JVM03-优化垃圾回收

       JVM的内存区域中，程序计数器、虚拟机栈和本地方法栈这3个区域是线程私有的，随着线程的创建而创建，销毁而销毁；栈中的栈帧随着方法的进入和退出进行入栈和出栈操作，每个栈帧中分配多少内存基本是在类结构确定下来的时候就已知的，因此这三个区域的内存分配和回收都具有确定性。所以垃圾回收的重点就是关注堆和方法区中的内存了，堆中的回收主要是对象的回收，方法区的回收主要是废弃常量和无用的类的回收。、

1-何时回收对象

       一般一个对象不再被引用，就代表该对象可以被回收。目前有以下两种算法可以判断该对象是否可以被回收。

       引用计数算法：这种算法是通过一个对象的引用计数器来判断该对象是否被引用了。每当对象被引用，引用计数器就会加1；每当引用失效，计数器就会减1。当对象的引用计数器的值为0时，就说明该对象不再被引用，可以被回收了。这里强调一点，虽然引用计数算法的实现简单，判断效率也很高，但它存在着对象之间相互循环引用的问题。

       可达性分析算法：GC Roots 是该算法的基础，GC Roots是所有对象的根对象，在JVM加载时，会创建一些普通对象引用正常对象。这些对象作为正常对象的起始点，在垃圾回收时，会从这些GC Roots开始向下搜索，当一个对象到 GC Roots 没有任何引用链相连时，就证明此对象是不可用的。目前HotSpot虚拟机采用的就是这种算法。

在 JDK 1.2 之后，Java 对引用的概念进行了扩充，将引用分为了以下四种：

2-GC算法

      JVM垃圾回收遵循以下两个特性：自动性和不可预期性。JVM提供了不同的回收算法来实现这一套回收机制，通常垃圾收集器的回收算法可以分为以下几种：

 针对这些gc算法，目前有哪些垃圾回收器。

       我们可以通过JVM工具查询当前JVM使用的垃圾收集器类型，首先通过ps命令查询出经常ID，再通过jmap -heap ID查询出JVM的配置信息，其中就包括垃圾收集器的设置类型。

3-GC性能衡量指标

      吞吐量：这里的吞吐量是指应用程序所花费的时间和系统总运行时间的比值。我们可以按照这个公式来计算GC的吞吐量：系统总运行时间=应用程序耗时+GC耗时。如果系统运行了100分钟，GC耗时1分钟，则系统吞吐量为99%。GC的吞吐量一般不能低于95%。

       停顿时间：指垃圾收集器正在运行时，应用程序的暂停时间。对于串行回收器而言，停顿时间可能会比较长；而使用并发回收器，由于垃圾收集器和应用程序交替运行，程序的停顿时间就会变短，但其效率很可能不如独占垃圾收集器，系统的吞吐量也很可能会降低。

       垃圾回收频率：多久发生一次指垃圾回收呢？通常垃圾回收的频率越低越好，增大堆内存空间可以有效降低垃圾回收发生的频率，但同时也意味着堆积的回收对象越多，最终也会增加回收时的停顿时间。所以我们只要适当地增大堆内存空间，保证正常的垃圾回收频率即可。

4-查看&分析GC日志

首先，我们需要通过JVM参数预先设置GC日志，通常有以下几种JVM参数设置：

-XX:+PrintGC 输出GC日志
-XX:+PrintGCDetails 输出GC的详细日志
-XX:+PrintGCTimeStamps 输出GC的时间戳（以基准时间的形式）
-XX:+PrintGCDateStamps 输出GC的时间戳（以日期的形式，如 2013-05-04T21:53:59.234+0800）
-XX:+PrintHeapAtGC 在进行GC的前后打印出堆的信息
-Xloggc:../logs/gc.log 日志文件的输出路径

可以通过gcviewer download | SourceForge.net通过工具，我们可以看到吞吐量、停顿时间以及GC的频率，从而可以非常直观地了解到GC的性能情况。

推荐一个比较好用的GC日志分析工具，GCeasy是一款非常直观的GC日志分析工具，我们可以将日志文件压缩之后，上传到GCeasy官网即可看到非常清楚的GC日志分析结果。Universal JVM GC analyzer - Java Garbage collection log analysis made easy

目前国内也有一个阿里的大佬 寒泉子 创建的JVM 日志分析网站；

5-GC调优策略

降低Minor GC频率：如果在堆内存中存在较多的长期存活的对象，此时增加年轻代空间，反而会增加Minor GC的时间。如果堆中的短期对象很多，那么扩容新生代，单次Minor GC时间不会显著增加。因此，单次Minor GC时间更多取决于GC后存活对象的数量，而非Eden区的大小。通常在虚拟机中，复制对象的成本要远高于扫描成本。

降低Full GC的频率：通常情况下，由于堆内存空间不足或老年代对象太多，会触发Full GC，频繁的Full GC会带来上下文切换，增加系统的性能开销。可以通过减少创建大的对象和增大堆内存空间。

选择合适的GC回收器：要求每次操作的响应时间必须在500ms以内。这个时候我们一般会选择响应速度较快的GC回收器，CMS（Concurrent Mark Sweep）回收器和G1回收器都是不错的选择。