深刻探究jvm之GC的參數調優

　　在上一篇博客記錄了GC的算法及種類，這篇博客主要記錄一下GC的參數如何調整以提升jvm的性能。

1、堆的回顧：

　　

 

                         

　　堆的內存空間整體分爲新生代和老年代，老年代存放的老年對象，新構造的對象分配在eden區中（棧上分配及新生代內存不足的狀況除外）。在通過GC以後，倖存下來的對象會被分配到倖存代中，s0與s1是兩塊徹底相同的內存區域，採用複製算法，在迭代後交換內存空間。通過若干次GC後，仍然未被回收的對象會被分配到老年代中。

2、GC參數--串行收集器（Serial）

　　 串行收集器有如下幾個特色：

　　1）最古老、最穩定

　　2）效率高

　　3）可能產生較長時間的停頓，只是用一個線程進行回收，沒法發揮多核CPU的優點。（全局停頓在上一篇有介紹過）

　　經過-XX:+UseSerialGC參數啓用，啓用以後，新生代和老年代會使用串行回收，新生代會採用複製算法，老年代會使用標記-壓縮算法。（參見上一篇博客）

　　串行回收器的示意圖以下：

　　參數分別記錄了新生代和老年代的回收狀況。

3、GC參數--並行收集器（PerNew）

　　PerNew有如下幾個特色：

　　1）是Serial收集器新生代的並行版本

　　2）採用的是複製算法

　　3） 是多線程運行的，須要多核CPU的支持。

　　經過-XX:+UsePerNewGC參數啓用，啓用以後，新生代採用並行回收，而老年代仍然使用串行回收，採用複製算法。能夠經過-XX:ParallelGCThreads參數來限制線程的數量；

　　經過-XX:MaxGCPauseMills參數控制最大停頓時間，單位是毫秒；GC會盡力保證回收時間不超過設定值；

　　經過-XX：GCTimeRatio參數控制收集時間佔總時間的比，取值範圍是0-100；默認是1，即最大容許1%時間用來作GC。

　　上述兩個參數是矛盾的，由於停頓時間和吞吐量不可能同時調優的。GC的次數減小，必然致使單次停頓的時間變長，反之亦然；所以在權衡參數時要抓住性能瓶頸。

　　並行回收器的示意圖以下：

　　須要注意的一點是，並行收集器只在多核CPU的狀況下能提高性能，同時要控制好線程數，不然效率反而打折扣。

4、Paraller收集器

　　Paraller收集器的特色以下：

　　1）相似於ParNew收集器

　　2）新生代採用複製算法，老年代使用標記-壓縮算法。

　　3）更加關注於吞吐量

　　-XX:UseParallerGC參數：使用Paraller收集器，新生代採用並行收集，老年代採用串行收集；

　　-XX:UseParallerOldGC參數：使用Paraller收集器，新生代和老年代都採用並行收集。

　　Paraller收集器示例圖：

 5、CMS收集器（Concurrent Mask Sweep）

　　主要的特色以下：

　　1）採用的是標記-清除算法

　　2）與標記-壓縮算法相比，在併發階段（與應用程序線程同時執行）會下降吞吐量。

　　3）老年代的收集器，並不影響新生代收集器，新生代仍然採用ParNew收集器。

　　經過-XX:UseConcMarkSweepGC參數啓用。

　　CMS運行過程比較複雜，着重實現了標記的過程，可分爲：

　　①初始標記：根對象能夠直接關聯到對象（速度很快）；

　　②併發標記：同應用程序線程同時進行，標記全部的對象；

　　③從新標記：因爲併發標記時，應用程序線程仍然在運行，所以在正式清理前，須要再次作修正；

　　④併發清除：基於以上的標記結果，直接清理對象。

　　注意，在併發標記階段，一樣會產生全局停頓現象，只不過是儘量的減小了全局停頓的時間，在應用程序運行過程當中，會一直產生垃圾，沒法進行標記。

　　CMS收集器示例圖以下：

　　因爲在一些標記過程當中與應用程序並行，以保證可用對象的地址不發生改變，因此只能簡化標記算法而採用標記-清除算法。另外，CMS收集器會影響系統總體的吞吐量，如在用戶線程運行的過程當中，會佔用CPU進行GC操做；同時還存在清理不完全的狀況，在一些標記的過程當中，用戶的應用程序仍然會產生新的垃圾不會被標記。

　　注意，由於和用戶的應用程序併發，不能在空間快滿時才進行清理操做，經過-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction參數設置觸發GC的閾值，若是內存預留的空間不足，就會引發concurrent mode failure。發生錯誤的後備方法是，經過串行收集器進行收集，但會產生比較長時間的停頓。

　　標記-清除算法會產生碎片空間，所以咱們須要進行碎片整理：

　　經過-XX:UseCMSCompactAtFullCollection參數使在進行FullGC以後進行一次整理，這個整理過程是獨佔的，會引發停頓時間變長；

　　經過-XX:CMSFullGCsBeforeCompaction參數設置進行幾回FullGC以後進行一次碎片整理；

　　經過-XX:ParallelCMSThreads設定CMS的線程數量。

6、GC參數整理：

　　-XX:+UseSerialGC：在新生代和老年代使用串行收集器；

　　-XX:SurvivorRatio：設置eden區大小和survivor區大小的比例；

　　-XX:NewRatio：設置新生代和老年代的大小比例；

　　-XX:+UseParNewGC：在新生代使用並行收集器；

　　-XX:+UseParellelGC：新生代使用並行回收收集器；

　　-XX:+UseParallelOldGC：老年代使用並行回收收集器；

　　-XX:ParallelGCThreads：設置用於垃圾回收的線程數；

　　-XX:+UseConcMarkSweepGC：新生代使用並行收集器，老年代使用CMS+串行收集器；

　　-XX:ParallelCMSThreads：設定CMS的線程數量；

　　-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction：設置CMS收集器在老年代空間被使用多少後被觸發；

　　-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection：設置CMS收集器在完成垃圾收集後是否要進行一次內存的碎片整理；

　　-XX:CMSFullGCsBeforeCompaction：設定進行多少次CMS垃圾回收以後進行一次內存壓縮；

　　-XX:+CMSClassUnloadingEnabled：容許對類元數據進行回收；

　　-XX:CMSInitiatingPermOccupancyFraction：當永久區佔用率達到這一百分比時，啓用CMS回收；

　　-XX:UseCMSInitiatingOccupancyOnly：只有到達閾值的時候才進行CMS回收。

 7、GC參數實例：

　　環境：Tomcat七、JSP網站、JDK六、測試網站的吞吐量及延時。

　　工具：Jmeter，創建10個線程，每一個線程請求Tomcat 1000次 共1w次。

　　目的：讓Tomcat有一個不錯的吞吐量。

　　結構：Tomcat與Jmeter分開部署，防止Jmeter對Tomcat的性能產生影響。

　　　　

 一、參數：set CATALINA_OPTS=-server -Xloggc:gc.log -XX:+PrintGCDetails -Xms32M -Xmx32M -XX:+HeapDumpOnOutOfMemeryError -XX:+UseSerialGC -XX:PermSize=32M

　　

二、參數：set CATALINA_OPTS=-Xmx512M -XX:MaxPermSize=32M -Xloggc:gc.log -XX:PrintGCDetails

　　將最大堆內存改成512m，結果FullGC發生不多，基本上都是MinorGC。吞吐量由540提升到了650，同時堆大小也在自動拓展，由開始的15872K拓展到38秒的60456K。

三、參數：set CATALINA_OPTS=-Xmx512M -Xms=64M -XX:MaxPermSize=32M -Xloggc:gc.log -XX:PrintGCDetails

　　將堆內存的初始大小設置爲64M，GC數量減小，大部分都是MinorGC.吞吐量由651提高到了674。

四、參數：set CATALINA_OPTS=-Xmx512M -Xms=64M -XX:MaxPermSize=32M -Xloggc:gc.log -XX:PrintGCDetails -XX:+UseParallelGC -XX:+UseParallelOldGC

　　 -XX:ParallelGCThreads

　　新生代和老年代都使用並行回收收集器，GC本來壓力不大，因此影響很小。

五、參數：set CATALINA_OPTS=-Xmx40M -Xms40M -XX:MaxPermSize=32M -Xloggc:gc.log -XX:PrintGCDetails

　　減小堆大小，增長GC壓力，默認使用串行回收收集器，吞吐量爲646。

六、參數：set CATALINA_OPTS=-Xmx40M -Xms40M -XX:MaxPermSize=32M -Xloggc:gc.log -XX:PrintGCDetails -XX:+UseParallelOldGC -XX:ParallelGCThreads

 　　減小堆大小，增長GC壓力，老年代使用並行回收收集器，吞吐量由646提升到了685。

七、參數：set CATALINA_OPTS=-Xmx40M -Xms40M -XX:MaxPermSize=32M -Xloggc:gc.log -XX:PrintGCDetails -XX:+UseParNewGC

 　　減小堆大小，增長GC壓力，新生代使用並行回收收集器，吞吐量由685降低到了660。可見老年代的GC回收機制對系統性能影響更大一些。

八、不添加任何參數，使用JDK6與JDK7對比

　　發現JDK版本對於系統性能影響不容忽視。升級JDK版本可能會帶來額外的性能提高！