探究gc

基本收集算法

1. 複製：將堆內分紅兩個相同空間，從根(ThreadLocal的對象，靜態對象）開始訪問每個關聯的活躍對象，將空間A的活躍對象所有複製到空間B，而後一次性回收整個空間A。
   由於只訪問活躍對象，將全部活動對象複製走以後就清空整個空間，不用去訪問死對象，因此遍歷空間的成本較小，但須要巨大的複製成本和較多的內存。
2. 標記清除(mark-sweep)：收集器先從根開始訪問全部活躍對象，標記爲活躍對象。而後再遍歷一次整個內存區域，把全部沒有標記活躍的對象進行回收處理。該算法遍歷整個空間的成本較大暫停時間隨空間大小線性增大，並且整理後堆裏的碎片不少。
3. 標記整理(mark-sweep-compact)：綜合了上述二者的作法和優勢，先標記活躍對象，而後將其合併成較大的內存塊。

垃圾回收描述：

在New Generation塊中，垃圾回收通常用Copying的算法，速度快。每次GC的時候，存活下來的對象首先由Eden拷貝到某個Survivor Space, 當Survivor Space空間滿了後, 剩下的live對象就被直接拷貝到Old Generation中去。所以，每次GC後，Eden內存塊會被清空。在Old Generation塊中，垃圾回收通常用mark-compact的算法，速度慢些，但減小內存要求.
垃圾回收分多級，0級爲所有(Full)的垃圾回收，會回收OLD段中的垃圾；1級或以上爲部分垃圾回收，只會回收NEW中的垃圾，內存溢出一般發生於OLD段或Perm段垃圾回收後，仍然無內存空間容納新的Java對象的狀況。

當一個URL被訪問時，內存申請過程以下：
A. JVM會試圖爲相關Java對象在Eden中初始化一塊內存區域
B. 當Eden空間足夠時，內存申請結束。不然到下一步
C. JVM試圖釋放在Eden中全部不活躍的對象（這屬於1或更高級的垃圾回收）, 釋放後若Eden空間仍然不足以放入新對象，則試圖將部分Eden中活躍對象放入Survivor區
D. Survivor區被用來做爲Eden及OLD的中間交換區域，當OLD區空間足夠時，Survivor區的對象會被移到Old區，不然會被保留在Survivor區
E. 當OLD區空間不夠時，JVM會在OLD區進行徹底的垃圾收集（0級）
F. 徹底垃圾收集後，若Survivor及OLD區仍然沒法存放從Eden複製過來的部分對象，致使JVM沒法在Eden區爲新對象建立內存區域，則出現」out of memory錯誤」

JVM調優建議:

ms/mx：定義YOUNG+OLD段的總尺寸，ms爲JVM啓動時YOUNG+OLD的內存大小；mx爲最大可佔用的YOUNG+OLD內存大小。在用戶生產環境上通常將這兩個值設爲相同，以減小運行期間系統在內存申請上所花的開銷。
NewSize/MaxNewSize：定義YOUNG段的尺寸，NewSize爲JVM啓動時YOUNG的內存大小；MaxNewSize爲最大可佔用的YOUNG內存大小。在用戶生產環境上通常將這兩個值設爲相同，以減小運行期間系統在內存申請上所花的開銷。
PermSize/MaxPermSize：定義Perm段的尺寸，PermSize爲JVM啓動時Perm的內存大小；MaxPermSize爲最大可佔用的Perm內存大小。在用戶生產環境上通常將這兩個值設爲相同，以減小運行期間系統在內存申請上所花的開銷。
SurvivorRatio：設置Survivor空間和Eden空間的比例

內存溢出的可能性

1. OLD段溢出
這種內存溢出是最多見的狀況之一，產生的緣由多是：
1) 設置的內存參數太小(ms/mx, NewSize/MaxNewSize)
2) 程序問題
單個程序持續進行消耗內存的處理，如循環幾千次的字符串處理，對字符串處理應建議使用StringBuffer。此時不會報內存溢出錯，卻會使系統持續垃圾收集，沒法處理其它請求，相關問題程序可經過Thread Dump獲取（見系統問題診斷一章）單個程序所申請內存過大，有的程序會申請幾十乃至幾百兆內存，此時JVM也會因沒法申請到資源而出現內存溢出，對此首先要找到相關功能，而後交予程序員修改，要找到相關程序，必須在Apache日誌中尋找。
當Java對象使用完畢後，其所引用的對象卻沒有銷燬，使得JVM認爲他仍是活躍的對象而不進行回收，這樣累計佔用了大量內存而沒法釋放。因爲目前市面上尚未對系統影響小的內存分析工具，故此時只能和程序員一塊兒定位。

2. Perm段溢出
一般因爲Perm段裝載了大量的Servlet類而致使溢出，目前的解決辦法：
1) 將PermSize擴大，通常256M可以知足要求
2) 若別無選擇，則只能將servlet的路徑加到CLASSPATH中，但通常不建議這麼處理

3. C Heap溢出
系統對C Heap沒有限制，故C Heap發生問題時，Java進程所佔內存會持續增加，直到佔用全部可用系統內存

其餘：

JVM有2個GC線程。第一個線程負責回收Heap的Young區。第二個線程在Heap不足時，遍歷Heap，將Young 區升級爲Older區。Older區的大小等於-Xmx減去-Xmn，不能將-Xms的值設的過大，由於第二個線程被迫運行會下降JVM的性能。

爲何一些程序頻繁發生GC？有以下緣由：

        程序內調用了System.gc()或Runtime.gc()。

        一些中間件軟件調用本身的GC方法，此時須要設置參數禁止這些GC。

        Java的Heap過小，通常默認的Heap值都很小。

        頻繁實例化對象，Release對象。此時儘可能保存並重用對象，例如使用StringBuffer()和String()。

若是你發現每次GC後，Heap的剩餘空間會是總空間的50%，這表示你的Heap處於健康狀態。許多Server端的Java程序每次GC後最好能有65%的剩餘空間。

經驗之談：

1．Server端JVM最好將-Xms和-Xmx設爲相同值。爲了優化GC，最好讓-Xmn值約等於-Xmx的1/3[2]。

2．一個GUI程序最好是每10到20秒間運行一次GC，每次在半秒以內完成[2]。

注意：

1．增長Heap的大小雖然會下降GC的頻率，但也增長了每次GC的時間。而且GC運行時，全部的用戶線程將暫停，也就是GC期間，Java應用程序不作任何工做。

2．Heap大小並不決定進程的內存使用量。進程的內存使用量要大於-Xmx定義的值，由於Java爲其餘任務分配內存，例如每一個線程的Stack等。

2．Stack的設定

每一個線程都有他本身的Stack。

-Xss	每一個線程的Stack大小

Stack的大小限制着線程的數量。若是Stack過大就好致使內存溢漏。-Xss參數決定Stack大小，例如-Xss1024K。若是Stack過小，也會致使Stack溢漏。

3．硬件環境

硬件環境也影響GC的效率，例如機器的種類，內存，swap空間，和CPU的數量。

若是你的程序須要頻繁建立不少transient對象，會致使JVM頻繁GC。這種狀況你能夠增長機器的內存，來減小Swap空間的使用[2]。

4．4種GC

第一種爲單線程GC，也是默認的GC。，該GC適用於單CPU機器。

第二種爲Throughput GC，是多線程的GC，適用於多CPU，使用大量線程的程序。第二種GC與第一種GC類似，不一樣在於GC在收集Young區是多線程的，但在Old區和第一種同樣，仍然採用單線程。-XX:+UseParallelGC參數啓動該GC。

第三種爲Concurrent Low Pause GC，相似於第一種，適用於多CPU，並要求縮短因GC形成程序停滯的時間。這種GC能夠在Old區的回收同時，運行應用程序。-XX:+UseConcMarkSweepGC參數啓動該GC。

第四種爲Incremental Low Pause GC，適用於要求縮短因GC形成程序停滯的時間。這種GC能夠在Young區回收的同時，回收一部分Old區對象。-Xincgc參數啓動該GC。

 

 

1．Java堆中各代分佈：

圖1：Java堆中各代分佈

Young：主要是用來存放新生的對象。

Old：主要存放應用程序中生命週期長的內存對象。

Permanent：是指內存的永久保存區域，主要存放Class和Meta的信息,Class在被 Load的時候被放入PermGen space區域. 它和和存放Instance的Heap區域不一樣,GC(Garbage Collection)不會在主程序運行期對PermGen space進行清理，因此若是你的APP會LOAD不少CLASS的話,就極可能出現PermGen space錯誤。

 

2．JVM 使用的GC算法是什麼？

分代收集。

即將內存分爲幾個區域，將不一樣生命週期的對象放在不一樣區域裏；

在GC收集的時候，頻繁收集生命週期短的區域(Young area)；

比較少的收集生命週期比較長的區域(Old area)；

基本不收集的永久區(Perm area)。

 

3．GC 和 Full GC 有什麼區別？

GC（或Minor GC）：收集生命週期短的區域(Young area)。

Full GC （或Major GC）：收集生命週期短的區域(Young area)和生命週期比較長的區域(Old area)。

他們的收集算法不一樣，因此使用的時間也不一樣。 GC 效率也會比較高，咱們要儘可能減小 Full GC 的次數。當顯示調用System.gc() 時，gc does a full collection(both young generation andtenured generation).

 

4．Minor GC後，Eden是空的嗎？

是的，Minor GC會把Eden中的全部活的對象都移到Survivor區域中，若是Survivor區中放不下，那麼剩下的活的對象就被移到Old generation 中。

 

5．Garbage collection options(JDK1.4)：

圖2：GC參數

堆設置
-Xms :初始堆大小
-Xmx :最大堆大小
-XX:NewSize=n :設置年輕代大小
-XX:NewRatio=n: 設置年輕代和年老代的比值。如:爲3，表示年輕代與年老代比值爲1：3，年輕代佔整個年輕代年老代和的1/4
-XX:SurvivorRatio=n :年輕代中Eden區與兩個Survivor區的比值。注意Survivor區有兩個。如：3，表示Eden：Survivor=3：2，一個Survivor區佔整個年輕代的1/5
-XX:MaxPermSize=n :設置持久代大小
收集器設置
-XX:+UseSerialGC :設置串行收集器
-XX:+UseParallelGC :設置並行收集器
-XX:+UseParalledlOldGC :設置並行年老代收集器
-XX:+UseConcMarkSweepGC :設置併發收集器
垃圾回收統計信息
-XX:+PrintGC
-XX:+PrintGCDetails
-XX:+PrintGCTimeStamps
-Xloggc:filename
並行收集器設置
-XX:ParallelGCThreads=n :設置並行收集器收集時使用的CPU數。並行收集線程數。
-XX:MaxGCPauseMillis=n :設置並行收集最大暫停時間
-XX:GCTimeRatio=n :設置垃圾回收時間佔程序運行時間的百分比。公式爲1/(1+n)
併發收集器設置
-XX:+CMSIncrementalMode :設置爲增量模式。適用於單CPU狀況。
-XX:ParallelGCThreads=n :設置併發收集器年輕代收集方式爲並行收集時，使用的CPU數。並行收集線程數。

 

6．例子：Heap size 設置

場景：在JAVA_HOME下demo/jfc/SwingSet2/目錄下執行下面的命令：

    java -jar -Xmn4m -Xms16m -Xmx16mSwingSet2.jar

系統輸出：

Exception in thread "Image Fetcher 0" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space Exception in thread "Image Fetcher 3" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space Exception in thread "Image Fetcher 1" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space Exception in thread 「Image Fetcher 2」 java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space

調優：將-Xms和-Xmx選項設置爲32m，而-Xmn爲1/4的-Xmx值。

結果：執行java -jar –Xmn8m –Xms32m -Xmx32m SwingSet2.jar，系統正常運行。

 

7．JVM  Runtime DataArea（運行時數據區）：

圖3：JVM運行時數據區(一)

Heap: JVM只有一個爲全部線程所共享的堆，全部的類實例和數組都是在堆中建立的。

Method area: JVM只有一個爲全部的線程所共享的方法區。它存儲類結構，例如運行時常量池，成員和方法數據以及方法、構造方法的代碼。

Java Stacks: 每一個JVM線程擁有一個私有的棧。

Pc registers: JVM能夠同時支持運行多個線程，所以每一個線程須要各自的PC(program counter)寄存器。

Native method stacks: 保存native方法進入區域的地址 。

 

圖4：JVM運行時數據區(二)

Heap和Method area被全部線程共享，其生存期和JVM的生存期相同；Java Stacks、Pc registers、Native method stacks被每一個線程獨自擁有，其生存期和線程的生存期相同。

 

8. 常見的內存泄露錯誤

不少開發人員都碰到過java.lang.OutOfMemoryError的錯誤。這種錯誤又分兩種：java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space和java.lang.OutOfMemoryError:PermGen space。引發這種錯誤的緣由多是程序問題，也多是是JVM參數配置問題引發的。如果參數問題，前者能夠同過配置-Xms和-Xmx參數來設置，然後者能夠經過配置 -XX:PermSize和-XX:MaxPermSize來設置。

http://blog.csdn.net/stefanie860624/article/details/7514597