JVM性能优化------垃圾回收器

前面我们使用到了System.gc();方法，可以回收垃圾。
那么他具体是怎样的呢？我们来看看吧。


可以看到他是C语言写的，但我现在要说的是，我们调用了System.gc();的话，垃圾并不是立马回收，而是告诉虚拟机需要进行回收了。
测试代码：

/**
 * @author 龙小虬
 * @date 2021/4/16 22:54
 */
public class SystemGC {
     
    public static void main(String[] args) {
     
        new SystemGC();
        System.gc();
    }
    
	// 垃圾回收器回收的时候会走这个方法
    @Override
    protected void finalize() throws Throwable {
     
        System.out.println("重写finalize方法");
    }
}

它会有两种情况：

1. 没有立马进行回收
   
2. 立马回收
   

如果我们一定要立马回收呢？那就需要调用System.runFinalization()，即可。第一种情况是概率性的，如果想要真的看到结果，需要多次测试。

7种核心的收集器

1. 串行回收器：Serial、Serial old
2. 并行回收器：ParNew、Parallel Scavenge、Parallel old
3. 并发回收器：CMS、G1（分区算法）
   

为什么有着这么多的垃圾回收器，第一个回收器在jdk1.3就出来了，之后在2017年频繁更新垃圾回收器，为什么？这是因为17年之后，微服务框架已经兴起了。为了更好的适应微服务框架的到来，所以不断地更新，那为什么这么频繁，他们有什么目的？目的主要就是我们前面文章提到的Stop-The-World机制，因为触发它会导致用户线程全部暂停不能正常的访问堆内存，所以为了更好地适应微服务，不断地想办法降低stw机制的阻塞时间。

这样我们也就了解了，我们需要怎么去在生产环境下调优JVM。

在生产环境下调优jvm
前面提到的垃圾回收器不断更新是因为stw机制，那么我们要怎么去减少机制的触发，从而使阻塞时间变短，这就是我们调优JVM的一个要点。
我们都知道，stw机制的触发是因为内存不足，或者扩容的情况下才会触发，所以我们在生产环境下，不要频繁的触发垃圾回收或者是降低用户线程阻塞的时间，因为所有垃圾回收的时候都会暂停用户线程。那怎么避免频繁的触发垃圾回收？
那肯定就是尽量不扩容嘛：

1. 提升新生代、老年代的内存大小
2. 生产环境中，初始容量和最大容量保持一致
3. 生产环境中不要调用System.gc()

垃圾回收器与垃圾回收算法区别

1. 垃圾收集器：串行、并行收集、CMS、G1\ZGC。能够降低对用户线程暂停的时间或者用户线程和GC线程同时运行
2. 垃圾收集算法：标记清除、标记整理、标记复制、分代算法
   垃圾收集器中包含了垃圾收集算法。

串行、并行的区别

1. 串行就是GC单线程回收垃圾（单个线程回收）
   优点：简单而高效
   缺点：只有一个GC线程清理堆内存垃圾，一旦堆内存过大，从而导致stw时间过长
   应用场景：堆内存比较小的项目或者是桌面应用程序
2. 并行就是GC多线程方式回收垃圾（多个线程同时回收，java8默认使用并行收集器）
   优点：如果堆内存空间比较大，采用并行收集器可以提高清理堆内存空间的效率
   缺点：开启多个线程同时清理垃圾，可能会很消耗CPU资源
   应用场景：多核多线程情况下

并发、并行的区别
并行、串行收集器当GC的线程在清理堆内存垃圾的时候，都会暂停用户线程
并发在GC的线程清理堆内存垃圾的时候，不会暂停用户线程（垃圾清理过程中会有非常短暂的暂停用户线程）代表：CMS、G1

怎么查看默认收集器
+代表使用了，-代表未使用
1.cmd命令
java -XX:+PrintCommandLineFlags -version
jinfo -flag UseParallelGC （线程pid）
2.idea
-XX:+PrintCommandLineFlags
3.jdk自带的jconsole
例如：

既然我们了解了默认的额垃圾回收器，那么就该知道一下垃圾回收的步骤

清理堆垃圾的步骤
根据GCRoot查找到整个引用链，只要有被GCRoot关联对象，则标记为可用对象，如果GCRoot引用链过长，那么就会导致遍历的时间过长，stw时间过长，这也是为什么串行、并行回收慢的原因

CMS收集器原理

1. 初始标记（CMS initial mark）
   标记GCRoot能直接关联的对象，但是也会让所有用户线程暂停，暂停用户线程时间非常短

2. 并发标记（CMS concurrent mark）
   用户线程与GC线程同时运行，此时根据初始标记得到直接引用对象，查询整个链与GCRoot能够关联的对象

3. 重新标记（CMS remark）
   在初始标记之后，在并发标记过程中，并发标记线程和用户线程同时运行中，有可能会发生引用改变，所以需要重新修正，并且暂停用户线程，但是时长会比并发标记时间短，比初始标记时间长

4. 并发清除（CMS concurrent sweep）
   用户线程和GC线程同时运行，GC线程同时运行清理堆内存垃圾，用户线程正常运行。并发清除过程中还会产生垃圾，因为它使用的是标记清除算法

   在这第四步，为什么不使用标记整理算法？标记整理算法会更改原对象的内存地址，但是现在的用户线程同时在运行，所以不能使用，否则会发生用户线程引用不到数据。cms核心理念：减少stw阻塞等待时间，如果使用那岂不是没有达到减少阻塞的等待时间的效果吗？

缺点：产生碎片化问题
处理方案：直接触发FullGC，采用老年代串行回收器清理整个堆内存垃圾，采用标记整理算法，导致所有用户线程阻塞。这也就是我们所说的，老年代使用CMS的时候，拥有备胎收集器老年代串行收集器

stw机制
那说了这么多的理念，怎么证明stw机制会导致线程暂时阻塞呢？
代码：

import java.util.ArrayList;

/**
 * @author 龙小虬
 * @date 2021/4/16 23:34
 */
public class STWBlock {
     
    public static void main(String[] args) {
     
        new MyThread().start();
        new Thread(() -> {
     
            ArrayList<byte[]> bytes = new ArrayList<>();
            while (true) {
     
                for (int i = 0; i < 20; i++) {
     
                    bytes.add(new byte[10 * 1024 * 1024]);
                }
                if (bytes.size() > 20) {
     
                    bytes.clear();
                    System.gc();
                }
            }
        }).start();
    }

    static class MyThread extends Thread {
     
        long startTime = System.currentTimeMillis();

        @Override
        public void run() {
     
            while (true) {
     
                try {
     
                    long end = System.currentTimeMillis();
                    System.out.println(end / 1000 + "." + end % 1000);
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
     
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}

在这里就发现，时间上的差距就越来越参差不齐了。

这也说明了，线程在某个时间会发生阻塞，才会导致这个问题。