jvm学习-垃圾回收器(四)

查看当前机器所使用的垃圾回收器

jmap -heap 13297 

jvm回收流程

jvm内存结构

Person p=new Person();

1.程序里面创建一个对象会向向eden区申请空间

2..当Eden区满的时候，会触发第一次Minor gc，把还活着的对象拷贝到Survivor From区；当Eden区再次出发Minor gc的时候，会扫描Eden区和From区，对两个区域进行垃圾回收，经过这次回收后还存活的对象，则直接复制到To区域，并将Eden区和From区清空。

3.当后续Eden区又发生Minor gc的时候，会对Eden区和To区进行垃圾回收，存活的对象复制到From区，并将Eden区和To区清空

4.部分对象会在From区域和To区域中复制来复制去，如此交换15次(由JVM参数MaxTenuringThreshold决定，这个参数默认是15)，最终如果还存活，就存入老年代。

4.后面每次回收纯活对象的年龄都会+1 当年龄到达15(默认)则移动到老年代(可通过-XX:MaxTenuringThreshold 调整)

5.当老年代内存紧张则会触发(Full GC) 回收老年代垃圾对象

from区和to区容纳不了纯活对象会自动担保放到老年代，会照成本来纯活时间不长的对象 到了老年代。占用老年代内存 导致老年代内存增长过快 最终导致频繁fullgc  所以 新生代的内存也要根据合理调配。

新生代中98%的对象都是"朝生夕死"的，所以并不需要按照1 : 1的比例来划分内存空间，而是将内存(新生代内存)分为一块较大的Eden(伊甸园)空间和两块较小的Survivor(幸存者)空间

jvm的几种垃圾回收器

serial收集器、parnew收集器、parallel scavenge收集器、serial  old 收集器、parallel old收集器、cms收集器、g1收集器

 如果两个收集器之间存在连线，则说明它们可以搭配使用。虚拟机所处的区域则表示它是属于新生代还是老年代收集器。

新生代收集器：Serial、ParNew、Parallel Scavenge

老年代收集器：CMS、Serial Old、Parallel Old

整堆收集器： G1

常用搭配组合

1、-XX:+UseSerialGC = Serial + Serial Old

默认情况下不会是这种选项，HotSpot虚拟机会根据计算及配置和JDK版本自动选择收集器

2.-XX:+UseParNewGC = ParNew + SerialOld

这个组合已经很少用（在某些版本中已经废弃)

3.-XX:+UseConcMarkSweepGC = ParNew + CMS + Serial Old

4.-XX:+UseParallelGC = Parallel Scavenge + Parallel Old (1.8默认)

5.-XX:+UseParallelOldGC = Parallel Scavenge + Parallel Old

UseParallelGC 与 UseParallelOldGC 的区别：
    +UseParallelGC = Parallel Scavenge + Parallel Old
    +UseParallelOldGC = Parallel Scavenge + Parallel Old
    -UseParallelOldGC = Parallel Scavenge + Serial Old

6.-XX:+UseG1GC = G1

查看JDK8默认使用的垃圾收集器

  1.8默认的垃圾收集器是：Parallel Scavenge + Parallel Old
    java +XX:+PrintCommandLineFlags -version
    java -XX:+PrintGCDetails -version

并行，并发，吞吐量？

并行收集：指多条垃圾收集线程并行工作，但此时用户线程仍处于等待状态。

并发收集：指用户线程与垃圾收集线程同时工作（不一定是并行的可能会交替执行）。用户程序在继续运行，而垃圾收集程序运行在另一个CPU上。

吞吐量：即CPU用于运行用户代码的时间与CPU总消耗时间的比值（吞吐量 = 运行用户代码时间 / ( 运行用户代码时间 + 垃圾收集时间 )）。例如：虚拟机共运行100分钟，垃圾收集器花掉1分钟，那么吞吐量就是99%

serial收集器

特点

     最老的一种垃圾回收期 ，稳定，效率高

     采用单线程回收

     新生代采用复制算法 老年代采用标记压缩算法

     当jvm垃圾回收时会"stop then world"短暂的暂停所有用户线程

     适合用在client程序如:app 桌面程序

参数配置

 -XX:+UseSerialGC  默认老年代也使用serial收集器 可以单独配置老年代收集器 

ParNew

特点

            ParNew收集器其实就是Serial收集器的多线程版本。

            新生代并行回收  老年代串行回收

            并行回收需要cpu多核支持

            多核cpu的首选,如果单核使用此收集器 性能会低于serial收集器 是Server模式的默认收集器

           ParNew收集器是许多运行在Server模式下的虚拟机中首选的新生代收集器，因为它是除了Serial收集器外，唯一一个能与CMS收集器配合工作的。

参数配置

           -XX:+UseParNewGC  启用收集器

           -XX:ParallelGCThreads设置回收线程数量，一般，最好与 CPU 数量相当，避免过多的线程数影响垃圾收集性能。在默认情况下，当 CPU 数量小于 8 个，ParallelGCThreads 的值等于 CPU 数量，大于 8 个，ParallelGCThreads 的值等于 3+[5*CPU_Count]/8]。以

流程图

ParallelScavenge收集器

特点

         类似ParNew也是多线程回收

          更关注吞吐量(频繁进行垃圾回收 减少回收量 减少全局停顿时间)

参数配置

 　　　  -XX:+MaxGCPauseMills  回收时间单位毫秒 jvm尽量控制在这个范围之内

　　　　-XX:+GCTimeRatio 设置吞吐量大小，它的值是一个 0-100 之间的整数。假设 GCTimeRatio 的值为 n，那么系统将花费不超过 1/(1+n) 的时间用于垃圾收集。比如 GCTimeRatio 等于 19，则系统用于垃圾收集的时间不超过 1/(1+19)=5%。默认情况下，它的取值是 99，即不超过 1%的时间用于垃圾收集。

　　　　-XX:+UseAdaptiveSizePolicy 可以打开自适应 GC 策略。在这种模式下，新生代的大小、eden 和 survivor 的比例、晋升老年代的对象年龄等参数会被自动调整，以达到在堆大小、吞吐量和停顿时间之间的平衡点。在手工调优比较困难的场合，可以直接使用这种自适应的方式，仅指定虚拟机的最大堆、目标的吞吐量 (GCTimeRatio) 和停顿时间 (MaxGCPauseMills)，让虚拟机自己完成调优工作 可通过同时设置-XX:SurvivorRatio -XX:NewRatio=4和显式关掉

记一次线上:配置堆内存为5g ,当晚jmap看正常，第二天form和to区就变成了20M 我需要默认8:1:1比例 所以 显式关掉,因为jdk8默认使用-XX:+UseParallelGC 组合

流程图

Serial Old 收集器

特点

        同样是单线程收集器，采用标记-整理算法。

        主要也是使用在Client模式下的虚拟机中。也可在Server模式下使用

Parallel Old 收集器

是Parallel Scavenge收集器的老年代版本

特点

     多线程，采用标记-整理算法。

    注重高吞吐量以及CPU资源敏感的场合，都可以优先考虑Parallel Scavenge+Parallel Old 收集器

流程图

CMS收集器

特点

          老年代收集器

          基于标记-清除算法实现。并发收集、低停顿。

        CMS 收集器主要关注于系统停顿时间。CMS 是 Concurrent Mark Sweep 的缩写，意为并发标记清除，从名称上可以得知，它使用的是标记-清除算法，同时它又是一个使用多线程并发回收的垃圾收集器。

      CMS 工作时，主要步骤有：初始标记、并发标记、重新标记、并发清除和并发重置。其中初始标记和重新标记是独占系统资源的，而并发标记、并发清除和并发重置是可以和用户线程一起执行的。因此，从整体上来说，CMS 收集不是独占式的，它可以在应用程序运行过程中进行垃圾回收。

1. 初始标记：为了收集应用程序的对象引用需要暂停应用程序线程，该阶段完成后，应用程序线程再次启动。
2. 并发标记：从第一阶段收集到的对象引用开始，遍历所有其他的对象引用。
3. 重标记：由于第三阶段是并发的，对象引用可能会发生进一步改变。因此，应用程序线程会再一次被暂停以更新这些变化，并且在进行实际的清理之前确保一个正确的对象引用视图。这一阶段十分重要，因为必须避免收集到仍被引用的对象。
4. 并发清理：所有不再被应用的对象将从堆里清除掉。
5. 并发重置：收集器做一些收尾的工作，以便下一次GC周期能有一个干净的状态。

缺点

CMS收集器并没有完全解决全局暂停,通过并发标记并发清理 并发重置可以与应用线程同时执行 减少全局暂停，缺点是由于是跟应用线程并行执行 会对系统吞吐量造成影响,因为是标记清除算法 而非标记压缩算法 所以会导致垃圾碎片,应用程序申请不到足够的连续空间会报内存溢出

参数设置

-XX:+UseConcMarkSweepGC：启用cms

-XX:ConcGCThreads：并发的GC线程数
-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection：FullGC之后做压缩整理，其目的是为了减少内存碎片
-XX:CMSFullGCsBeforeCompaction：多少次FullGC之后压缩一次，默认是0，代表每次FullGC后都会压缩一次
-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction: 当老年代使用达到该比例时会触发FullGC（默认是92%）
-XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly：只使用设定的回收阈值(-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction设定的值)，如果不指定，JVM仅在第一次使用设定值，后续则会自动调整
-XX:+CMSScavengeBeforeRemark：在CMS GC前启动一次minor gc，目的在于减少老年代对年轻代的引用，降低CMS GC的标记阶段时的开销，一般CMS的GC耗时 80%都在标记阶段
-XX:+CMSParallellnitialMarkEnabled：表示在初始标记的时候多线程执行，缩短STW的时间
-XX:+CMSParallelRemarkEnabled：在重新标记的时候多线程执行，缩短STW的时间

流程图

G1收集器

一款面向服务端应用的垃圾收集器。

特点

并行与并发：G1能充分利用多CPU、多核环境下的硬件优势，使用多个CPU来缩短Stop-The-World停顿时间。部分收集器原本需要停顿Java线程来执行GC动作，G1收集器仍然可以通过并发的方式让Java程序继续运行。

分代收集：G1能够独自管理整个Java堆，并且采用不同的方式去处理新创建的对象和已经存活了一段时间、熬过多次GC的旧对象以获取更好的收集效果。

空间整合：G1运作期间不会产生空间碎片，收集后能提供规整的可用内存。

可预测的停顿：G1除了追求低停顿外，还能建立可预测的停顿时间模型。能让使用者明确指定在一个长度为M毫秒的时间段内，消耗在垃圾收集上的时间不得超过N毫秒。

G1为什么能建立可预测的停顿时间模型？

因为它有计划的避免在整个Java堆中进行全区域的垃圾收集。G1跟踪各个Region里面的垃圾堆积的大小，在后台维护一个优先列表，每次根据允许的收集时间，优先回收价值最大的Region。这样就保证了在有限的时间内可以获取尽可能高的收集效率。

G1与其他收集器的区别：

其他收集器的工作范围是整个新生代或者老年代、G1收集器的工作范围是整个Java堆。在使用G1收集器时，它将整个Java堆划分为多个大小相等的独立区域（Region）。虽然也保留了新生代、老年代的概念，但新生代和老年代不再是相互隔离的，他们都是一部分Region（不需要连续）的集合。

G1收集器存在的问题：

Region不可能是孤立的，分配在Region中的对象可以与Java堆中的任意对象发生引用关系。在采用可达性分析算法来判断对象是否存活时，得扫描整个Java堆才能保证准确性。其他收集器也存在这种问题（G1更加突出而已）。会导致Minor GC效率下降。

G1收集器是如何解决上述问题的？

采用Remembered Set来避免整堆扫描。G1中每个Region都有一个与之对应的Remembered Set，虚拟机发现程序在对Reference类型进行写操作时，会产生一个Write Barrier暂时中断写操作，检查Reference引用对象是否处于多个Region中（即检查老年代中是否引用了新生代中的对象），如果是，便通过CardTable把相关引用信息记录到被引用对象所属的Region的Remembered Set中。当进行内存回收时，在GC根节点的枚举范围中加入Remembered Set即可保证不对全堆进行扫描也不会有遗漏。

如果不计算维护 Remembered Set 的操作，G1收集器大致可分为如下步骤：

初始标记：仅标记GC Roots能直接到的对象，并且修改TAMS（Next Top at Mark Start）的值，让下一阶段用户程序并发运行时，能在正确可用的Region中创建新对象。（需要线程停顿，但耗时很短。）

并发标记：从GC Roots开始对堆中对象进行可达性分析，找出存活对象。（耗时较长，但可与用户程序并发执行）

最终标记：为了修正在并发标记期间因用户程序执行而导致标记产生变化的那一部分标记记录。且对象的变化记录在线程Remembered Set  Logs里面，把Remembered Set  Logs里面的数据合并到Remembered Set中。（需要线程停顿，但可并行执行。）

筛选回收：对各个Region的回收价值和成本进行排序，根据用户所期望的GC停顿时间来制定回收计划。（可并发执行）

参数:

-XX:+UnlockExperimentalVMOptions –XX:+UseG1GC  启用G1收集器

-XX:MaxGCPauseMills=20,-XX:GCPauseIntervalMills=200 可以非常精确的控制停顿时间 停顿时间为20时垃圾收集不超过200

G1收集器运行示意图：

不同收集器性能测试

测试代码

 static HashMap map = new HashMap();

    public static void main(String[] args){
        long begintime = System.currentTimeMillis();
        for(int i=0;i<10000;i++){
            if(map.size()*512/1024/1024>=400){
                map.clear();//保护内存不溢出
                System.out.println("clean map");
            }
            byte[] b1;
            for(int j=0;j<100;j++){
                b1 = new byte[512];
                map.put(System.nanoTime(), b1);//不断消耗内存
            }
        }
        long endtime = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("运行总耗时:"+(endtime-begintime));
    }

serial测试结果

jvm参数:-Xmx512M -Xms512M   -XX:+UseSerialGC

ParNew测试结果

jvm参数:-Xmx512M -Xms512M   -XX:+UseParNewGC -XX:ParallelGCThreads=6 （按照我们上面设置线程数量原则 我的电脑是6核 所以我设置6）

ParallelScavenge

jvm参数:-Xmx512M -Xms512M   -XX:+UseParallelOldGC -XX:ParallelGCThreads=6

jvm参数:-Xmx512M -Xms512M    -XX:+UseParallelGC -XX:ParallelGCThreads=6

CMS

jvm参数:-Xmx512M -Xms512M     -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:ParallelGCThreads=6

G1收集器

jvm参数:-Xmx512M -Xms512M  -XX:+UnlockExperimentalVMOptions -XX:+UseG1GC

注意:不能完全以上面的数据评估收集器好坏。因为每次执行结果都不一样 我只是放出第一次执行结果