垃圾收集器及内存分配
目录
垃圾收集器种类
HotSpot虚拟机所包含的收集器
垃圾收集器部分源码
垃圾收集器后台日志参数说明与配对关系
1、串行垃圾收集器
串行垃圾收集器运行示意图
1）、编写测试代码
2）、设置垃圾回收为串行收集器
3）、启动程序，GC日志信息解读
2、并行垃圾收集器
并行垃圾收集器-ParNew运行示意图
1）、编写测试代码
2）、设置垃圾回收为并行收集器ParNew
3）、启动程序，GC日志信息解读
并行垃圾收集器-ParallelGC运行示意图
1）、编写测试代码
2）、设置垃圾回收为并行收集器ParallelGC
3）、启动程序，GC日志信息解读
3、CMS垃圾收集器
CMS垃圾收集器运行示意图：
1）、编写测试代码
2）、设置CMS垃圾回收参数
3）、启动程序，GC日志信息解读
4、G1垃圾收集器
G1垃圾收集器(将新生代，老年代的物理空间划分取消了)，示意图如下
G1垃圾收集器(G1算法将堆划分为若干个区域-Region)
G1垃圾收集器原理
G1垃圾回收模式：Young GC
G1垃圾回收模式：Mixed GC
G1垃圾收集器运行示意图
1）、编写测试代码
2）、G1垃圾收集器相关参数：
3）、设置G1垃圾回收参数
4）、启动程序，GC日志信息解读
G1垃圾收集器 vs CMS垃圾收集器
G1垃圾收集器优化建议
可视化GC日志分析工具
1、GC日志输出参数
2、GC Easy可视化工具
GC Easy查看gc报告
垃圾收集器种类
HotSpot虚拟机所包含的收集器
垃圾收集器部分源码
垃圾收集器后台日志参数说明与配对关系
- DefNew - Default New Generation
- Tenured - Old
- ParNew - Parallel New Generation
- PSYoungGen - Parallel Scavenge
- ParOldGen - Parallel Old Generation
1、串行垃圾收集器
串行垃圾收集器是最基本的、发展历史最悠久的收集器。
特点：单线程、简单高效（与其他收集器的单线程相比），对于限定单个CPU的环境来说，Serial收集器由于没有线程交互的开销，专心做垃圾收集自然可以获得最高的单线程收集效率。收集器进行垃圾回收时，必须暂停其他所有的工作线程，直到它结束（Stop The World）。
串行垃圾收集器运行示意图
1）、编写测试代码
import java.util.UUID;
/**************************************************
*
* @title
*
**************************************************/
public class TestGC1 {
/**
* java -XX:+PrintCommandLineFlags -version
*
* @param args
*/
public static void main(String[] args) {
String str = "smart";
while (true) {
str += str + UUID.randomUUID();
str.intern();
}
}
}
2）、设置垃圾回收为串行收集器
在程序运行参数中添加2个参数，如下：
-XX:+UseSerialGC 指定年轻代和老年代都使用串行垃圾收集器
-XX:+PrintGCDetails 打印垃圾回收的详细信息
3）、启动程序，GC日志信息解读
2、并行垃圾收集器
并行垃圾收集器在串行垃圾收集器的基础之上做了改进，将单线程改为了多线程进行垃圾回收，这样可以缩短垃圾回收的时间。（这里是指，并行能力较强的机器）
当然了，并行垃圾收集器在收集的过程中也会暂停应用程序，这个和串行垃圾回收器是一样的，只是并行执行，速度更快些，暂停的时间更短一些。
并行垃圾收集器-ParNew运行示意图
ParNew垃圾收集器
通过-XX:+UseParNewGC参数设置年轻代使用ParNew回收器，老年代使用的依然是串行收集器
通过-XX:+ParallelGCThreads可以限制GC线程数量，默认开启和cpu数目相同的线程数
1）、编写测试代码
同之前的代码
2）、设置垃圾回收为并行收集器ParNew
在程序运行参数中添加1个参数，如下
-XX:+UseParNewGC
-Xms8m
-Xmx8m
-XX:+PrintGCDetails
-XX:+PrintCommandLineFlags
3）、启动程序，GC日志信息解读
解释：
ParNew - 年轻代ParallelNew垃圾收集器
Tenured - 老年代Serial Old垃圾收集器
并行垃圾收集器-ParallelGC运行示意图
ParallelGC垃圾收集器
ParallelGC收集器工作机制和ParNewGC收集器一样，只是在此基础之上，新增了两个和系统吞吐量相关的参数，使得其使用起来更加的灵活和高效。适合大数据计算。
1）、编写测试代码
同之前代码
2）、设置垃圾回收为并行收集器ParallelGC
ParallelGC垃圾收集器相关参数如下：
-XX:+UseParallelGC
-XX:+UseParallelOldGC
-XX:MaxGCPauseMillis
-XX:ParallelGCThreads=N
解释：
（1）-XX:+UseParallelGC、-XX:+UseParallelOldGC这两个参数可以相互激活，也就是说，配置一个可以，可以不用配置另外一个；
（2）-XX:MaxGCPauseMillis - 最大停顿时间,其值为大于0的毫秒数，垃圾收集器尽可能保证回收的耗时不超过设定的值，但是并不是越小越好，如果值设置太小，那么GC的频率会提高，这样吞吐量就降低了。
（3）-XX:GCTimeRatio=99 - 控制吞吐量大小，其值为0-100的整数，表示吞吐量，默认值是99，表示允许1%的垃圾回收时间占比。
（4）-XX:ParallelGCThreads=N - 控制垃圾回收线程数，此参数设置年轻代并行收集器的线程数，一般与CPU数量相等，过多的线程数量会影响垃圾回收以及整个程序的性能。
（5）-XX:UseAdaptiveSizePolicy - ParallelGC可以自动调整Survivor空间，大部分的程序使用自动调整可以满足要求，个别应用在需要的情况下可以关闭自动调整，进行手动调整
具体：请参考https://www.cnblogs.com/ysqzy/p/16930918.html
3）、启动程序，GC日志信息解读
解释：
PSYoungGen - Parallel Scavenge
ParOldGen - Parallel Old Generation
3、CMS垃圾收集器
CMS全称 Concurrent Mark Sweep，是一款并发的、使用标记-清除算法的垃圾回收器，该回收器是针对老年代垃圾回收的，通过参数-XX:+UseConcMarkSweepGC进行设置。适合互联网，响应时间短、CPU核数多的应用。
CMS垃圾收集器运行示意图：
CMS垃圾回收器的执行过程如下：
执行过程拆解：
（1）初始标记
（2）并发标记
（3）预处理
（4）重新标记
（5）并发清理
（6）重置线程
1）、编写测试代码
同之前的代码
2）、设置CMS垃圾回收参数
-‐XX:+UseConcMarkSweepGC
注意：开启后将采用ParNew+CMS+Serial Old收集器组合
3）、启动程序，GC日志信息解读
4、G1垃圾收集器
G1垃圾收集器是在jdk1.7update4中正式使用的全新的垃圾收集器，oracle官方在jdk9中将G1变成默认的垃圾收集器，以替代CMS。
G1的设计原则就是简化JVM性能调优，开发人员只需要简单的三步即可完成调优：
- 第一步，开启G1垃圾收集器
- 第二步，设置堆的最大内存
- 第三步，设置最大的停顿时间
- G1中提供了三种模式垃圾回收模式，Young GC、Mixed GC 和 Full GC，在不同的条件下被触发
G1垃圾收集器相对比其他收集器而言，最大的区别在于它取消了年轻代、老年代的物理划分，取而代之的是将堆划分为若干个区域（Region），这些区域中包含了有逻辑上的年轻代、老年代区域。这样做的好处就是，我们再也不用单独的空间对每个代进行设置了，不用担心每个代内存是否足够。
G1垃圾收集器(将新生代，老年代的物理空间划分取消了)，示意图如下
G1垃圾收集器(G1算法将堆划分为若干个区域-Region)
G1垃圾收集器原理
解释：
G1每个堆区域最大32M,默认划分2048个区域，也就是说最大64G内存。
在G1划分的区域中，年轻代的垃圾收集依然采用暂停所有应用线程的方式，将存活对象拷贝到老年代或者Survivor空间，G1收集器通过将对象从一个区域复制到另外一个区域，完成了清理工作。
这就意味着，在正常的处理过程中，G1完成了堆的压缩（至少是部分堆的压缩），这样也就不会有cms内存碎片问题的存在了。
在G1中，有一种特殊的区域，叫Humongous区域。如果一个对象占用的空间超过了分区容量50%以上，G1收集器就认为这是一个巨型对象。
这些巨型对象，默认直接会被分配在老年代，但是如果它是一个短期存在的巨型对象，就会对垃圾收集器造成负面影响。
为了解决这个问题，G1划分了一个Humongous区，它用来专门存放巨型对象。如果一个H区装不下一个巨型对象，那么G1会寻找连续的H分区来存储。为了能找到连续的H区，有时候不得不启动Full GC。
针对Young GC主要是对Eden区进行GC，它在Eden空间耗尽时会被触发。Eden空间的数据移动到Survivor空间中，如果Survivor空间不够，Eden空间的部分数据会直接晋升到年老代空间。
Survivor区的数据移动到新Survivor区中，也有部分数据晋升到老年代空间中。最终Eden空间的数据为空，GC停止工作，应用线程继续执行。
G1垃圾回收模式：Young GC
G1垃圾回收模式：Mixed GC
分2步：
- 全局并发标记（global concurrent marking）
- 拷贝存活对象（evacuation）
当-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent=N (老年代大小占堆百分比达45%的时候触发mixed GC)，触发MixedGC，执行下面流程
G1垃圾收集器运行示意图
1）、编写测试代码
同之前的代码
2）、G1垃圾收集器相关参数：
-XX:UseG1GC
-XX:MaxGCPauseMillis - 执行最大GC暂停时间
-XX:G1HeapRegionSize=N (1-32M,默认2048个分区，最大64G内存)
-XX:G1ReservePercent=N - 预留空闲空间，避免内存溢出，默认10%，一般不能设置
-XX:ConcGCThreads=N - GC线程数
-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent=N (老年代大小占堆百分比达45%的时候触发mixed GC)
3）、设置G1垃圾回收参数
‐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:F://test//gc.log 日志文件的输出路径
4）、启动程序，GC日志信息解读
G1垃圾收集器 vs CMS垃圾收集器
- G1不会产生碎片
- G1可以精准控制停顿，它把整堆划分为多个固定大小的区域，每次根据停顿时间去收集垃圾最多的区域
G1垃圾收集器优化建议
-
年轻代大小
- 避免使用 -Xmn 选项或 -XX:NewRatio 等其他相关选项显式设置年轻代大小
- 固定年轻代的大小会覆盖暂停时间目标
-
暂停时间目标不要太过严苛
- G1 GC 的吞吐量目标是 90% 的应用程序时间和 10%的垃圾回收时间
- 评估 G1 GC 的吞吐量时，暂停时间目标不要太严苛。目标太过严苛表示您愿意承受更多的垃圾回收开销，而这会直接影响到吞吐量
可视化GC日志分析工具
1、GC日志输出参数
前面通过-XX:+PrintGCDetails可以对GC日志进行打印，我们就可以在控制台查看，这样虽然可以查看GC的信息，但是并不直观，可以借助于第三方的GC日志分析工具进行查看。 在日志打印输出涉及到的参数如下：
‐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:F://test//gc.log 日志文件的输出路径
测试：
最后生成gc.log,我们利用下面的可视化工具进行分析。
2、GC Easy可视化工具
GC Easy是一款在线的可视化工具，易用、功能强大， GCEasy官网地址：Universal JVM GC analyzer - Java Garbage collection log analysis made easy
打开官网上传gc.log,点击分析即可。分析完之后它会给我们出相关的分析报告，那查看指标如何解读呢？
GC Easy查看gc报告
