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[Java教程]第五章 JVM垃圾收集器(1)


说明:垃圾回收算法是理论,垃圾收集器是回收算法的实现,关于回收算法,见《第四章 JVM垃圾回收算法》

1、七种垃圾收集器

  • Serial(串行GC)
  • ParNew(并行GC)
  • Parallel Scavenge(并行回收GC)
  • Serial Old(MSC)(串行GC)
  • CMS(并发GC)
  • Parallel Old(并行GC)
  • G1(JDK1.7update14才可以正式商用)

说明:

  • 1~3用于年轻代垃圾回收:年轻代的垃圾回收称为minor GC
  • 4~6用于年老代垃圾回收(当然也可以用于方法区的回收):年老代的垃圾回收称为full GC
  • G1独立完成"分代垃圾回收"

注意:并行与并发

  • 并行:多条垃圾回收线程同时操作
  • 并发:垃圾回收线程与用户线程一起操作

 

2、常用五种组合

  • Serial/Serial Old
  • ParNew/Serial Old:与上边相比,只是比年轻代多了多线程垃圾回收而已
  • ParNew/CMS:当下比较高效的组合
  • Parallel Scavenge/Parallel Old:自动管理的组合
  • G1:最先进的收集器,但是需要JDK1.7update14以上

 

2.1、Serial/Serial Old:

特点:

  • 年轻代Serial收集器采用单个GC线程实现"复制"算法(包括扫描、复制)
  • 年老代Serial Old收集器采用单个GC线程实现"标记-整理"算法
  • Serial与Serial Old都会暂停所有用户线程(即STW)

说明:

  • STW(stop the world):编译代码时为每一个方法注入safepoint(方法中循环结束的点、方法执行结束的点),在暂停应用时,需要等待所有的用户线程进入safepoint,之后暂停所有线程,然后进行垃圾回收。

适用场合:

  • CPU核数<2,物理内存<2G的机器(简单来讲,单CPU,新生代空间较小且对STW时间要求不高的情况下使用)
  • -XX:UseSerialGC:强制使用该GC组合
  • -XX:PrintGCApplicationStoppedTime:查看STW时间

 

2.2、ParNew/Serial Old:

说明:

  • ParNew除了采用多GC线程来实现复制算法以外,其他都与Serial一样,但是此组合中的Serial Old又是一个单GC线程,所以该组合是一个比较尴尬的组合,在单CPU情况下没有Serial/Serial Old速度快(因为ParNew多线程需要切换),在多CPU情况下又没有之后的三种组合快(因为Serial Old是单GC线程),所以使用其实不多。
  • -XX:ParallelGCThreads:指定ParNew GC线程的数量,默认与CPU核数相同,该参数在于CMS GC组合时,也可能会用到

 

2.3、Parallel Scavenge/Parallel Old:

特点:

  • 年轻代Parallel Scavenge收集器采用多个GC线程实现"复制"算法(包括扫描、复制)
  • 年老代Parallel Old收集器采用多个GC线程实现"标记-整理"算法
  • Parallel Scavenge与Parallel Old都会暂停所有用户线程(即STW)

说明:

  •  吞吐量:CPU运行代码时间/(CPU运行代码时间+GC时间)
  • CMS主要注重STW的缩短(该时间越短,用户体验越好,所以主要用于处理很多的交互任务的情况)
  • Parallel Scavenge/Parallel Old主要注重吞吐量(吞吐量越大,说明CPU利用率越高,所以主要用于处理很多的CPU计算任务而用户交互任务较少的情况)

参数设置:

  • -XX:+UseParallelOldGC:使用该GC组合
  • -XX:GCTimeRatio:直接设置吞吐量大小,假设设为19,则允许的最大GC时间占总时间的1/(1+19),默认值为99,即1/(1+99)
  • -XX:MaxGCPauseMillis:最大GC停顿时间,该参数并非越小越好
  • -XX:+UseAdaptiveSizePolicy:开启该参数,-Xmn/-XX:SurvivorRatio/-XX:PretenureSizeThreshold这些参数就不起作用了,虚拟机会自动收集监控信息,动态调整这些参数以提供最合适的的停顿时间或者最大的吞吐量(GC自适应调节策略),而我们需要设置的就是-Xmx,-XX:+UseParallelOldGC或-XX:GCTimeRatio两个参数就好(当然-Xms也指定上与-Xmx相同就好)

注意:

  • -XX:GCTimeRatio和-XX:MaxGCPauseMillis设置一个就好
  • 不开启-XX:+UseAdaptiveSizePolicy,-Xmn/-XX:SurvivorRatio/-XX:PretenureSizeThreshold这些参数依旧可以配置,以resin服务器为例
          <jvm-arg>-Xms2048m</jvm-arg>      <jvm-arg>-Xmx2048m</jvm-arg>      <jvm-arg>-Xmn512m</jvm-arg>      <jvm-arg>-Xss1m</jvm-arg>      <jvm-arg>-XX:PermSize=256M</jvm-arg>      <jvm-arg>-XX:MaxPermSize=256M</jvm-arg>      <jvm-arg>-XX:SurvivorRatio=8</jvm-arg>      <jvm-arg>-XX:MaxTenuringThreshold=15</jvm-arg>      <jvm-arg>-XX:+UseParallelOldGC</jvm-arg>      <jvm-arg>-XX:GCTimeRatio=19</jvm-arg>      <jvm-arg>-XX:+PrintGCDetails</jvm-arg>      <jvm-arg>-XX:+PrintGCTimeStamps</jvm-arg>

    View Code

适用场合:

  • 很多的CPU计算任务而用户交互任务较少的情况
  • 不想自己去过多的关注GC参数,想让虚拟机自己进行调优工作

 

2.4、ParNew/CMS

说明:

  • 以上只是年老代CMS收集的过程,年轻代ParNew看"2.2、ParNew/Serial Old"就好
  • CMS是多回收线程的,不要被上图误导,默认的线程数:(CPU数量+3)/4
  • CMS主要注重STW的缩短(该时间越短,用户体验越好,所以主要用于处理很多的交互任务的情况)

特点:

  • 年轻代ParNew收集器采用多个GC线程实现"复制"算法(包括扫描、复制)
  • 年老代CMS收集器采用多线程实现"标记-整理"算法
    • 初始标记:标记与根集合节点直接关联的节点。时间非常短,需要STW
    • 并发标记:遍历之前标记到的关联节点,继续向下标记所有存活节点。时间较长。
      • 在并发标记的过程中,年老代中有部分改动过引用关系的相关对象会被进行另一种标记(标记为dirty)
    • 重新标记:重新遍历与dirty对象相关的引用,重新进行存活对象的标记。时间介于初始标记与并发标记之间,通常不会很长。需要STW
    • 并发清理:直接清除非存活对象,清理之后,将该线程占用的CPU切换给用户线程
  • 初始标记与重新标记都会暂停所有用户线程(即STW),但是时间较短;并发标记与并发清理时间较长,但是不需要STW

缺点:

  • 并发标记与并发清理:按照说明的第二点来讲,假设有2个CPU,那么其中有一个CPU会用于垃圾回收,而另一个用于用户线程,这样的话,之前是两CPU运行用户线程,现在是一个,那么效率就会急剧下降。也就是说,降低了吞吐量(即降低了CPU使用率)。
  • 并发清理:在这一过程中,产生的垃圾无法被清理(因为发生在重新标记之后)
  • 并发标记与并发清理:由于是与用户线程并发的,所以用户线程可能会分配对象,这样既可能对象直接进入年老代(例如,大对象),也可能进入年轻代后,年轻代发生minor GC,这样的话,实际上要求我们的年老代需要预留一定空间,也就是说要在年老代还有一定空间的情况下就要进行垃圾回收,留出一定内存空间来供其他线程使用,而不能等到年老代快爆满了才进行垃圾回收,通过-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction来指定当年老代空间满了多少后进行垃圾回收(jdk1.6默认是92%)
  • 标记-清理算法:会产生内存碎片,由于是在老年代,可能会提前触发Full GC(这正是我们要尽量减少的)

参数设置:

  • -XX:+UseConcMarkSweepGC:使用该GC组合
  • -XX:CMSInitiatingOccupancyFraction:指定当年老代空间满了多少后进行垃圾回收(jdk1.6默认是92%)
  • -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection:(默认是开启的)在CMS收集器顶不住要进行FullGC时开启内存碎片整理过程,该过程需要STW
  • -XX:CMSFullGCsBeforeCompaction:指定多少次FullGC后才进行整理
  • -XX:ParallelCMSThreads:指定CMS回收线程的数量,默认为:(CPU数量+3)/4

适用场合:

  • 用于处理很多的交互任务的情况
  • 方法区的回收一般使用CMS,配置两个参数:-XX:+CMSPermGenSweepingEnabled与-XX:+CMSClassUnloadingEnabled

 

3、一些经验

  • 由于当下大型企业用的比较多的还是jdk1.6版本,所以G1用的还是不多
  • 用得最多的两种:ParNew/CMS和Parallel Scavenge/Parallel Old
  • Full GC的四种情况
    • 旧生代空间不足
      • 不要创建过大的对象获数组
      • 尽量让对象在minor GC被回收
      • 让对象在年轻代多存活一段时间,可能这段时间内就会被minor GC回收
    • 方法区满了
      • 增大方法区
      • 使用CMS GC回收方法区
    • CMS GC中promotion failed(minor GC时,survivor区放不下,年老区也放不下)和concurrent mode failure
      • 增大survivor区
      • 增大年老区
      • 调低-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction
      • 设置:-XX:CMSMaxAbortablePrecleanTime=5(单位:ms),防止CMS在重新标记很久后才进行并发清理
    • 空间担保机制(这一块儿见《深入理解Java虚拟机(第二版)》P98)

附:具体的配置参数查看《深入理解Java虚拟机(第二版)》P90




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