JVM 一些常见问题QA

news2024/11/17 9:30:40

GC Roots

  1. 虚拟机栈中引用的对象；

  2. 本地方法栈中JNI引用的对象；

  3. 方法区中类静态变量引用的对象；

  4. 方法区中常量引用的对象；

Full GC是Minor GC+Major GC吗？

Minor GC：回收年轻代；

Major GC：回收老年代，经常会伴随至少一次的Minor GC；

Full GC：回收整个堆，年轻代+老年代；

新生代的S区动态年龄如何计算？

Hotspot遍历所有对象时，按照年龄从小到大对其所占用的大小进行累积，当累积的某个年龄大小超过了survivor区的一半时，取这个年龄和MaxTenuringThreshold中更小的一个值，作为新的晋升年龄阈值。例如：Survivor区 = 64M，desired survivor = 32M，此时Survivor区中age<=2的对象累计大小为41M，41M大于32M，所以晋升年龄阈值被设置为2，下次Minor GC时将年龄超过2的对象被晋升到老年代。

何时发生Minor GC和Full GC？（CMS为例）

  • 何时触发Minor GC？

    • 在系统需要在新生代Eden申请内存空间不足的时候触发，JVM会判断是否要先Major GC（最理想的就是直接复制到S1完事，内部解决，根本用不到Major GC）。

  • 何时触发Major GC？

    • 没开启担保机制，Minor GC前先进行一次Major GC；（1.7及以后默认开启了担保机制，1.6及以前则需要手动配置担保机制）

    • 开启了担保机制，但平均晋升对象大小 > 老年代剩余空间；

    • 设置了-XX:CMSInitiatingOccupancyFaction参数，后台会有一个线程定时扫描，如果老年代使用空间超过比值，也会执行Major GC。

  • 何时触发Full GC？

    • CMS GC时出现promotion failed和concurrent mode failure（concurrent mode failure发生的原因一般是CMS正在进行，但是由于老年代空间不足，需要尽快回收老年代里面的不再被使用的对象，这时停止所有的线程，同时终止CMS，直接进行Serial Old GC）；

    • 主动触发Full GC（执行jmap -histo:live [pid]）来避免碎片问题。

JVM参数配置

  1. -XX:PretenureSizeThreshold：对象大小超过设置的值，则直接分配在old区，默认为0，全部在eden分配。 此参数只对Serial及ParNew两款收集器有效。

  2. -XX:TargetSurvivorRatio=n：设置Survivor区的目标使用率，即当survivor区GC后使用率超过这个值，就可能会使较小的年龄的对象晋升；

活跃数据的大小是指，应用程序稳定运行时长期存活对象在堆中占用的空间大小，也就是Full GC后堆中老年代占用空间的大小。可以通过GC日志中Full GC之后老年代数据大小得出，比较准确的方法是在程序稳定后，多次获取GC数据，通过取平均值的方式计算活跃数据的大小。活跃数据和各分区之间的比例关系如下：

    

Major GC要不要扫描年轻代？

  1. Serial，Parallel scavenge，Parallel old回收老年代的时候还会回收年轻代，Major GC升级为Full GC；

  2. CMS有两种模式

    1. 设置了-XX:+CMSScavengeBeforeRemark，回收老年代前会先回收年轻代；

    2. 没设置的话，会扫描年轻代，但只回收老年代；

  3. G1比较特殊，它无论处于何种模式下，都不需要扫描别的代，只需要处理一下记忆集；

Safepoint和OopMap

OopMap映射表记录哪些位置存放着对象引用，协助根节点快速完成枚举过程。

Safepoint是一些特定位置，当线程运行到这些位置时，线程中的某些状态是确定的。在safePoint可以记录OopMap信息，线程在safePoint停顿，虚拟机进行GC。 

SafePoint一般出现在以下位置：循环体的结尾、方法返回前、调用方法的call之后、抛出异常的位置。这些位置保证线程不会长时间运行而无法到达safePoint，避免其他线程都停顿等待本线程。

JVM中的VMThread会一直等待直到VMOperationQueue中有操作请求出现，比如GC请求。而VMThread要开始工作必须要等到所有的Java线程进入到safepoint。JVM维护了一个数据结构，记录了所有的线程，所以它可以快速检查所有线程的状态。当有GC请求时，所有进入到safepoint的Java线程会在一个Thread_Lock锁阻塞，直到当JVM操作完成后，VM释放Thread_Lock，阻塞的Java线程才能继续运行。

safepoint只能处理正在运行的线程，它们可以主动运行到safepoint。而一些Sleep或者被blocked的线程则靠safe region来完成。线程进入到safe region的时候先标识自己进入了safe region，等它被唤醒准备离开safe region的时候，先检查能否离开，如果GC已经完成，那么可以离开，否则就在safe region呆着。

String.intern()原理

参考：深入解析String#intern

总结：jdk7 版本对 intern 操作和常量池都做了一定的修改。主要包括2点：

  • 将String常量池 从 Perm 区移动到了 Java Heap区

  • String#intern 方法时，如果存在堆中的对象，会直接保存对象的引用，而不会重新创建对象（jdk1.6会在String常量池创建对象）

看懂这个代码，就算理解了

STW期间，新请求如何处理？

如果是RPC请求，很可能会在socket buffer上阻塞，IO读写暂停，比如刚好一个请求到来，就卡住等STW结束再进服务。

怎么排查线上GC问题 & GC优化

1，首先，在进行GC优化之前，需要确认项目的架构和代码等已经没有优化空间。不能指望一个系统架构或代码有缺陷的应用，通过GC优化来飞跃；

2，其次，可以看出虚拟机内部已有很多优化来保证应用的稳定运行，所以不要为了调优而调优，不当的调优可能适得其反； 

3，最后，GC优化是一个系统而复杂的工作，没有万能的调优策略可以满足所有的性能指标，比如可能不能同时满足低延时和高吞吐；

现象：服务抖动，成功率变低，GC耗时长。

1，看内存对象有无异常，大对象长时间存活；

jmap -histo:live PID

2，看是否cache过多，长时间存活：GC前后内存使用率对比；

3，如果GC要处理内存大也会更耗时，提前GC，提高频率降低每次清理内存；

// Old区使用了50%的时候触发GC
-XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly
-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=50

4，增加对象在年轻代内存中驻留的时间，降低GC频率；

// 注意动态年龄问题，可能生效的不一定是配置的这个（详见CMS动态年龄）
-XX:MaxTenuringThreshold=31

5，调整年轻代比例；

如何选择各分区大小应该依赖应用程序中对象生命周期的分布情况：

如果应用存在大量的短期对象，应该选择较大的年轻代；如果存在相对较多的持久对象，老年代应该适当增大。

经典比例参考：从实际案例聊聊Java应用的GC优化 - 美团技术团队

6，CMS-Remark之前强制进行年轻代GC；

// 这两个参数强制在remark阶段之前先进行一次年轻代GC，这样需要remark的内存量就不会太多（详见CMS跨带引用）
-XX:+ScavengeBeforeFullGC（Parallel GC的参数，ParNew不用配置）
-XX:+CMSScavengeBeforeRemark

Tips：

1.CMS-remark阶段需要对堆中所有的内存对象进行处理，如果在这个阶段之前强制执行一次年轻代的GC会大量减少remark需要处理的内存数量，进而降低JVM卡顿对成功率的影响；

2.对于Java HTTP服务，JVM的卡顿时间应该小于HTTP客户端的调用超时时间，否则JVM卡顿会对成功率造成影响；

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