JVM03-优化垃圾回收

news2024/12/22 18:44:35

       JVM的内存区域中,程序计数器、虚拟机栈和本地方法栈这3个区域是线程私有的,随着线程的创建而创建,销毁而销毁;栈中的栈帧随着方法的进入和退出进行入栈和出栈操作,每个栈帧中分配多少内存基本是在类结构确定下来的时候就已知的,因此这三个区域的内存分配和回收都具有确定性。所以垃圾回收的重点就是关注方法区中的内存了,堆中的回收主要是对象的回收,方法区的回收主要是废弃常量和无用的类的回收。、

1-何时回收对象

       一般一个对象不再被引用,就代表该对象可以被回收。目前有以下两种算法可以判断该对象是否可以被回收。

       引用计数算法:这种算法是通过一个对象的引用计数器来判断该对象是否被引用了。每当对象被引用,引用计数器就会加1;每当引用失效,计数器就会减1。当对象的引用计数器的值为0时,就说明该对象不再被引用,可以被回收了。这里强调一点,虽然引用计数算法的实现简单,判断效率也很高,但它存在着对象之间相互循环引用的问题。

       可达性分析算法:GC Roots 是该算法的基础,GC Roots是所有对象的根对象,在JVM加载时,会创建一些普通对象引用正常对象。这些对象作为正常对象的起始点,在垃圾回收时,会从这些GC Roots开始向下搜索,当一个对象到 GC Roots 没有任何引用链相连时,就证明此对象是不可用的。目前HotSpot虚拟机采用的就是这种算法

在 JDK 1.2 之后,Java 对引用的概念进行了扩充,将引用分为了以下四种:

2-GC算法

      JVM垃圾回收遵循以下两个特性:自动性和不可预期性。JVM提供了不同的回收算法来实现这一套回收机制,通常垃圾收集器的回收算法可以分为以下几种:

 针对这些gc算法,目前有哪些垃圾回收器。

       我们可以通过JVM工具查询当前JVM使用的垃圾收集器类型,首先通过ps命令查询出经常ID,再通过jmap -heap ID查询出JVM的配置信息,其中就包括垃圾收集器的设置类型。

3-GC性能衡量指标

      吞吐量:这里的吞吐量是指应用程序所花费的时间和系统总运行时间的比值。我们可以按照这个公式来计算GC的吞吐量:系统总运行时间=应用程序耗时+GC耗时。如果系统运行了100分钟,GC耗时1分钟,则系统吞吐量为99%。GC的吞吐量一般不能低于95%

       停顿时间:指垃圾收集器正在运行时,应用程序的暂停时间。对于串行回收器而言,停顿时间可能会比较长;而使用并发回收器,由于垃圾收集器和应用程序交替运行,程序的停顿时间就会变短,但其效率很可能不如独占垃圾收集器,系统的吞吐量也很可能会降低。

       垃圾回收频率:多久发生一次指垃圾回收呢?通常垃圾回收的频率越低越好,增大堆内存空间可以有效降低垃圾回收发生的频率,但同时也意味着堆积的回收对象越多,最终也会增加回收时的停顿时间。所以我们只要适当地增大堆内存空间,保证正常的垃圾回收频率即可。

4-查看&分析GC日志

首先,我们需要通过JVM参数预先设置GC日志,通常有以下几种JVM参数设置:

-XX:+PrintGC 输出GC日志
-XX:+PrintGCDetails 输出GC的详细日志
-XX:+PrintGCTimeStamps 输出GC的时间戳(以基准时间的形式)
-XX:+PrintGCDateStamps 输出GC的时间戳(以日期的形式,如 2013-05-04T21:53:59.234+0800)
-XX:+PrintHeapAtGC 在进行GC的前后打印出堆的信息
-Xloggc:../logs/gc.log 日志文件的输出路径

可以通过gcviewer download | SourceForge.net通过工具,我们可以看到吞吐量、停顿时间以及GC的频率,从而可以非常直观地了解到GC的性能情况。

推荐一个比较好用的GC日志分析工具,GCeasy是一款非常直观的GC日志分析工具,我们可以将日志文件压缩之后,上传到GCeasy官网即可看到非常清楚的GC日志分析结果。Universal JVM GC analyzer - Java Garbage collection log analysis made easy

目前国内也有一个阿里的大佬 寒泉子 创建的JVM 日志分析网站;

5-GC调优策略

降低Minor GC频率:如果在堆内存中存在较多的长期存活的对象,此时增加年轻代空间,反而会增加Minor GC的时间。如果堆中的短期对象很多,那么扩容新生代,单次Minor GC时间不会显著增加。因此,单次Minor GC时间更多取决于GC后存活对象的数量,而非Eden区的大小。通常在虚拟机中,复制对象的成本要远高于扫描成本

降低Full GC的频率:通常情况下,由于堆内存空间不足或老年代对象太多,会触发Full GC,频繁的Full GC会带来上下文切换,增加系统的性能开销。可以通过减少创建大的对象增大堆内存空间

选择合适的GC回收器:要求每次操作的响应时间必须在500ms以内。这个时候我们一般会选择响应速度较快的GC回收器,CMS(Concurrent Mark Sweep)回收器和G1回收器都是不错的选择。

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