JVM性能调优-G1

本篇是对Java官网G1收集器调优的精简版。针对G1垃圾的收集阶段可能出现的问题，非合理内存分配，大对象占用，Full GC等问题作出解决方式和操作参数。

G1是一个吞吐量和时间延迟之间相互平衡的收集器。目标是高吞吐量下提供相对较小、统一的暂停。
所以如果是交互性强的应用程序，使用G1时需要基于时延优先进行考虑。

一般建议

建议使用G1的默认设置，最终给它一个不同的暂停时间目标，如果需要，通过使用-Xmx设置最大Java堆大小。
如果是以高吞吐量优先，可以使用-XX:MaxGCPauseMillis放松暂停时间目标，或者提供更大的堆。
如果延迟是主要需求，那么修改暂停时间目标。避免使用-Xmn， -XX:NewRatio等选项将年轻代的大小限制为特定值，因为年轻代的大小是G1允许它满足暂停时间的主要手段。将年轻代大小设置为单个值将覆盖并实际上禁用暂停时间控制。

固定新生代大小，在Young-Only阶段扫描停顿的时间是固定的MaxGCPauseMillis值会被实际值覆盖从而无效。

调优延时指标

虚拟机从操作系统内存中分配或归还内存可能会导致不必要的延迟。通过使用选项-Xms和-Xmx将最小和最大堆大小设置为相同的值，并使用 -XX:+AlwaysPreTouch预触摸所有内存，以将这项工作移到VM启动阶段，从而避免延迟。

引用对象处理时间太长

并行处理 Reference对象，ParallelRefProcEnabled默认值false，若 GC log 里出现 Reference 处理时间较长的日志，可以开启此参数-XX:+ParalleRefProcEnabled。开启后会使用jvm可用的线程数进行处理，但官网上提到的-XX:ReferencesPerThread参数在jdk17的版本中没有找到，猜测可能是jvm内部控制不再作可调试的参数。

Young-Only阶段收集耗时太长

年轻代收集所花费的时间大致与年轻代的大小成正比。官网给出的两个参数-XX:G1NewSizePercent，-XX:G1MaxNewSizePercent在jdk17中没有找到，在没有固定年轻代大小时，G1会进行动态调整，所以这个调优的参考性不大，可以忽略。

混合收集耗时太长

减少老年代regions暂停时间

-XX:G1MixedGCCountTarget=8(默认)反复执行混合回收8次，每次回收受MaxGCPauseMillis的影响可能一次性回收不了所有垃圾，增加次数才能回收的更彻底。如果值设置的过小则每次回收的STW时间会延长。
-XX:G1MixedGCLiveThresholdPercent=85(默认) 若要回收的region区存活的对象空间占用达到85%时不去回收此空间。
-XX:G1HeapWastePercent=5(默认) 混合回收整理出来的空闲空间占heap的5%时，结束老年代的回收

Remmeber Set记忆集优化

RS是一个抽象的数据结构，具体的实现由table card完成。一般会把记忆集和卡表放在一起讨论。简单来讲就是所有对象引用关系的一个集合，GCRoot时扫描的不是去实际的内存区域，否则跨代引用时从新生代到老年代会是一个漫长的过程。RS很好的解决了跨代引用的问题。由于RS会动态更新，垃圾收集必须先等RS更新完毕后才去执行。所以RS更新如果耗时过长则会影响回收时间。
RS的大小跟堆空间是成正比的。

-XX:G1RSetUpdatingPauseTimePercent参数默认值10，若真是RS更新过慢，可以减小该值。
-XX:-ReduceInitialCardMarks 伪高更新RS时间与应用程序分配大对象的结合可能是由优化引起的。什么优化？尝试通过批处理来减少并发记住的集更新工作。如果创建此类批处理的应用程序恰好发生在垃圾收集之前那么垃圾收集必须在暂停的Update RS时间部分处理所有这些工作。使用-XX:-ReduceInitialCardMarks禁用此行为并可能避免这些情况。

扫描RS时间也由G1为保持低存储容量而执行的压缩量决定。记忆的集合存储在内存中越紧凑，在垃圾收集期间检索存储的值所花费的时间就越多。G1自动执行这种压缩，称为记忆集粗化，同时根据该区域记忆集的当前大小更新记忆集。特别是在最高压缩级别时，检索实际数据可能非常慢。
使用选项-XX:G1SummarizeRSetStatsPeriod结合gc+remset=trace级别日志显示是否发生粗化。

增加-XX:G1RSetRegionEntries=256(默认)选项，以减少这些粗化的数量。

Full GC产生的原因

应用程序分配了太多无法足够快地回收的对象。
并发标记常常不能及时完成以开始空间回收阶段。
分配了许多巨大的对象而变得复杂。由于这些对象在G1中的分配方式，它们可能会比预期占用更多的内存。

解决方案

确保并行标记按时完成。
可以通过降低老一代的分配率来实现，或者给并发标记更多的时间来完成。

操作选项

通过日志查看Humongous regions数量，决定是否修改-XX:G1HeapRegionSize 对象大小超过单个region的50%时即被定义为大对象，Humongous region中剩余的空间是无法存放小对象的，为了避免空间浪费，根据gc log中的Humongous数量来适当修改G1HeapRegionSize大小。
通过显式设置-XX:ConcGCThreads来增加并发标记线程的数量。
手动指定GC开始阈值-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent=45(默认)，-XX:-G1UseAdaptiveIHOP关闭IHOP自适应计算功能

本文与 CSDN G1垃圾收集器调优-精简版同步