垃圾回收器-CMS及常用回收器分析

一、gc算法

1.垃圾判断算法

即判断JVM中的所有对象,哪些对象是存活的,哪些对象可回收的算法。

引用计数算法

最简单的垃圾判断算法。

在对象中添加一个属性用于标记对象被引用的次数,每多一个其他对象引用,计数+1,当引用失效时,计数-1,如果计数=0,表示没有其他对象引用,就可以被回收。

(和可重入锁的逻辑一样,但不能解决循环依赖)

可达性分析算法

通过一系列被称为“GC Roots”的根对象作为起始节点集,从这些节点开始,根据引用关系链向下搜索,如果某个对象无法被搜索到,则说明该对象无引用执行,可回收。相反,则对象处于存活状态,不可回收。

2.垃圾回收算法

1)标记-清除算法

标记-清除算法分为两个阶段:标记阶段和清除阶段。标记阶段的任务是标记出所有需要被回收的对象,清除阶段就是回收被标记的对象所占用的空间。

缺点:会产生内存碎片,如果说你需要分配大对象,需要连续的空间,你的内存是碎片化的,分配不到内存,这个时候不是因为你没有了内存分不到,而是因为你的内存不是连续的

2)标记-整理算法

该算法标记阶段和清除算法一样,但是在完成标记之后,它不是直接清理可回收对象,而是将存活对象都向一端移动,然后清理掉端边界以外的内存。

缺点:很耗CPU,在进行合并碎片的时候会进行STW(Stop-The-World,停止一切)

3)复制算法

它将可用内存按容量划分为大小相等的两块,每次只使用其中的一块。当这一块的内存用完了,就将还存活着的对象复制到另外一块上面,然后再把已使用的内存空间一次清理掉。

缺点:对内存空间的使用做出了高昂的代价,因为能够使用的内存缩减到原来的一半。很显然,Copying算法的效率跟存活对象的数目多少有很大的关系,如果存活对象很多,那么Copying算法的效率将会大大降低。

4)分代-复制算法

根据对象存活的生命周期将内存划分为若干个不同的区域。一般情况下将堆区划分为老年代(Tenured Generation)和新生代(Young Generation)。老年代的特点是每次垃圾收集时只有少量对象需要被回收,而新生代的特点是每次垃圾回收时都有大量的对象需要被回收,那么就可以根据不同代的特点采取最适合的收集算法。

新生代都采取复制算法,因为新生代中每次垃圾回收都要回收大部分对象,也就是说需要复制的操作次数较少,但是实际中并不是按照1:1的比例来划分新生代的空间的,一般来说是将新生代划分为一块较大的Eden空间和两块较小的Survivor空间(8:1:1),每次使用Eden空间和其中的一块Survivor空间,当进行回收时,将Eden和Survivor中还存活的对象复制到另一块Survivor空间中,然后清理掉Eden和刚才使用过的Survivor空间。

而由于老年代的特点是每次回收都只回收少量对象,一般使用的是标记-整理算法

问答:

什么时候会触发Young GC?

对象优先在新生代 Eden 区中分配,如果 Eden 区没有足够的空间时,就会触发一次 Young GC 。

什么时候会触发Full GC?

1.调用 System.gc()方法时,会建议JVM进行Full GC,此方法不建议使用。

2.新生代使用的是复制算法,为了内存利用率,只使用其中一个 Survivor 空间来做轮换备份,因此如果大量对象在 Minor GC 后仍然存活,导致 Survivor 空间不够用,就会通过分配担保机制将多出来的对象提前转到老年代,此时如果老年代的可用内存小于该对象的大小,就会触发 Full GC。

3.当老年代中最大可用的连续空间小于历代晋升到老年代的对象的平均大小时,会触发Full GC 来让老年代腾出更多的空间。

如何优化GC?

  1. 尽量不要创建过大的对象或数组。
  2. 通过虚拟机的 -Xmn 参数适当调大新生代的大小,让对象尽量在新生代中被回收掉。
  3. 通过 -XX:MaxTenuringThreshold 参数调大对象进入老年代的年龄,让对象尽量在新生代中被回收掉。

二、垃圾回收器

常用的各种垃圾回收器:

垃圾回收器-CMS及常用回收器分析_第1张图片

 1 Serial收集器(-XX:+UseSerialGC -XX:+UseSerialOldGC)

垃圾回收器-CMS及常用回收器分析_第2张图片

Serial(串行)收集器是最基本、历史最悠久的垃圾收集器了。

看名字就知道这个收集器是一个单线程收集器了。它的 “单线程” 的意义不仅仅意味着它只会使用一条垃圾收集线程去完成垃圾收集工作,更重要的是它在进行垃圾收集工 作的时候必须暂停其他所有的工作线程( "Stop The World" ),直到它收集结束。

新生代采用复制算法,老年代采用标记-整理算法。

虚拟机的设计者们当然知道Stop The World带来的不良用户体验,所以在后续的垃圾收集器设计中停顿时间在不断缩短(仍然还有停顿,寻找最优秀的垃圾收集器的过程仍然在继续)。 但是Serial收集器有没有优于其他垃圾收集器的地方呢?当然有,它简单而高效(与其他收集器的单线程相比)。Serial收集器由于没有线程交互的开销,自然可以获得很高的单线程收集效率。 Serial Old收集器是Serial收集器的老年代版本,它同样是一个单线程收集器。它主要有两大用途:一种用途是在JDK1.5 以及以前的版本中与Parallel Scavenge收集器搭配使用,另一种用途是作为CMS收集器的后备方案。

2 Parallel Scavenge收集器

(-XX:+UseParallelGC(年轻代),-XX:+UseParallelOldGC(老年代))

垃圾回收器-CMS及常用回收器分析_第3张图片

 

Parallel收集器其实就是Serial收集器的多线程版本,除了使用多线程进行垃圾收集外,其余行为(控制参数、收集算法、回收策略等等)和Serial收集器类似。

默认的收集线程数跟cpu核数相同,当然也可以用参数(-XX:ParallelGCThreads)指定收集线程数,但是一般不推荐修改。

Parallel Scavenge收集器关注点是吞吐量(高效率的利用CPU)。CMS等垃圾收集器的关注点更多的是用户线程的停 顿时间(提高用户体验)。所谓吞吐量就是CPU中用于运行用户代码的时间与CPU总消耗时间的比值。 Parallel Scavenge收集器提供了很多参数供用户找到最合适的停顿时间或最大吞吐量,如果对于收集器运作不太了解的话,

可以选择把内存管理优化交给虚拟机去完成也是一个不错的选择。 新生代采用复制算法,老年代采用标记-整理算法。 Parallel Old收集器是Parallel Scavenge收集器的老年代版本。使用多线程和“标记-整理”算法。在注重吞吐量以及CPU资源的场合,都可以优先考虑 Parallel Scavenge收集器和Parallel Old收集器(JDK8默认的新生代和老年代收集器)。

3 ParNew收集器(-XX:+UseParNewGC)

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 ParNew收集器其实跟Parallel收集器很类似,区别主要在于它可以和CMS收集器配合使用。ParNew只能作用于年轻代,而cms只能作用于老年代 新生代采用复制算法,老年代采用标记-整理算法。

它是许多运行在Server模式下的虚拟机的首要选择,除了Serial收集器外,只有它能与CMS收集器(真正意义上的并发收 集器,后面会介绍到)配合工作。

4 CMS收集器(-XX:+UseConcMarkSweepGC(old)) (重要)

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CMS(Concurrent Mark Sweep)收集器是一种以获取最短回收停顿时间为目标的收集器。它非常符合在注重用户体验的应用上使用,从它的名字就可以看出它是一款优秀的垃圾收集器,主要优点:并发收集、低停顿。

它是HotSpot虚拟机第一款真正意义上的并发收集器,它第一次实现了让垃圾收集线程与用户线程(基本上)同时工作。

从名字中的Mark Sweep这两个词可以看出,CMS收集器是一种 “标记-清除”算法实现的,它的运作过程相比于前面几种垃圾收集器来说更加复杂一些。

过程解析

整个过程分为五个步骤:

初始标记: 暂停所有的其他线程(STW),并记录下gc roots直接能引用的对象,速度很快。

并发标记: 并发标记阶段就是从GC Roots的直接关联对象开始遍历整个对象图的过程, 这个过程耗时较长但 是不需要停顿用户线程, 可以与垃圾收集线程一起并发运行。因为用户程序继续运行,可能会有导致已经标记过的对象状态发生改变。

重新标记: 重新标记阶段就是为了修正并发标记期间因为用户程序继续运行而导致标记产生变动的那一部分对象的标记记录,这个阶段的停顿时间一般会比初始标记阶段的时间稍长,远远比并发标记阶段时间短。主要用到三色标记里的增量更新算法(见下面详解)做重新标记。

并发清理: 开启用户线程,同时GC线程开始对未标记的区域做清扫。这个阶段如果有新增对象会被标记为黑色不做任何处理(见下面三色标记算法详解)。

并发重置:重置本次GC过程中的标记数据。

缺点

但是它有下面几个明显的缺点:

1.对CPU资源敏感(会和服务抢资源);

2.无法处理浮动垃圾(在并发标记和并发清理阶段又产生垃圾,这种浮动垃圾只能等到下一次gc再清理了);

3.它使用的回收算法-“标记-清除”算法会导致收集结束时会有大量空间碎片产生,当然通过参数XX:+UseCMSCompactAtFullCollection可以让jvm在执行完标记清除后再做整理

4.执行过程中的不确定性,会存在上一次垃圾回收还没执行完,然后垃圾回收又被触发的情况,特别是在并发标记和并发清理阶段会出现,一边回收,系统一边运行,也许没回收完就再次触发full gc,也就是"concurrent mode failure",此时会进入stop the world,用serial old垃圾收集器来回收

CMS问题解决方案

核心jvm参数

1. -XX:+UseConcMarkSweepGC:启用cms

2. -XX:ConcGCThreads:并发的GC线程数

3. -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection:FullGC之后做压缩整理(减少碎片)

4. -XX:CMSFullGCsBeforeCompaction:多少次FullGC之后压缩一次,默认是0,代表每次FullGC后都会压缩一 次

5. -XX:CMSInitiatingOccupancyFraction: 当老年代使用达到该比例时会触发FullGC(默认是92,这是百分比)

6. -XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly:只使用设定的回收阈值(-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction设 定的值),如果不指定,JVM仅在第一次使用设定值,后续则会自动调整

7. -XX:+CMSScavengeBeforeRemark:在CMS GC前启动一次minor gc,目的在于减少老年代对年轻代的引 用,降低CMS GC的标记阶段时的开销,一般CMS的GC耗时 80%都在标记阶段

8. -XX:+CMSParallellnitialMarkEnabled:表示在初始标记的时候多线程执行,缩短STW

9. -XX:+CMSParallelRemarkEnabled:在重新标记的时候多线程执行,缩短STW;

小节总结

1.cms、g1和zgc其实原理差不多

2.cms标记整理时,会扫描直接引用对象 如 new A();但不去扫描a里面的其他引用对象

3.为什么csm初始标记时要stw,不停一直有新增标记不完

4..jvm在3g以上才适合cms

5.在cms并发标记的时候会出现初始标记的对象发生了改变,这时就需要进行重新标记(采用三色标记增量算法)。重新标记后,进入到并发清理阶段(在该阶段如果来了一个不需要清理但无标记的对象,会不会被误删?不会,因为三色标记会标记这种情况),将未标记的对象清理掉,最后将所有标记清除,以进入下一轮gc

6.当并发标记时出现了新的垃圾导致老年代存不下,会导致并发失败concurrent mode failure。然后会将整个cms gc流程进行stw,这种是由于并发 Background CMS GC 正在执行,同时又有 Young GC 晋升的对象要放入到了 Old 区中,而此时 Old 区空间不足造成的。

7. jdk8推荐cms jdk9推荐g1 jdk11推荐zgc

8.关于命令 -XX:CMSInitiatingOccupancyFractio 。当老年代使用达到比例触发fullgc ,这个默认92就是要留8,来留给并发标记时新对象的创建留些空间,避免并发标记失败进入stw。如果系统中经常有大对象产生,就将这个值降低一些,预留更多的空间,防止并发标记失败。

9.关于命令 -XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly。只使用设定阈值这个命令,如果不指定,会动态调整,比如一直没出现过并发失败,上面那个值就会调高些。如果频繁出现并发失败,上面那个值就会调低些。

10.老年代跨代引用年轻代的情况非常少

11.针对高并发场景,量突然增大,从而导致几分钟触发full gc。如果是秒杀场景的话没关系,因为秒杀已经过去了就算有full gc也没关系。

三、系统调优参数(ParNew+CMS)

对于8G内存,我们一般是分配4G内存给JVM,正常的JVM参数配置如下:

‐Xms3072M ‐Xmx3072M ‐Xss1M ‐XX:MetaspaceSize=256M ‐XX:MaxMetaspaceSize=256M ‐XX:SurvivorRatio=8

这样设置可能会由于动态对象年龄判断原则导致频繁full gc。 于是我们可以更新下JVM参数设置:

‐Xms3072M ‐Xmx3072M ‐Xmn2048M ‐Xss1M ‐XX:MetaspaceSize=256M ‐XX:MaxMetaspaceSize=256M ‐XX:SurvivorRatio=8

垃圾回收器-CMS及常用回收器分析_第6张图片

 

这样就降低了因为对象动态年龄判断原则导致的对象频繁进入老年代的问题,其实很多优化无非就是让短期存活的对象 尽量都留在survivor里,不要进入老年代,这样在minor gc的时候这些对象都会被回收,不会进到老年代从而导致full gc。

对于对象年龄应该为多少才移动到老年代比较合适,本例中一次minor gc要间隔二三十秒,大多数对象一般在几秒内就会变为垃圾,

完全可以将默认的15岁改小一点,比如改为5,那么意味着对象要经过5次minor gc才会进入老年代,整个时间也有一两分钟了,

如果对象这么长时间都没被回收,完全可以认为这些对象是会存活的比较长的对象,可以移动到老年代,而不是继续一直占用survivor区空间。

对于多大的对象直接进入老年代(参数-XX:PretenureSizeThreshold),这个一般可以结合你自己系统看下有没有什么大对象 生成,预估下大对象的大小,一般来说设置为1M就差不多了,很少有超过1M的大对象,这些对象一般就是你系统初始 化分配的缓存对象,比如大的缓存List,Map之类的对象。 可以适当调整JVM参数如下:

 ‐Xms3072M ‐Xmx3072M ‐Xmn2048M ‐Xss1M ‐XX:MetaspaceSize=256M ‐XX:MaxMetaspaceSize=256M ‐XX:SurvivorRatio=8 ‐XX:MaxTenuringThreshold=5 ‐XX:PretenureSizeThreshold=1M

对于JDK8默认的垃圾回收器是-XX:+UseParallelGC(年轻代)和-XX:+UseParallelOldGC(老年代),如果内存较大(超过4个G,只是经验 值),系统对停顿时间比较敏感,我们可以使用ParNew+CMS(-XX:+UseParNewGC -XX:+UseConcMarkSweepGC)

对于老年代CMS的参数如何设置我们可以思考下,首先我们想下当前这个系统有哪些对象可能会长期存活躲过5次以上minor gc最终进入老年代。

无非就是那些Spring容器里的Bean,线程池对象,一些初始化缓存数据对象等,这些加起来充其量也就几十MB。 还有就是某次minor gc完了之后还有超过一两百M的对象存活,那么就会直接进入老年代,比如突然某一秒瞬间要处理五六百单,

那么每秒生成的对象可能有一百多M,再加上整个系统可能压力剧增,一个订单要好几秒才能处理完,下一秒可能又有很多订单过来。 我们可以估算下大概每隔五六分钟出现一次这样的情况,那么大概半小时到一小时之间就可能因为老年代满了触发一次Full GC,

Full GC的触发条件还有我们之前说过的老年代空间分配担保机制,历次的minor gc挪动到老年代的对象大小肯定是非常小的,

所以几乎不会在minor gc触发之前由于老年代空间分配担保失败而产生full gc,其实在半小时后发生full gc,这时候已经过了抢购的最高峰期,后续可能几小时才做一次FullGC。 对于碎片整理,因为都是1小时或几小时才做一次FullGC,是可以每做完一次就开始碎片整理,或者两到三次之后再做一次也行。

综上,只要年轻代参数设置合理,老年代CMS的参数设置基本都可以用默认值,如下所示:

‐Xms3072M ‐Xmx3072M ‐Xmn2048M ‐Xss1M ‐XX:MetaspaceSize=256M ‐XX:MaxMetaspaceSize=256M ‐XX:SurvivorRatio=8  ‐XX:MaxTenuringThreshold=5 ‐XX:PretenureSizeThreshold=1M ‐XX:+UseParNewGC ‐XX:+UseConcMarkSweepGC ‐XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=92 ‐XX:+UseCMSCompactAtFullCollection ‐XX:CMSFullGCsBeforeCompaction=0

参数解释

1.‐Xms3072M ‐Xmx3072M 最小最大堆设置为3g,最大最小设置为一致防止内存抖动

2.‐Xss1M 线程栈1m

3.‐Xmn2048M ‐XX:SurvivorRatio=8 年轻代大小2g,eden与survivor的比例为8:1:1,也就是1.6g:0.2g:0.2g

4.-XX:MaxTenuringThreshold=5 年龄为5进入老年代 5.‐XX:PretenureSizeThreshold=1M 大于1m的大对象直接在老年代生成

6.‐XX:+UseParNewGC ‐XX:+UseConcMarkSweepGC 使用ParNew+cms垃圾回收器组合

7.‐XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=92 老年代中对象达到这个比例后触发fullgc

8.‐XX:+UseCMSCompactAtFullCollection 开启fullgc后进行碎片整理的配置,默认每次

9.‐XX:CMSFullGCsBeforeCompaction=0 设置几次fullgc后进行碎片整理,默认0,0代表每次

四、垃圾收集底层算法实现 -三色标记

在并发标记的过程中,因为标记期间应用线程还在继续跑,对象间的引用可能发生变化,多标和漏标的情况就有可能发生。

这里我们引入“三色标记”来给大家解释下,把Gcroots可达性分析遍历对象过程中遇到的对象, 按照“是否访问过”这个条件标记成以下三种颜色:

黑色: 表示对象已经被垃圾收集器访问过, 且这个对象的所有引用都已经扫描过。 黑色的对象代表已经扫描过, 它是安全存活的,

如果有其他对象引用指向了黑色对象, 无须重新扫描一遍。 黑色对象不可能直接(不经过灰色对象) 指向某个白色对象。

灰色: 表示对象已经被垃圾收集器访问过, 但这个对象上至少存在一个引用还没有被扫描过。

白色: 表示对象尚未被垃圾收集器访问过。 显然在可达性分析刚刚开始的阶段, 所有的对象都是白色的, 若在分析结束的阶段, 仍然是白色的对象, 即代表不可达。

垃圾回收器-CMS及常用回收器分析_第7张图片

1.cms在标记过程中可能存在的问题

1)多标-浮动垃圾

在并发标记过程中,如果由于方法运行结束导致部分局部变量(gcroot)被销毁,这个gcroot引用的对象之前又被扫描过(被标记为非垃圾对象),那么本轮GC不会回收这部分内存。

这部分本应该回收但是没有回收到的内存,被称之为“浮动垃圾”。

浮动垃圾并不会影响垃圾回收的正确性,只是需要等到下一轮垃圾回收中才被清除。 另外,针对并发标记(还有并发清理)开始后产生的新对象,通常的做法是直接全部当成黑色,本轮不会进行清除。这部分对象期间可能也会变为垃圾,这也算是浮动垃圾的一部分。

2)漏标-读写屏障

漏标会导致被引用的对象被当成垃圾误删除,这是严重bug,必须解决,有两种解决方案: 增量更新(Incremental Update) 和原始快照(Snapshot At The Beginning,SATB) 。

增量更新

就是当黑色对象插入新的指向白色对象的引用关系时, 就将这个新插入的引用记录下来, 等并发扫描结束之后, 再将这些记录过的引用关系中的黑色对象为根, 重新扫描一次。

这可以简化理解为, 黑色对象一旦新插入了指向白色对象的引用之后, 它就变回灰色对象了。

原始快照

就是当灰色对象要删除指向白色对象的引用关系时, 就将这个要删除的引用记录下来, 在并发扫描结束之后,再将这些记录过的引用关系中的灰色对象为根, 重新扫描一次,

这样就能扫描到白色的对象,将白色对象直接标记为黑色(目的就是让这种对象在本轮gc清理中能存活下来,待下一轮gc的时候重新扫描,这个对象也有可能是浮动垃圾) 以上无论是对引用关系记录的插入还是删除, 虚拟机的记录操作都是通过写屏障实现的。

各种垃圾回收器的处理方案

对于读写屏障,以Java HotSpot VM为例,其并发标记时对漏标的处理方案如下:

CMS:写屏障 + 增量更新

G1,Shenandoah:写屏障 + 原始快照

ZGC:读屏障

小记总结

为什么G1用SATB?CMS用增量更新?

我的理解:SATB相对增量更新效率会高(当然SATB可能造成更多的浮动垃圾),因为不需要在重新标记阶段再次深度扫描被删除引用对象,

而CMS对增量引用的根对象会做深度扫描,G1因为很多对象都位于不同的region,CMS就一块老年代区域,重新深度扫描对象的话G1的代价会比CMS高,

所以G1选择SATB不深度扫描对象,只是简单标记,等到下一轮GC再深度扫描。

关于三色标记的理解

1.三色标记,漏标的情况,其中一种标记方法是更新标记:将新引用的对象记录到一个集合里面。在重新标记阶段标记为灰色,将被引用的对象标记为黑色(这样就不会作为白色被回收,并且重新标记阶段是stw,不会重新引用对象再次改变)

五、常见GC问题解决方案

重点需要关注的几个GC Cause:

  • System.gc(): 手动触发GC操作。
  • CMS: CMS GC 在执行过程中的一些动作,重点关注 CMS Initial Mark 和 CMS Final Remark 两个 STW 阶段。
  • Promotion Failure: Old 区没有足够的空间分配给 Young 区晋升的对象(即使总可用内存足够大)。
  • Concurrent Mode Failure: CMS GC 运行期间,Old 区预留的空间不足以分配给新的对象,此时收集器会发生退化,严重影响 GC 性能,下面的一个案例即为这种场景。
  • GCLocker Initiated GC: 如果线程执行在 JNI 临界区时,刚好需要进行 GC,此时 GC Locker 将会阻止 GC 的发生,同时阻止其他线程进入 JNI 临界区,直到最后一个线程退出临界区时触发一次 GC。

1.动态扩容引起的空间震荡

服务刚启动时gc较多,是因为在 JVM 的参数中 -Xms 和 -Xmx 设置的不一致,在初始化时只会初始 -Xms 大小的空间存储信息,每当空间不够用时再向操作系统申请,这样的话必然要进行一次 GC。

另外,如果空间剩余很多时也会进行缩容操作,JVM 通过 -XX:MinHeapFreeRatio 和 -XX:MaxHeapFreeRatio 来控制扩容和缩容的比例,调节这两个值也可以控制伸缩的时机,例如扩容便是使用 GenCollectedHeap::expand_heap_and_allocate() 来完成的

解决方案

尽量将成对出现的空间大小配置参数设置成固定的,如 -Xms 和 -Xmx,-XX:MaxNewSize 和 -XX:NewSize,-XX:MetaSpaceSize 和 -XX:MaxMetaSpaceSize 等。

2..过早晋升 

Full GC 比较频繁,且经历过一次 GC 之后 Old 区的变化比例非常大。

原因有以下几点:

1)分配速率过大

  • 偶发较大:通过内存分析工具找到问题代码,从业务逻辑上做一些优化。
  • 一直较大:当前的 Collector 已经不满足 Mutator 的期望了,这种情况要么扩容 Mutator 的 VM,要么调整 GC 收集器类型或加大空间。

2)Young/Eden 区过小

如果在观察 Old 区前后比例变化的过程中,发现可以回收的比例非常小,如从 80% 只回收到了 60%,说明我们大部分对象都是存活的,Old 区的空间可以适当调大些。

3.收集器退化

并发的 CMS GC 算法,退化为 Foreground 单线程串行 GC 模式,STW 时间超长,有时会长达十几秒。其中 CMS 收集器退化后单线程串行 GC 算法有两种:

带压缩动作的算法,称为 MSC,上面我们介绍过,使用标记-清理-压缩,单线程全暂停的方式,对整个堆进行垃圾收集,也就是真正意义上的 Full GC,暂停时间要长于普通 CMS。

不带压缩动作的算法,收集 Old 区,和普通的 CMS 算法比较相似,暂停时间相对 MSC 算法短一些。

1)收集器退化的原因

晋升失败

晋升失败就是指在进行 Young GC 时,Survivor 放不下,对象只能放入 Old,但此时 Old 也放不下。

并发模式失败

这种是由于并发 Background CMS GC 正在执行,同时又有 Young GC 晋升的对象要放入到了 Old 区中,而此时 Old 区空间不足造成的。

2)解决方案

增量收集

降低触发 CMS GC 的阈值,即参数 -XX:CMSInitiatingOccupancyFraction 的值,让 CMS GC 尽早执行,以保证有足够的连续空间,也减少 Old 区空间的使用大小,另外需要使用 -XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly 来配合使用,不然 JVM 仅在第一次使用设定值,后续则自动调整。

浮动垃圾

视情况控制每次晋升对象的大小,或者缩短每次 CMS GC 的时间,必要时可调节 NewRatio 的值。另外就是使用 -XX:+CMSScavengeBeforeRemark 在过程中提前触发一次 Young GC,防止后续晋升过多对象。

4.内存碎片

使用 CMS 作为 GC 收集器时,运行过一段时间的 Old 区,清除算法导致内存出现多段的不连续,出现大量的内存碎片。

1)碎片问题

空间分配效率较低

如果是连续的空间 JVM 可以通过使用 pointer bumping 的方式来分配,而对于这种有大量碎片的空闲链表则需要逐个访问 freelist 中的项来访问,查找可以存放新建对象的地址。

空间利用效率变低

Young 区晋升的对象大小大于了连续空间的大小,那么将会触发 Promotion Failed ,即使整个 Old 区的容量是足够的,但由于其不连续,也无法存放新对象

2)解决方案

通过配置 -XX:UseCMSCompactAtFullCollection=true 来控制 Full GC的过程中是否进行空间的整理(默认开启,注意是Full GC,不是普通CMS GC),以及 -XX: CMSFullGCsBeforeCompaction=n 来控制多少次 Full GC 后进行一次压缩。

五、

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