JVM GC知识- HotSpot 垃圾回收器

Posted 2021-04-17 6曦轩

Sun HotSpot垃圾回收器

概览

新生代和老年代用到的一些垃圾回收器

永久代

当永久代和老年代触发 GC 时，除CMS均会触发 Full GC

• 首先按照新生代配置的GC方式进行 Minor GC；

• 再按照老年代配置的GC方式对老年代和永久代进行GC；

• 若 JVM 估计 Minor GC后可能会发生晋升失败，则直接采用老年代配置的GC方式对新生代，老年代进行GC

一些术语

串行 ( Serial ) vs 并行 ( Parallel )

在单核CPU上并行可能更慢

STW ( Stop-the-world ) vs 并发 ( Concurrent )

• STW : 暂停整个应用，时间可能会很长；

• 并发 ( Concurrent ) : 更加复杂，GC可能会抢占应用的CPU；
  

新生代可用GC

均使用复制算法，原理上是一致的：

• 拷贝 eden 和 from 中的存活对象到 to 中；

• 部分对象由于某些原因晋升到 old 中；

• 清空 eden， from， from 和 to 交换身份直到下一次GC发生

分配对象时，eden 空间不足时触发

Serial Copying

特性

Serial， Stop-the-world

适用场景

• 单CPU， 新生代小， 对暂停时间要求不高的应用；

• 是 client 级别或32位Windows上的默认选项

对象分配在老年代的情况

• 对象超过 eden space 的大小

• 大对象

晋升规则

• 经历多次 minor gc 仍存活的对象

• to survivor 放不下的（满或剩余空间不够）对象直接晋升

Parallel Scavenge

特性

• Parallel、 Stop-the-world

• 并行线程数默认值：

• CPU核数 <= 8：=CPU核数

• CPU核数 > 8 := (3 + CPU核数 * 5)/8，

• 亦可强制指定线程数 （-XX:ParallelGCThreads=4）

• 会根据 minor GC 的频率、时间等动态调整 eden/s0/s1 的大小，可取消这一特性

• -XX:-UseAdaptiveSizePolicy

适用场景

• 多CPU、对暂停时间要求较短的应用

• 是server级别（2核CPU 2G内存）机器上的默认选择

对象分配在老年代的情况

• 在 TLAB 和 eden 上分配失败，且对象大于eden的一半大小

• PretenureSizeThreshold参数是无效的

晋升规则

• 经历多次minor GC仍存活的对象（规则和参数都比Serial Copying复杂）；

• to survivor放不下的（满或剩余空间不够）对象直接晋升

ParNew

特性

• Parallel、Stop-the-world

• 可以认为是Serial Copying的多线程版本，各项特征与之基本一致

• 可以搭配CMS

• 不可搭配Parallel Old

老年代可用GC

Serial MSC

特性

• Serial、Stop-the-world

• 使用算法：Mark-Sweep-Compact

• 由于是单线程，GC造成的暂停时间可能会很长，可使用-XX:+PrintGCApplicationStoppedTime查看暂停时间

适用场景

• 是client级别或32位Windows上的默认选择

Parallel Compacting

特性

• Parallel、Stop-the-world

• 使用算法：Mark-Compact

适用场景

• 多核CPU、对暂停时间较敏感的应用

• 是server级别（2核CPU 2G内存)机器上的默认选择

Concurrent Mark-Sweep(CMS)

特性

• Parallel、Concurrent

• 使用算法：Mark-Sweep

• 缩短GC暂停时间，但相当复杂，增加了GC总时间

• 默认并发线程数=（新生代并行GC线程数 + 3）/4，也可用-XX：ParallelCMSThreads=2来指定

• 对Perm Generation也可启用CMS：-XX:+CMSPermGenSweepingEnabled,-XX:+CMSClassUnloadingEnabled

适用场景

• 暂停时间短，对追求最快响应速度的应用，尤其是互联网应用很适用

组合

支持的组合

两个标准

• 吞吐量=应用运行时间/总时间

• 关注GC总耗时

• 暂停时间

• 关注每次GC造成的应用暂停

组合的选择

1. 单CPU或小内存，单机程序（-XX:+UseSerialGC）

2. 多CPU，需要最大吞吐量，如后台计算型应用（-XX:+UseParallelGC或者-XX:+UseParallelOldGC）

3. 多CPU，追求低停顿时间，需快速响应如互联网应用（-XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:+ParNewGC）

自动选择GC方式

• 吞吐量优先

• -XX:GCTimeRatio=n

• 暂停时间优先

• -XX:MaxGCPauseMillis=n

• 一般不使用

触发GC-young GC

• eden 区的内存不够时，就会触发young GC

• 对象分配内存

• 为TLAB分配内存
  Ps：young GC中有部分存活对象会晋升到old gen，所以young GC后old gen的占用量通常会有所升高

触发GC-full GC

• old gen 空间不足

• 统计得到 young GC 晋升到 old gen的对象总和大于old gen 剩余空间

• young GC出现 promotion failure

• 执行 System.gc()、jmap -histo:live

• perm gen 空间不足