JVM系列【6】GC与调优1

2022年01月16日 阅读数:2
这篇文章主要向大家介绍JVM系列【6】GC与调优1,主要内容包括基础应用、实用技巧、原理机制等方面,希望对大家有所帮助。

JVM系列笔记目录

  • 虚拟机的基础概念
  • class文件结构
  • class文件加载过程
  • jvm内存模型
  • JVM经常使用指令
  • GC与调优

GC基础知识

  • 什么是垃圾

​ 没有任何引用指向的一个对象或多个对象(循环引用)c++

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  • 如何找到垃圾

    • 引用计数(ReferenceCount),缺点:没法解决循环引用
    • 根可达算法(RootSearching),从根开始查找,找到对象是有用的,找不到的对象为垃圾。

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什么是根? 注意结合上一篇博客 JVM系列【5】JVM经常使用指令-运行时数据区进行理解。面试

  1. 线程栈变量 JVM Stack、native method stack
  2. 静态变量 static refercences in method area、Clazz
  3. 常量池 runtime cosntant pool
  4. JNI指针 c/c++ 指针
  • 常见的垃圾回收算法

    1. 标记清除(mark sweep)

    缺点:位置不连续,产生碎片,效率偏低(须要进行两遍扫描)算法

    适用状况:算法相对简单,适用于存活对象比较多的状况
    file缓存

    1. 拷贝算法 (copying)多线程

      说明:没有碎片,浪费空间,复制移动对象,须要调整对象引用并发

      适用状况:适用于存活对象较少的状况 只扫描一次jvm

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    2. 标记压缩(mark compact)spa

      说明:没有碎片,效率偏低(两遍扫描,指针须要调整).net

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  • JVM堆内存分代模型(用于分代垃圾回收算法)

    堆内存分代模型是部分垃圾回收器使用的模型,除Epsilon ZGC Shenandoah 以外的GC都使用逻辑分代模型,可是G1 是逻辑分代 物理不分代,除此以外都是逻辑分代 并且物理分代。线程

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    分代模型中,分新生代和老年代,比例是1:2

    1. 新生代 = Eden区+ 2个survivor区

      YGC回收后,大多数的对象会被回收,活着的进入s0;

      再次YGC,活着的对象eden+s0 进入s1;

      再次YGC,活着的对象eden+s1 进入s0;

      年龄足够进入老年代,通常垃圾回收器是15,CMS是6;为何通常垃圾回收器分代年龄是15?参考下 JVM系列【4】内存模型-对象头的内容有哪些,对象头中4位标识GC年龄,因此最大的年龄是2^4 -1 = 15

      s 区装不下,直接进入老年代。

    2. 老年代: 存放一些"顽固对象",老年代满了或是分配不下了会触发FCG。

    3. 永久代(Permanent Generation,JDK1.7之前)/元数据区(MetaSpace,JDK1.8之后):存放的是Class文件结构,永久代必须指定大小限制 ,元数据能够设置也能够不设置,无上限(受限于物理内存),字符串常量在1.7之前存放在永久代,1.8之后存放在堆中。

  • 垃圾回收类型和对象分配过程

    1. 垃圾回收类型

      上一个点解释了堆内存分代模型,这里统一下概念:MinorGC=YGC指的是新生代即Y区的垃圾回收,MajorGC=FGC指的是老年代分配不下或是满了发生的GC,包括新生代和老年代。

    2. 对象如何分配

      在以前的博客中 JVM系列【4】内存模型-new Object()面试6连问-对象如何分配,简单提过这一点。

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​ 对照流程图,分配过程:

	> 1. new对象后优先在栈上分配,栈上分配的对象`pop`后就消失;
	> 2. 是不是大对象(Y区分配不下的对象)?是就分配到O区,O区发生FGC后回收
	> 3. 不是大对象,优先分配TLAB(Thread Local Allocation Buffer线程本地分配缓存)上,分配不下就分配到Eden区 。
  1. 了解栈上分配、TLAB、分配担保机制和升代

    1. 哪些对象栈上分配?

      线程私有对象 、无逃逸对象即离开代码块就没有引用的对象、支持标量替换的对象,如类中变量能够用基本变量替换。

    2. 线程本地分配Thread Local Allocation Buffer
      独占eden空间,默认1%;多线程时候不用竞争eden就能够申请空间,提升效率;可分配小对象

    3. 分配担保机制

      在新生代没法分配内存的时候,把新生代的对象转移到老生代,而后把新对象放入腾空的新生代。参考

    4. 对象什么时候进入老年代?

      超过MaxTenuringThreshold指定的次数;

      根据动态年龄计算进入老年代,Survivor空间中年龄从小到大的对象进行累加,当加入某个年龄段后,累加和超过survivor区域*TargetSurvivorRatio(默认50%)的时候,就从这个年龄段往上的年龄的对象进行晋升到老年代。参考

  • 常见的垃圾回收器

    常见的垃圾回收器有Serial/SerialOld、ParallelScavenge/ParallelOld、ParNew/CMS、G一、ZGC、Shenandoah、Epsilon。Serial/SerialOld、ParallelScavenge/ParallelOld、ParNew/CMS是分代的垃圾回收器,G1是逻辑上分代物理上不分代,ZGC和Shenandoah是不分代,Epsilon是JDK调试用的垃圾回收器。

    历史:JDK诞生,Serial追随,为了提供效率诞生PS,为配合CMS,诞生PN,CMS是1.4后期引入的,CMS是里程碑式的GC,可是CMS毛病比较多,所以目前没有任何一个JDK版本默认CMS。

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  • Serial

    年轻代 串行回收

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  • SerialOld

    老年代 串行回收

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  • PS(ParallelScavenge)

    年轻代 并行回收

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  • PO(ParallelOld)

    老年代 并行回收

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  • PN(ParNew)

    年轻代 加强版PS配合CMS的并行回收。PN 和 PS区别?PN 响应时间优先;PS吞吐量优先

  • CMS(ConcurrentMarkSweep)

    老年代并发的,垃圾回收和应用程序同时运行,下降STW的时间(200ms);

    CMS问题比较多,因此如今没有一个版本默认是CMS,只能手工指定;

    CMS既然是MarkSweep,就必定会有碎片化的问题,碎片到达必定程度,CMS的老年代分配对象分配不下的时候,使用SerialOld 进行老年代回收,STW没法忍受;

    • 如何解决碎片化:设定-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection 默认开启;设定-XX:CMSFullGCsBeforeCompaction,默认为0 指通过多少次FGC才进行压缩。
    • 浮动垃圾问题解决?下降触发CMS的阈值,保持老年代有足够的空间;参数-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction 指定使用CMS时老年代使用了指定阈值的内存后触发FGC,建议68-92%

    使用的算法:三色标记+Increamental Update

  • G1

    STW能够达到10ms

    算法:三色标记+SATB

  • ZGC

    STW号称能够达到1ms

    算法:颜色指针ColoredPointers + LoadBarrier

  • Shenandaoh

    算法:ColoredPointers + WriteBarrier

  • 垃圾回收器和内存大小的关系

    Serial 几十兆

    PS 上百兆-几个G

    CMS 20G左右

    G1 上百G

    ZGC 4T-16T(JDK13能够支持)

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