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JVM GC機制

阿新 • • 發佈：2019-01-16

 記憶體管理和垃圾回收是JVM非常關鍵的點，對Java效能的剖析而言，瞭解記憶體管理和垃圾回收的基本策略非常重要。本篇對Sun JVM 6.0的記憶體管理和垃圾回收做大概的描述。

      1.記憶體管理
      在程式執行過程當中，會建立大量的物件，這些物件，大部分是短週期的物件，小部分是長週期的物件，對於短週期的物件，需要頻繁地進行垃圾回收以保證無用物件儘早被釋放掉，對於長週期物件，則不需要頻率垃圾回收以確保無謂地垃圾掃描檢測。為解決這種矛盾，Sun JVM的記憶體管理採用分代的策略。
      1）年輕代(Young Gen)：年輕代主要存放新建立的物件，記憶體大小相對會比較小，垃圾回收會比較頻繁。年輕代分成1個Eden Space和2個Suvivor Space（命名為A和B）
當物件在堆建立時，將進入年輕代的Eden Space。
垃圾回收器進行垃圾回收時，掃描Eden Space和A Suvivor Space，如果物件仍然存活，則複製到B Suvivor Space，如果B Suvivor Space已經滿，則複製 Old Gen
掃描A Suvivor Space時，如果物件已經經過了幾次的掃描仍然存活，JVM認為其為一個Old物件，則將其移到Old Gen。
掃描完畢後，JVM將Eden Space和A Suvivor Space清空，然後交換A和B的角色（即下次垃圾回收時會掃描Eden Space和BSuvivor Space。

      我們可以看到：Young Gen垃圾回收時，採用將存活物件複製到到空的Suvivor Space的方式來確保不存在記憶體碎片，採用空間換時間的方式來加速記憶體垃圾回收。
      2）年老代(Tenured Gen)：年老代主要存放JVM認為比較old的物件（經過幾次的Young Gen的垃圾回收後仍然存在），記憶體大小相對會比較大，垃圾回收也相對沒有那麼頻繁（譬如可能幾個小時一次）。年老代主要採用壓縮的方式來避免記憶體碎片（將存活物件移動到記憶體片的一邊），當然，有些垃圾回收器（譬如CMS垃圾回收器）出於效率的原因，可能會不進行壓縮。
      3）持久代(Perm Gen)：持久代主要存放類定義、位元組碼和常量等很少會變更的資訊

1. Heap設定與垃圾回收Java Heap分為3個區，Young，Old和Permanent。Young儲存剛例項化的物件。當該區被填滿時，GC會將物件移到Old區。Permanent區則負責儲存反射物件，本文不討論該區。JVM的Heap分配可以使用-X引數設定，

-Xms初始Heap大小 -Xmxjava heap最大值 -Xmnyoung generation的heap大小

JVM有2個GC執行緒。第一個執行緒負責回收Heap的Young區。第二個執行緒在Heap不足時，遍歷Heap，將Young 區升級為Older區。Older區的大小等於-Xmx減去-Xmn，不能將-Xms的值設的過大，因為第二個執行緒被迫執行會降低JVM的效能。為什麼一些程式頻繁發生GC？有如下原因：l         程式內呼叫了System.gc()或Runtime.gc()。l         一些中介軟體軟體呼叫自己的GC方法，此時需要設定引數禁止這些GC。l         Java的Heap太小，一般預設的Heap值都很小。l         頻繁例項化物件，Release物件。此時儘量儲存並重用物件，例如使用StringBuffer()和String()。如果你發現每次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程式每次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設為相同值。為了優化GC，最好讓-Xmn值約等於-Xmx的1/3[2]。2．一個GUI程式最好是每10到20秒間執行一次GC，每次在半秒之內完成[2]。 注意：1．增加Heap的大小雖然會降低GC的頻率，但也增加了每次GC的時間。並且GC執行時，所有的使用者執行緒將暫停，也就是GC期間，Java應用程式不做任何工作。2．Heap大小並不決定程序的記憶體使用量。程序的記憶體使用量要大於-Xmx定義的值，因為Java為其他任務分配記憶體，例如每個執行緒的Stack等。 2．Stack的設定每個執行緒都有他自己的Stack。

-Xss每個執行緒的Stack大小

Stack的大小限制著執行緒的數量。如果Stack過大就好導致記憶體溢漏。-Xss引數決定Stack大小，例如-Xss1024K。如果Stack太小，也會導致Stack溢漏。3．硬體環境硬體環境也影響GC的效率，例如機器的種類，記憶體，swap空間，和CPU的數量。如果你的程式需要頻繁建立很多transient物件，會導致JVM頻繁GC。這種情況你可以增加機器的記憶體，來減少Swap空間的使用[2]。4．4種GC第一種為單執行緒GC，也是預設的GC。，該GC適用於單CPU機器。第二種為Throughput GC，是多執行緒的GC，適用於多CPU，使用大量執行緒的程式。第二種GC與第一種GC相似，不同在於GC在收集Young區是多執行緒的，但在Old區和第一種一樣，仍然採用單執行緒。-XX:+UseParallelGC引數啟動該GC。第三種為Concurrent Low Pause GC，類似於第一種，適用於多CPU，並要求縮短因GC造成程式停滯的時間。這種GC可以在Old區的回收同時，執行應用程式。-XX:+UseConcMarkSweepGC引數啟動該GC。第四種為Incremental Low Pause GC，適用於要求縮短因GC造成程式停滯的時間。這種GC可以在Young區回收的同時，回收一部分Old區物件。-Xincgc引數啟動該GC

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