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GC 原理

查看GC日志

• -verbose:gc -XX:HeapDumpPath=. -Xloggc:gc.log -XX:+PrintGC -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCDateStamps -XX:+UseGCLogFileRotation -XX:+DisableExplicitGC -XX:+PrintTenuringDistribution
• ``

如何分配

• 对象优先出生在 Eden 区
• 当Eden 即便经过Minor gc 也装不下 Big Object 或者超过配置 --XX:PretenureSizeThreshold=3M那么它直接进入 Old 区

分配流程

• Eden --[minor gc]--> s0/s1 --[big object / age<threshold]--> Old

晋升规则

• 年龄阈值
  • 出生在Eden区的对象年龄为0，经过一次 Minor GC 后age++ ，当age超过-XX:MaxTenuringThreshold=15 后，晋升到Old区
• 动态年龄晋升
  • 为了保证survivor 区能够容纳更多的新对象，`Minor GC` 会巡查某一年龄的对象占用空间超过半数，超过这个年龄的对象会被提前放置Old区。

生死抉择

• 引用计数法
• GC Roots 可达性分析算法（https://www.zhihu.com/question/21539353）
  • 虚拟机栈中引用的本地对象
  • 方法区中类静态属性引用的对象
  • 方法区中常量引用的对象
  • 本地方法栈中 JNI 引用的对象

垃圾回收算法

分代回收算法

算法	YGC	OGC	Thread	算法	重点	参数
Serial	Y		1	复制	小内存	XX:+UseSerialGC
Serial Old		Y	1	标记整理	小内存
ParNew	Y		N	复制	CPUs	XX:+UseParNewGC
Parallel Scavenge	Y			复制	高吞吐	XX:+UseConcMarkSweepGC
Parallel Old		Y		标记整理	高吞吐
CMS				标记清除	短停顿

• 分代收集算法
  • 新生代
    • 复制算法 `s0 -> s1` 在s0到s1复制过程中，剔除掉非存活对象，并按顺序放置到s1中；不需要考虑碎片，简单高效。
  • 老年代
    • 标记清除 通过GC Roots 标记需要回收的对象，在标记完成后统一清理。
      • 效率低下
      • 空间碎片
    • 标记整理 与标记清除类似，但是在清除之前将活着的对象分割开，统一清除边界外内存。
  • 永久代
    • 废弃常量
    • 无用的类
    • 回收条件
      • 类所有实例已被回收，堆中不存在任何该类实例
      • 类对应的Class对象，没有在任何地方（方法区、虚拟机栈、本地方法栈）被引用，无法通过反射访问该类
      • 加载该类的 ClassLoader 已被回收
      • -Xnoclassgc 控制关闭Class的垃圾回收，建议使用动态代理或CGLib的应用关闭该选项关闭该选项, 开启VM的类卸载功能, 以保证方法区不会溢出.
  • 图示

算法	YGC	OGC	Thread	算法	重点	参数
Serial	Y		1	复制	小内存	XX:+UseSerialGC
Serial Old		Y	1	标记整理	小内存
ParNew	Y		N	复制	CPUs	XX:+UseParNewGC
Parallel Scavenge	Y			复制	高吞吐	XX:+UseConcMarkSweepGC
Parallel Old		Y		标记整理	高吞吐
CMS				标记清除	短停顿

参数	年轻代	老年代
XX:+UseSerialGC	Serial	Serial Old
XX:+UseParNewGC	ParNew	Serial Old
	Parallel Scavenge	Serial Old
XX:+UseConcMarkSweepGC XX:CMSFullGCsBeforeCompaction	ParNew	CMS**+Serial Old整理**
	Parallel Scavenge	Parallel Old

• 分区收集算法

  • 年轻代

    • 内存被分为多个Regions
    • 存活对象被拷贝到新的Survivor区
    • Young GCs会有STW事件, 进行时所有应用程序线程都会被暂停

  • 老年代

    index	Phase	Description
    (1)	初始标记 (Initial Mark: Stop the World Event)	在G1中, 该操作附着一次年轻代GC, 以标记Survivor中有可能引用到老年代对象的Regions.
    (2)	扫描根区域 (Root Region Scanning: 与应用程序并发执行)	扫描Survivor中能够引用到老年代的references. 但必须在Minor GC触发前执行完.
    (3)	并发标记 (Concurrent Marking : 与应用程序并发执行)	在整个堆中查找存活对象, 但该阶段可能会被Minor GC中断.
    (4)	重新标记 (Remark : Stop the World Event)	完成堆内存中存活对象的标记. 使用**snapshot-at-the-beginning(SATB, 起始快照)**算法, 比CMS所用算法要快得多(空Region直接被移除并回收, 并计算所有区域的活跃度).
    (5)	清理 (Cleanup : Stop the World Event and Concurrent)	见下 5-1、2、3
    	5-1 (Stop the world)	在含有存活对象和完全空闲的区域上进行统计
    	5-2 (Stop the world)	擦除Remembered Sets.
    	5-3 (Concurrent)	重置空regions并将他们返还给空闲列表(free list)
    (*)	Copying/Cleanup (Stop the World Event)	选择”活跃度”最低的区域(这些区域可以最快的完成回收). 拷贝/转移存活的对象到新的尚未使用的regions. 该阶段会被记录在gc-log内(只发生年轻代[GC pause (young)], 与老年代一起执行则被记录为[GC Pause (mixed)].

垃圾回收算法组合

Young GC	Old GC	参数	Desc
Serial	Serial Old	XX:+UseSerialGC	停止复制算法， 虚拟机在Client模式
ParNew	Serial Old	XX:+UseParNewGC	停止复制算法， 关注缩短垃圾收集时间
ParallelScavenge	Serial Old		停止复制算法 ，关注CPU吞吐量， Server模式，适合运行后台运算
Parallel Scavenge	Parallel Old		多线程机制，标记整理，汇总压缩，吞吐量优先
ParNew	CMS + Serial Old		标记清除， 并发收集，等待时间很少，适合用户交互，提高用户体验
ParNew	Serial Old		用户线程不足时采用 ParNew + Serial Old
G1	G1 取代 CMS		****
ZGC	JDK11		1.68ms 自动回收 all in one 区

VM常用参数整理

参数	描述
-Xms	最小堆大小
-Xmx	最大堆大小
-Xmn	新生代大小
-XX:PermSize	永久代大小
-XX:MaxPermSize	永久代最大大小
-XX:+PrintGC	输出GC日志
-verbose:gc	-
-XX:+PrintGCDetails	输出GC的详细日志
-XX:+PrintGCTimeStamps	输出GC时间戳(以基准时间的形式)
-XX:+PrintHeapAtGC	在进行GC的前后打印出堆的信息
-Xloggc:/path/gc.log	GC日志文件的输出路径
-XX:+PrintGCApplicationStoppedTime	打印由GC产生的停顿时间
-XX:ParallelGCThreads	并发线程数量
MaxGCPauseMillis	(毫秒数)内存回收花费的时间不超过设定值, 但如果太小将会导致GC的频率增加.
GCTimeRatio	(整数:0 < GCTimeRatio < 100) 是垃圾收集时间占总时间的比率
XX:+UseAdaptiveSizePolicy	启用GC自适应的调节策略: 不再需要手工指定-Xmn、-XX:SurvivorRatio、-XX:PretenureSizeThreshold等细节参数, VM会根据当前系统的运行情况收集性能监控信息, 动态调整这些参数以提供最合适的停顿时间或最大的吞吐量
XX:+UseG1GC

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