JVM系列(十) 垃圾收集器之 Parallel Scavenge/Old

news2024/9/21 16:19:34

上篇文章我们讲解了单线程垃圾收集器 Serial/SerialOld ，与之相对应的多线程垃圾收集器就是 Parallel Scavenge/Old， 本文我们讲解下多线程垃圾收集器 Parallel Scavenge/Old

垃圾收集器

  • 新生代收集器： Serial、ParNew、Parallel Scavenge；
  • 老年代收集器： Serial Old、CMS、Parallel Old；
  • 通用收集器： G1；

收集器常用组合：

  1. Serial + Serial Old
  2. Parallel Scavenge + Parallel Old
  3. ParNew + CMS配合
  4. G1（不需要组合其他收集器）

今天我们要讲的就是 Parallel Scavenge/Old收集器,它采用了复制算法、并行回收、“Stop-the-World”机制，与ParNew对比

  • Parallel Scavenge称为吞吐量优先的垃圾收集器，收集器的目标则是达到一个可控制的吞吐量
  • 自适应调节策略也是Parallel Scavenge 与ParNew一个重要区别。

Parallel Old 收集器采用了标记-压缩算法，但同样也是基于并行回收和“Stop-the-World”机制、

1.Parallel Scavenge/Old Java8 默认垃圾收集器

查看你自己的jdk使用的默认垃圾收集器，如果你是java8，而且没有在项目中指定垃圾收集器，那么他就是ParallelGC 并行垃圾收集器

#查看jdk版本 使用的默认垃圾收集器使用的默认垃圾收集器
java -XX:+PrintCommandLineFlags -version

打印日志，XX:+UseParallelGC 默认是采用的多线程垃圾收集器

C:\Users\jzj>java -XX:+PrintCommandLineFlags -version
-XX:InitialHeapSize=265507840 -XX:MaxHeapSize=4248125440 -XX:+PrintCommandLineFlags -XX:+UseCompressedClassPointers -XX:+UseCompressedOops -XX:-UseLargePagesIndividualAllocation -XX:+UseParallelGC
java version "1.8.0_181"
Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_181-b13)使用的默认垃圾收集器
Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.181-b13, mixed mode)

2.JVM参数设置

  • -XX:+UserParallelGC ：手动指定年轻代使用Parallel 并行收集器执行内存回收任务。

  • -XX:+UserParallelOldGC :手动指定老年代都是使用并行回收收集器。

    • 分别适用于新生代和老年代。默认jdk8是开启的。
    • 上面两个参数，默认开启一个，另一个也会被开启。二者相互激活

  • -XX:ParallelGCThreads 设置年轻代并行收集器的线程数

    • 最好与CPU数量相等，以避免过多的线程数影响垃圾收集性能。
    • 默认情况下，当CPU数量小于8个，ParallelGCThreads的值等于CPU数量。
    • 当CPU数量大于8个，ParallelGCThreads的值等于8 + (ncpus - 8 ) ( 5/8 )
    • 在无特殊要求下，ParallelGCThreads参数使用默认值就可以了。
    • 在JRE版本1.8.0_131之前，JVM无法感知Docker的CPU限制，会使用宿主机的逻辑核数计算默认值,如部署在128核物理机上的容器，JVM中默认ParallelGCThreads为83，远超过了容器的核数
    • 导致过多的GC线程数抢占了业务线程的CPU时间，加上线程切换的开销，较大的降低了吞吐量
    • 推荐升级1.8.0_192

  • -XX:MaxGCPauseMillis 设置垃圾收集器最大停顿时间（即STW的时间）。单位是毫秒。

    • 停顿时间越短体验越好，但是在服务器端，我们注重高并发，整体的吞吐量，所以服务器端适合Parallel，进行控制。

  • -XX:GCTimeRatio 垃圾收集时间占总时间的比例（=1/（N+1））

    • 用于衡量吞吐量的大小。取值范围（0，100）.默认值是99，也就是垃圾收集时间不超过1%.

  • -XX:+UserAdaptiveSizePolicy 设置Parallel Scavenge 收集器具有自适应调节策略。

    • 在这种模式下，年轻代的大小、Eden和Survivor的比例、晋升老年代的对象年龄等参数会被自动调整
    • 自动调整从而达到堆大小，吞吐量和停顿时间的平衡点。

在手动调优比较困难的场合，可以直接使用这种自适应的方式，仅指定虚拟机的最大堆大小，目标吞吐量（GCTimeRatio）和停顿时间（MaxGCPauseMills），让虚拟机自己完成调优工作。

3.测试GC日志

设置JVM参数，注意注意注意 我这里是没有设置使用何种GC回收方式的，采用的就是默认的 使用的默认垃圾收集器UseParallelGC

-verbose:gc -Xms10M -Xmx10M  -XX:+PrintGC -XX:+PrintGCDetails -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:SurvivorRatio=8

image.png
默认使用 UseParallelGC

  • 年轻代 PSYoungGen
  • 伊甸区 eden
  • Surviral from区 from
  • Surviral to区 to
  • 老年代 ParOldGen
  • 元空间 Metaspace
3.1 JVM测试类

Jvm测试类，设置JVM最大堆10M， for循环10次，每次增加1M的内存

package com.jzj.jvmtest.jvmready;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

@Slf4j
public class ParallelTest {

    //JVM 参数 -verbose:gc -Xms10M -Xmx10M  -XX:+PrintGC -XX:+PrintGCDetails -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:SurvivorRatio=8
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        byte[] b = null;
        for (int i = 1; i <= 10; i++) {
            //设置 1M的对象
            log.info("======== " + i + "次添加1M对象");
            b = new byte[1 * 1024 * 1024];
            Thread.sleep(100);
        }
    }
}

打印GC日志

[GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 2048K->504K(2560K)] 2048K->836K(9728K), 0.0008089 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] 
[GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 2552K->512K(2560K)] 2884K->1202K(9728K), 0.0008076 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] 
[GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 2541K->512K(2560K)] 3232K->1687K(9728K), 0.0009372 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] 
23:58:24.981 [main] INFO com.jzj.jvmtest.jvmready.ParallelTest - ======== 1次添加1M对象
23:58:25.090 [main] INFO com.jzj.jvmtest.jvmready.ParallelTest - ======== 2次添加1M对象
23:58:25.201 [main] INFO com.jzj.jvmtest.jvmready.ParallelTest - ======== 3次添加1M对象
23:58:25.312 [main] INFO com.jzj.jvmtest.jvmready.ParallelTest - ======== 4次添加1M对象
23:58:25.423 [main] INFO com.jzj.jvmtest.jvmready.ParallelTest - ======== 5次添加1M对象
23:58:25.531 [main] INFO com.jzj.jvmtest.jvmready.ParallelTest - ======== 6次添加1M对象
23:58:25.642 [main] INFO com.jzj.jvmtest.jvmready.ParallelTest - ======== 7次添加1M对象
[GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 2252K->496K(2560K)] 8547K->6976K(9728K), 0.0007743 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] 
23:58:25.751 [main] INFO com.jzj.jvmtest.jvmready.ParallelTest - ======== 8次添加1M对象
[GC (Allocation Failure) --[PSYoungGen: 1559K->1559K(2560K)] 8040K->8088K(9728K), 0.0009963 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] 
[Full GC (Ergonomics) [PSYoungGen: 1559K->0K(2560K)] [ParOldGen: 6528K->2581K(7168K)] 8088K->2581K(9728K), [Metaspace: 5077K->5077K(1056768K)], 0.0046449 secs] [Times: user=0.02 sys=0.00, real=0.00 secs] 
23:58:25.860 [main] INFO com.jzj.jvmtest.jvmready.ParallelTest - ======== 9次添加1M对象
23:58:25.970 [main] INFO com.jzj.jvmtest.jvmready.ParallelTest - ======== 10次添加1M对象
Heap
 PSYoungGen      total 2560K, used 1506K [0x00000000ffd00000, 0x0000000100000000, 0x0000000100000000)
  eden space 2048K, 73% used [0x00000000ffd00000,0x00000000ffe78990,0x00000000fff00000)
  from space 512K, 0% used [0x00000000fff80000,0x00000000fff80000,0x0000000100000000)
  to   space 512K, 0% used [0x00000000fff00000,0x00000000fff00000,0x00000000fff80000)
 ParOldGen       total 7168K, used 4629K [0x00000000ff600000, 0x00000000ffd00000, 0x00000000ffd00000)
  object space 7168K, 64% used [0x00000000ff600000,0x00000000ffa857f0,0x00000000ffd00000)
 Metaspace       used 5179K, capacity 5308K, committed 5504K, reserved 1056768K
  class space    used 574K, capacity 596K, committed 640K, reserved 1048576K
3.2 GC日志分析
GC日志参数含义
GC (Allocation Failure)GC引起原因是年轻代没有足够空间存储新数据
Full GC (Ergonomics)FullGC引起原因是老年代空间不足，gc垃圾回收后依旧存在大量对象
PSYoungGen新生代，这个名称由收集器决定。PS是Parallel Scavenge收集器的缩写
ParOldGenParallel Scavenge收集器配套的老年代
MetaspaceParallel Scavenge收集器配套的永久代
total & used总的空间和用掉的空间

对GC日志进行分析

首先看下YoungGC

  • GC (Allocation Failure) 内存分配失败，发生YoungGC
  • PSYoungGen: 2048K->504K(2560K)] 2048K->844K(9728K), 0.0010931 secs 发生YGC，YGC前，新生代已使用2048K->gc发生后内存使用504K， 2560K是新生代区域总容量
    • 换句话说就是 新生代回收前已使用 2048
    • YGC回收后，新生代已使用504k
    • YGC释放了多少内存，回收了多少垃圾？ 2048-504 = 1544K的空间
    • 新生代总大小为 2560K
  • 2048K->836K(9728K) 表示YGC前 Java堆已使用容量2048K， YGC发生后Java堆使用了836K，Java的总的可用的堆容量为9728K
    • 于Java堆来说 YGC释放了2048-836 = 1212K 的空间
  • 0.0010931 secs YGC回收垃圾耗时
  • Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs
    • 用户消耗cpu时间， 内核态消耗cpu时间， 真正操作消耗的时间

下面我们看下FullGC

Full GC (Ergonomics) 发生FullGC，清除所有区域的垃圾对象，发生了STW(Stop The World)

  • PSYoungGen: 1551K->0K(2560K) 年轻代 gc前占用 1551K-> gc后 0K，年轻代对象全部被销毁，年轻代大小2560K
  • ParOldGen: 6558K->2640K(7168K)] 老年代 gc前占用 6558K ->gc后 2640K，老年代也销毁了一部分，老年代大小7168K
  • 8110K->2640K(9728K) Java堆大小 gc前占用 8110K ->gc后 2640K， 年轻代剩余0K+老年代剩余2640K 就是Java堆gc后的剩余 2640K， Java堆总大小 9782K
  • Metaspace: 5084K->5084K(1056768K)], 0.0040923 secs] 元空间及该次FullGc消耗时间

这就是 ParallelGC 垃圾收集器的处理方式及GC的日志分析，我们可以通过GC日志看到新生代及老年代的存活对象情况，适当的调整参数，达到最完美的JVM状态

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