 老年代 40m public static void main(String[] args) { //Eden 区无法存放buffer 晋升老年代 byte[] buffer = new byte[1024 * 1024 * 20];//20m  } }

日志输出：

空间分配担保机制

简单解释一下为什么会出现这种情况： 因为给 allocation2 分配内存的时候 eden 区内存几乎已经被分配完了，我们刚刚讲了当 Eden 区没有足够空间进行分配时，虚拟机将发起一次 Minor GC.GC 期间虚拟机又发现 allocation1 无法存入 Survivor 空间，所以只好通过 分配担保机制：把新生代的对象提前转移到老年代中去，老年代上的空间足够存放 allocation1，所以不会出现 Full GC。执行 Minor GC 后，后面分配的对象如果能够存在 eden 区的话，还是会在 eden 区分配内存。可以执行如下代码验证：

public class GCTest {

    public static void main(String[] args) { byte[] allocation1, allocation2,allocation3,allocation4,allocation5; allocation1 = new byte[32000*1024]; allocation2 = new byte[1000*1024]; allocation3 = new byte[1000*1024]; allocation4 = new byte[1000*1024]; allocation5 = new byte[1000*1024]; } }