你有效的管理JVM的垃圾了嗎？是時候把垃圾拿出來了！

做者：享學James老師

前言

都說JVM是大牛們玩的技術，其實未必，若是面試官和你談到Java內存管理，那麼首先，我建議你首先要瞭解Java垃圾收集的工做原理。 由於常常在運行JAVA應用程序時，大多數開發者是使用JVM自動幫你管理GC垃圾回收器（徹底不關注，JVM自動完成回收），碼農們只關注業務代碼實現，不須要關注JVM是怎麼管理的，對你們而言，更多人只知道程序正在運行中。可是老鐵們，當你寫的JAVA程序開始面臨性能降低時，碼農與架構師的區別就來了，全部的性能問題其實歸根到底就是咱們的GC回收效率變低了。

所以，讓咱們首先了解什麼是JVM GC模型，而後，咱們能夠看到如何控制它並分析GC日誌以查找應用程序中發生的任何差別。

1、什麼是自動垃圾收集？

自動垃圾收集是指對堆內存的查看，並識別哪些對象正在使用哪些對象，以及刪除未使用的對象的過程。

首先咱們看一下自動GC垃圾收集，它的步驟以下：

1.標記（Marking）

該過程的第一步稱爲標記。其實就是垃圾收集器識別哪些內存正在使用，哪些內存不在使用的地方。

若是必須掃描系統中的全部對象，將是一個很是耗時的過程。

2.正常刪除（Normal Deletion）

正常刪除是指移除未引用的對象，留下引用的對象和指向空閒空間的指針。

3.壓縮刪除（Deletion with Compacting）

要進一步提升性能，除了刪除未引用的對象外，還能夠壓縮剩餘的引用對象。

經過將引用的對象移動到一塊兒，這使得新的內存分配更加容易和快速。

2、全自動回收管理

當正在進行垃圾收集時，若是你的應用程序在該時間段內沒有響應時，其實咱們的指望是，GC應該花費最少的時間來回收它; 固然， 若是花費不少時間，則證實你的應用GC設置是有問題滴。

咱們來看看下面的JVM內存模型，它分爲不一樣的部分。JVM堆內存在物理上分爲兩部分 - Young Generation（新生代）和Old Generation（老年代）。

1.首先，將全部新的對象都分配給伊Eden space（伊甸園）。兩個Survivor Space(倖存者區)都是空的。

2.當Eden space（伊甸園）填滿時，會觸發一個小的垃圾收集。

3.引用的對象被移動到第一個倖存者空間。清除Eden space（伊甸園）時，將刪除未引用的對象。

4.下次要GC回收時，Eden space（伊甸園）空間也會發生一樣的事情。刪除未引用的對象，並將引用的對象移動到倖存者空間。可是，在這種狀況下，它們被移動到第二個倖存者空間（S1）。

5.在較小的GC以後，當老化的對象達到必定的年齡閾值（在該示例中爲8）時，它們重新生代晉升到老年代。

最終，將對老一代進行主要的GC回收，清理和壓縮該空間。

3、如何在Java中調整垃圾收集的優化參數呢？

垃圾收集是指當JVM再也不須要對象時，須要將它回收，釋放內存。它包括查找再也不使用的對象，釋放與這些對象關聯的內存，並偶爾壓縮堆以防止內存碎片。

垃圾收集器使用一個或多個線程來執行回收工做。通常來講，爲了完成跟蹤對象引用及在內存中移動對象的工做，它須要確保應用程序線程當前沒有使用這些對象，若是應用程序線程正在使用對象，GC回收時會致使對象的內存位置發生變化，可能發生不可預測的事情。這就是垃圾收集器在執行某些任務時必須暫停全部應用程序線程的緣由。這些暫停有時被稱爲Stop-The-World暫停（吊炸天，全世界都被中止，哈哈）。

3.1調整堆大小

垃圾收集調優的第一步是調整堆的大小。這是由於若是堆過小，則會發生太多的GC回收回收內存次數，這會下降總體應用程序吞吐量。若是堆太大，那麼GC回收次數會更少，但GC須要很長的時間，那麼你的系統響應時間指標會受到影響。並行收集器特別容易受到堆大小的影響，所以若是你須要大的堆而且暫停時間較短，那麼你應該嘗試使用G1GC收集器。

備註：自從Java 9和Shenandoah垃圾收集器被視爲還處於「實驗性」階段，不推薦使用併發標記掃描（CMS）收集器。但若是你正在運行在線交互式應用程序，那麼系統會默認選擇G1GC收集器，若是你正在運行脫機批處理應用程序，那麼並行收集器應該是你的首選，這是我給你們的建議。

堆的大小由兩個值控制：使用ms標誌指定的初始值和使用mx標誌指定的最大值。

-Xms1g -Xmx8g

堆的初始大小和最大大小，能夠由JVM根據工做負載自動調整堆大小。若是JVM遇到內存壓力而且觀察到GC執行次數過多，它會不斷增長堆，直到內存壓力消失爲止，或直到堆達到其最大值爲止。若是內存壓力很低，JVM還能夠經過縮小堆大小來決定減小暫停時間。這個過程稱爲自適應大小調整，它不只能夠調整堆的總體大小，還能夠調全年輕代和老代的大小和比例。

固然，若是你想調整GC行爲和大小，我建議你能夠選擇關閉自適應大小調整。這能夠節省JVM，這是計算堆大小所需的一小段時間。你能夠經過將標誌設置UseAdaptiveSizePolicy爲false 來執行此操做。

-XX:-UseAdaptiveSizePolicy

此外，將初始堆大小設置爲與最大堆大小相同的值，或將初始新生代大小設置爲與最大新生代大小相同的值，這樣操做能夠有效地關閉自適應大小調整。

通常來講堆大小的最大設置準則就是最大堆大小不該超過計算機上的物理內存量。若是你運行多個JVM，則最大堆大小的總和不該超過計算機的物理內存。

3.2調整GC性能

在G1GC中，調整參數MaxGCPauseMillis執行如下全部優化，以嘗試實現指定的暫停時間目標：

• 調整堆的大小

• 更快開始後臺處理

• 調整要提高爲舊一代的對象的期限閾值

• 調整混合GC循環期間處理的舊區域數

3.3修復併發模式失敗

G1GC是一個併發收集器。這意味着當應用程序線程仍在運行時，垃圾收集進程的某些階段能夠併發運行。而且因爲正在運行的應用程序能夠繼續產生垃圾，咱們可能會遇到應用程序耗盡舊代內存而垃圾收集器仍在垃圾收集過程當中的狀況。也就是說，正在運行的應用程序生成的垃圾比它清理的速度快。這種狀況稱爲併發模式故障，具體取決於故障發生的時間。若是您在GC日誌中看到不少這些錯誤; 解決方案是增長堆的大小，更早地啓動G1後臺處理，或者經過使用更多後臺線程來加速GC處理。

要更頻繁地執行G1後臺活動，您能夠下降觸發G1循環的閾值。這是經過減小InitiatingHeapOccupancyPercent標誌的值來實現的。

-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent=45

默認狀況下，此標誌設置爲45。這意味着當堆填充45％時會觸發GC循環。減小此值意味着GC會更早且更頻繁地觸發。但應注意的是，該值不會設置爲過低而致使GC過於頻繁發生的數字。

要增長後臺線程數，請使用該ConcGCThreads標誌。

-XX:ConcGCThreads=4

此標誌的默認值設置爲ParallelGCThreads加2 的值除以4.只要計算機上有足夠的CPU可用，就能夠增長此值而不會致使任何性能損失。

4、總結

若是調整堆大小並調整收集器對你不起做用，那麼你能夠嘗試另外一個收集器。若是你仍然沒有取得好成績，那麼你須要考慮調整應用程序代碼自己的問題了，好了，寫了這麼多，但願對你們有幫助。

END

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