JVM GC 基础原理

• GC基础原理，涉及调优目标，GC事件分类、JVM内存分配策略、GC日志分析等
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• java的最大好处是自动垃圾回收，这样就无需我们手动的释放对象空间了，但是也产生了相应的负效果，gc是需要时间和资源的，不好的gc会严重影响系统的性能，因此良好的gc是JVM的高性能的保证。 

• 1 GC调优目标

• 大多数情况下对 Java 程序进行GC调优, 主要关注两个目标：响应速度、吞吐量

  • 响应速度(Responsiveness) 响应速度指程序或系统对一个请求的响应有多迅速。比如，用户订单查询响应时间，对响应速度要求很高的系统，较大的停顿时间是不可接受的。调优的重点是在短的时间内快速响应

  • 吞吐量(Throughput) 吞吐量关注在一个特定时间段内应用系统的最大工作量，例如每小时批处理系统能完成的任务数量，在吞吐量方面优化的系统，较长的GC停顿时间也是可以接受的，因为高吞吐量应用更关心的是如何尽可能快地完成整个任务，不考虑快速响应用户请求

  GC调优中，GC导致的应用暂停时间影响系统响应速度，GC处理线程的CPU使用率影响系统吞吐量

  2 GC分代收集算法

  现代的垃圾收集器基本都是采用分代收集算法，其主要思想： 将Java的堆内存逻辑上分成两块：新生代、老年代，针对不同存活周期、不同大小的对象采取不同的垃圾回收策略

  

  • 新生代（Young Generation）

  新生代又叫年轻代，大多数对象在新生代中被创建，很多对象的生命周期很短。每次新生代的垃圾回收（又称Young GC、Minor GC、YGC）后只有少量对象存活，所以使用复制算法，只需少量的复制操作成本就可以完成回收

  新生代内又分三个区：一个Eden区，两个Survivor区(S0、S1，又称From Survivor、To Survivor)，大部分对象在Eden区中生成。当Eden区满时，还存活的对象将被复制到两个Survivor区（中的一个）。当这个Survivor区满时，此区的存活且不满足晋升到老年代条件的对象将被复制到另外一个Survivor区。对象每经历一次复制，年龄加1，达到晋升年龄阈值后，转移到老年代

  • 老年代（Old Generation）

  在新生代中经历了N次垃圾回收后仍然存活的对象，就会被放到老年代，该区域中对象存活率高。老年代的垃圾回收通常使用“标记-整理”算法

  3 GC事件分类

  根据垃圾收集回收的区域不同，垃圾收集主要通常分为Young GC、Old GC、Full GC、Mixed GC

  (1) Young GC

  新生代内存的垃圾收集事件称为Young GC(又称Minor GC)，当JVM无法为新对象分配在新生代内存空间时总会触发 Young GC，比如 Eden 区占满时。新对象分配频率越高, Young GC 的频率就越高

  Young GC 每次都会引起全线停顿(Stop-The-World)，暂停所有的应用线程，停顿时间相对老年代GC的造成的停顿，几乎可以忽略不计

  (2) Old GC 、Full GC、Mixed GC

  Old GC，只清理老年代空间的GC事件，只有CMS的并发收集是这个模式 Full GC，清理整个堆的GC事件，包括新生代、老年代、元空间等

  Mixed GC，清理整个新生代以及部分老年代的GC，只有G1有这个模式

  4 GC日志分析

  GC日志是一个很重要的工具，它准确记录了每一次的GC的执行时间和执行结果，通过分析GC日志可以调优堆设置和GC设置，或者改进应用程序的对象分配模式，开启的JVM启动参数如下：

  -verbose:gc -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCDateStamps  -XX:+PrintGCTimeStamps
  

  常见的Young GC、Full GC日志含义如下：

  

  免费的GC日志图形分析工具推荐下面2个：

  • GCViewer，下载jar包直接运行
  • gceasy，web工具，上传GC日志在线使用

  5 内存分配策略