JVM专题-垃圾回收

Posted 2022-11-29 IT-老牛

文章目录

• 1.垃圾回收器分类
• • 1.1.串行
  • 1.2.吞吐量优先
  • 1.3.响应时间优先

1.垃圾回收器分类

相关概念：

• 并行收集：指多条垃圾收集线程并行工作，但此时用户线程仍处于等待状态
• 并发收集：指用户线程与垃圾收集线程同时工作（不一定是并行的可能会交替执行）。用户程序在继续运行，而垃圾收集程序运行在另一个CPU上
• 吞吐量：即CPU用于运行用户代码的时间与CPU总消耗时间的比值（吞吐量 = 运行用户代码时间 / ( 运行用户代码时间 + 垃圾收集时间 )），也就是。例如：虚拟机共运行100分钟，垃圾收集器花掉1分钟，那么吞吐量就是99%

串行

• 底层是一个单线程的垃圾回收器
• 适合堆内存较小，cpu核数较少，适合个人电脑

吞吐量优先

• 多线程
• 适合堆内存较大的场景
• 需要多核cpu支持（否则多线程争强一个cpu效率低）
• 让单位时间内，STW的时间最短 0.2 + 0.2 = 0.4

响应时间优先

• 多线程
• 适合堆内存较大
• 需要多核cpu
• 尽可能让单次STW的时间最短 0.1 + 0.1 + 0.1 + 0.1 + 0.1 = 0.5

1.1.串行

# 虚拟机参数
-XX:+UseSerialGC=Serial+SerialOld

串行垃圾回收器分为两个部分，分开运行的。新生代空间不足了触发Serial完成MinorGC，老年代空间不足了触发SerialOld完成FullGC

安全点：让其他线程都在这个点停下来，以免垃圾回收时移动对象地址，使得其他线程找不到被移动的对象。

阻塞：因为是串行的，所以只有一个垃圾回收线程。且在该线程执行回收工作时，其他线程进入阻塞状态

Serial 收集器：

• 定义：Serial收集器是最基本的、发展历史最悠久的收集器
• 特点：单线程收集器。采用复制算法。工作在新生代

Serial Old收集器：

• 定义：Serial Old是Serial收集器的老年代版本
• 特点：单线程收集器。采用标记-整理算法。工作在老年代

1.2.吞吐量优先

parallel并行，指的是，多个垃圾回收器可以并行的运行，占用不同的cpu。但是在此期间，用户线程是被暂停的，只有垃圾回收线程在运行。

# 虚拟机参数
# 并行
-XX:+UseParallelGC ~ -XX:+UseParallelOldGC
-XX:+UseAdaptiveSizePolicy
-XX:GCTimeRatio=ratio
-XX:MaxGCPauseMillis=ms
-XX:ParallelGCThreads=n

parallel并行，指的是，多个垃圾回收器可以并行的运行，占用不同的cpu。但是在此期间，用户线程是被暂停的，只有垃圾回收线程在运行。

Parallel 收集器：

定义：与吞吐量关系密切，故也称为吞吐量优先收集器
特点：并行的，工作于新生代，采用复制算法

Parallel Old 收集器：

定义：是Parallel 收集器的老年代版本
特点：并行的，工作与老年代，采用标记-整理算法

1.3.响应时间优先

# 虚拟机参数
# 并发
-XX:+UseConcMarkSweepGC~ -XX:+UseParNewGC~SerialOld
-XX:ParallelGCThreads=n~ -XX:ConcGCTreads=threads
-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=percent
-XX:+CMSScavengeBeforeRemark

• Concurrent 并发、MarkSweep标记清除。基于标记清除且支持并发的一个垃圾回收器
• 并发意味着垃圾回收时，其他的用户线程也可以并发运行，与垃圾回收线程抢占cpu
• CMS在垃圾回收的某些阶段是不需要STW，进一步减少需要STW的时间
• UseConcMarkSweepGC是工作在老年代的垃圾回收器，与之对应的是UseParNewGC，工作在新生代的垃圾回收器，基于复制算法。
• CMS回收器有时候会发生并行失败的情况，这时候CMS回收器会退化成SerialOld的单线程的基于标记整理的垃圾回收器。

CMS老年代回收过程

• 当老年代空间不足时，所有进程运行到安全点暂停，然后垃圾回收的线程进行初始标记，初始标记比较快，只是标记根对象。此过程会Stop The World，阻塞其他用户线程。
• 之后达到下一个安全点，其他用户线程也可以继续运行了，此时垃圾回收线程进行并发标记，即可以跟其他用户线程并发工作，然后讲垃圾标记出来。此过程不会STW
• 达到下一个安全点后，进行重新标记，因为上一个并发标记时，其他用户线程也在并发执行，所有可能会产生新对象新引用，对垃圾回收线程造成了干扰，需要重新标记。此过程会STW
• 到下一个安全点后，其他用户进程恢复，垃圾回收线程开始并发地清理垃圾，恢复运行。

细节

• 垃圾回收的并发数受参数影响。
  • -XX:ParallelGCThreads=n 表示并行的垃圾回收线程数，一般跟cpu数目相等
  • -XX:ConcGCTreads=threads 并发的垃圾回收线程数目，一般是ParallelGCThreads的 1/4。即一个cpu做垃圾回收，剩下3个cpu留给人家用户线程。
• CMS垃圾回收器对cpu的占用率并不高，但是用户线程不能完全占用cpu，吞吐量变小了。
• CMS在执行最后一步并发清理的时候，由于其他线程还在运行，就会产生新的垃圾，而新的垃圾只有等到下次垃圾回收才能清理了。这些垃圾被称为浮动垃圾，所以要预留一些空间来存放浮动垃圾。
• -XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=percent，开始执行CMS垃圾回收时的内存占比，早期默认65，即只要老年代内存占用率达到65％的时候就要开始清理，留下35％的空间给新产生的浮动垃圾。
• -XX:+CMSScavengeBeforeRemark。在重新标记阶段，有可能新生代的对象会引用老年代的对象，重新标记时需要扫描整个堆，做可达性分析时，只要新生代的引用存在，不管有没有必要，都会通过新生代引用找到老年代，但是这其实对性能影响有些大。因为新生代对象很多，且很多要作为垃圾被回收。可达性分析又会通过新生代引用去找老年代，但是就算找到了老年代，这些新生代还是要被回收，也就是说，本来没有必要查找老年代。所以在重新标记之前，把新生代先回收了，就不会存在新生代引用老年代，然后去查找老年代了。
• 新生代的回收是通过-XX:+UseParNewGC，垃圾回收之后，新生代对象少了，自然重新标记的压力就轻了。
• 因为CMS基于标记清除，有可能会产生比较多的内存碎片。这样的话，会造成将来给对象分配空间时，空间不足时，如果minorGC后内存空间也不足。那么由于标记清除，老年代的空间也不足，造成并发失败。于是CMS退化成SerialOld串行地垃圾回收，通过标记整理，来得到空间。但是这样会导致垃圾回收的时间变得很长（要整理），结果本来是响应时间优先的回收器，响应时间长，给用户造成不好的体验。