JVM知识——垃圾收集器发展史

垃圾收集器发展史

第一代：Serial收集器、Serial Old收集器

Serial收集器

• 在JDK1.3.1之前唯一的选择，只能使用此收集器
• 单线程
• STW
  • stop the world
  • 一直在发展，缩短STW时间
• client端有优势

  Serial Old收集器

• Serial收集器的老年代版本
• 单线程
• Current Mode Failure会被迫启动
  • 并发模式失败，指在CMS收集器，并发收集失败。

第二代：ParNew收集器

• Serial收集器的多线程版本
• 并不一定就Serial收集器好
  • 在只有单核CPU的机器上，会有上下文切换的性能消耗

第三代：Parallel Scavenge收集器（复制-整理）

• 多线程，复制算法，并发进行
• 引入吞吐量概念
  • 吞吐量=用户线程工作时间/(用户线程工作时间+GC时间)
  • 假设吞吐率(-XX:GCTimeRatio)为0.95
    • x/(x+y)= 0.95
      • 公式看出：会根据用户工作时间去自适应GC时间
      • 当y(用户工作时间)为19时，x(GC工作时间)就为1
        • 19/(19 +1)=0.95
• 最大垃圾收集时间
  • -xx:MaxGCPauseMills
• 吞吐量设置
  • -xx:GCTimeTatio
• 自适应young区比例:默认8：1：1
  • -xx:+UseAdaptiveSizePolicy

第四代：Parallel Old收集器

• 这是在第三代（Parallel Scavenge收集器）之后才出的收集器
• 在此出之前Parallel Scavenge收集器非常难用
  • 原因：老年代只能使用Serial Old收集器
    • 如果年轻代使用多线程收集
    • 而老年代又换成单线程收集
    • 而老年代本身就会收集时间很长，所以效率没有提升太多。

第五代（划时代）：CMS(Concurrent Mark Sweep)

• CMS
  • 全称：并发标记清除收集器
  • 是一个老年代收集器

并发处理流程

1. 初始标记
   1. 只标记GCRoots直接关联对象
   2. STW
   3. 很快
2. 并发标记
   1. 与工作线程并行
   2. 接着GCRoots继续向下标记所有关联对象
3. 重新标记
   1. 由于并发标记时用户线程还可能产生新的垃圾，所以需要重新标记
   2. STW
4. 并发清理
   1. 异步清理

缺点：

• CPU密集动作都是与用户线程并行
  • 与用户线程抢占资源
• 浮动垃圾
  • 当4步清理时，只会清除1步标记的GCRoots
  • 如果在1步后新产生的垃圾，不会被回收
  • 如果此时内存不够生成新对象，会触发Current Mode Failure，使用Serial Old收集器
• 标记清理算法
  • 本身会产生垃圾碎片

第六代(Java9默认):G1收集器

https://tech.meituan.com/2016/09/23/g1.html

G1垃圾回收简图：

设计原则：简单可行的性能调优

• 表现为只需要调节三个参数
  • -XX:+UseG1GC
    • 使用G1收集器
  • -Xmx
    • 最大堆内存
  • -XX:MaxGCPauseMillis=200
    • 最大GC停顿时间200ms
    • 只需要调节此参数
• 将垃圾回收区域切分为
  • 很多个
  • 相同大小区域
• 不同区域可以变换
  • 比如Eden区清除后变成U区未分配
• 区域分为
  • Eden
  • Survivor
  • Old
  • Humongous（巨大对象）
    • 当一个对象超过一个区域的50%会存放入Humongous区
• 垃圾回收方式
  • Young回收
    • 直接将存留下来的对象复制到未分配区域
  • Mix回收（混合回收机制）
    • 初始标记（标记直接关联的GCRoots）
    • 并发标记
      • 也为全局标记
      • 使用三色法标记
        • 一次只标记一层
        • 在初始标记时会有一个快照，防止误删
          • 但是会产生浮动垃圾
  • 最终标记
    • 筛选回收

常见的启动设置参数

JVM参数

• -Xms初始堆大小
• -Xmx最大堆大小
• -XX:PermGen老年代初始大小
• -XX:MaxPermGen老年代最大值
• -XX:SurvivorRatioEden与Survivor区比例，默认为8
• -XX:NewRatio老年代与年轻代比例，默认为2

  GC参数

• -XX:+UseSerialGC
  • client端默认打开后采用Serial + Serial Old
• -XX:+UseParallelGC
  • Paraller Scanverge + Serial Old
• -XX:+UseParallelOldGC
  • Paraller Scanverge + Paraller Old
• -XX:+UseConcMarkSweepGC
  • ParNew + CMS + Serial Old
• -XX:UseG1GC

Java调优可视化检测工具

• jconsole(JDK提供)
• jprofiler(需要下载)
  • -XX:+HeapDumpOnOutOfMemeryError
  • -XX:HeapDumpPath=/path
  • 此设置可以在发生OOM时，打印日志
    • 将后缀名.dump修改为.hprof就可以直接打开查看，内存情况

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