第一周JVM核心技术-工具与GC策略
一、 JDK工具
1.1 内置命令行工具
工具 | 简介 |
---|---|
jps/jinfo | 查看java进程 |
jstat | 查看JVM内部GC信息 |
jmap | 查看JVM堆或类占用空间信息 |
jstack | 查看线程信息 |
jcmd | 整合性的命令 |
jrunscript/jjs | 执行js命令 |
1. jps
查看运行的java进程
jps
查看详细的java进程信息
jps -mlv
2. jstat
查看gc详细信息
jstat -gc pid 1000 100
pid可以根据jps命令得到,参数里的1000代表每1000毫秒统计一次,100代表统计100次
查看gc相关区域的使用率
jstat -gcutil pid 1000 100
3. jmap
查看堆内存
jmap -heap pid
jmap -histo pid
jmap -dump:format=b,file=xx.hprof
pid
4. jstack
查看线程的情况
jstack -l pid
5. jcmd
综合命令,能查看堆、线程等情况
jcmd pid VM.version
jcmd pid VM.flags
jcmd pid VM.command_line
jcmd pid VM.system_properties
jcmd pid Thread.print
jcmd pid GC.class_histogram
jcmd pid GC.heap_info
6. jrunscript/jjs
可以运行js脚本
jrunscript -e "print('abc')"
jrunscript -l js -f test.js
1.2 JDK内置图形化工具
可自行下载了解
- jconsole
- jvisualvm
- VisualGC
- jmc
二、GC的背景与原理
2.1 识别存活对象
怎么判断对象没有引用了呢?
引用计数 -> 引用跟踪
引用计数:
引用计数的方法,无法循环调用的情况。如A调用B,B调用C,C调用A。这样他的引用计数永远不会为0,也就不能被回收。
引用跟踪:
根据一些GC ROOT对象,向下寻找他们引用的对象。
可以作为GC ROOT的对象:
- 当前正在执行的方法里的局部变量和输入参数
- 活动线程
- 所有类的静态字段
- JNI引用
2.2 GC算法
- 清除算法
标记 - 清除
- 复制算法
标记 - 复制
- 整理算法
标记 - 清除 - 整理
2.3 垃圾回收器
1. Serial GC /ParNew GC
-XX:+UseSerialGC 配置串行 GC
Serial GC,也叫串行GC。年轻代使用复制算法,老年代使用整理算法。两者都是单线程的垃圾收集器,所以整个过程都是Stop-The-World。这种垃圾回收器适用于几百MB的堆内存,并且单核CPU时比较有用。
ParNew GC是Serial GC的多线程版本,一般是配合CMS使用。
2. Parallel GC
-XX:+UseParallelGC -XX:+UseParallelOldGC
也叫并行GC,年轻代使用复制算法,老年代使用整理算法。可以通过
-XX:ParallelGCThreads=N 来指定 GC 线程数, 其默认值为 CPU 核心数
并行GC适用于多核服务器,主要目标是增加吞吐量。
- 在GC期间,所有CPU内核都在并发清理垃圾,所以总暂停时间会更短
- 在两次GC周期的间隔期,没有GC线程在运行,不会消耗任何线程资源
3. CMS
-XX:+UseConcMarkSweepGC
采用的标记清除算法。CMS的设计目标是避免长时间的卡顿。主要通过两种手段达成目标
- 不对老年代进行整理,而是使用空闲列表管理内存空间的回收
- 在标记-清除阶段的大部分工作和应用线程是一起并发执行的。
CMS清理的六个阶段
- 初始标记 标记根对象和根对象直接引用的对象
- 并发标记 从前一阶段找到的根对象算起,标记所有存活对象
- 并发预清理 因为是并发执行的,所以过程中可能有一些引用发生改变,JVM会通过Card的方式需要标记一下,这就是所谓的卡片标记
- 最终标记 本阶段的目标是完成所有对象的标记。
- 并发清除 删除不再使用的对象
- 并发重置 重置CMS算法的内部数据,为下一次GC循环做准备。
4. G1 GC
-XX:+UseG1GC -XX:MaxGCPauseMillis=50
G1的全称是Garbage-First,意为垃圾优先,哪一块垃圾最多就优先清理哪一块。
G1的设计目标是将STW的时间变成可预期且可配置的。
他不将堆分为年轻代和老年代,而是划分为多个(通常是2048)可以存放对象的小块区域.每个小块,可能一会被定义为Eden区,一会被定义为老年代。
这样划分之后,G1就可以不必每次都去收集整个堆空间,而是以增量的方式处理。
G1清理的阶段
- 初始标记 此阶段标记所有从GC根对象直接可达的对象。
- Root区扫描 标记从根区域可达的对象
- 并发标记
- 再次标记
- 清理
-XX:G1NewSizePercent:初始年轻代占整个 Java Heap 的大小,默认值为 5%;
-XX:G1MaxNewSizePercent:最大年轻代占整个 Java Heap 的大小,默认值为 60%;
-XX:G1HeapRegionSize:设置每个 Region 的大小,单位 MB,需要为 1,2,4,8,16,32 中的某个值,默 认是堆内存的 1/2000。如果这个值设置比较大,那么大对象就可以进入 Region 了。
-XX:ConcGCThreads:与 Java 应用一起执行的 GC 线程数量,默认是 Java 线程的 1/4,减少这个参数的数值可 能会提升并行回收的效率,提高系统内部吞吐量。如果这个数值过低,参与回收垃圾的线程不足,也会导致并行回收机制耗时加长。
-XX:+InitiatingHeapOccupancyPercent(简称 IHOP):G1 内部并行回收循环启动的阈值,默认为 Java Heap 的45%。这个可以理解为老年代使用大于等于 45% 的时候,JVM会启动垃圾回收。这个值非常重要,它决定了在什么时间启动老年代的并行回收。
-XX:G1HeapWastePercent:G1停止回收的最小内存大小,默认是堆大小的 5%。GC 会收集所有的Region 中 的对象,但是如果下降到了5%,就会停下来不再收集了。就是说,不必每次回收就把所有的垃圾都处理完,可以遗留少量的下次处理,这样也降低了单次消耗的时间
-XX:+GCTimeRatio:这个参数就是计算花在 Java 应用线程上和花在 GC 线程上的时间比率,默认是 9,跟新生代内存的分
配比例一致。这个参数主要的目的是让用户可以控制花在应用上的时间,G1的计算公式是100/(1+GCTimeRatio)。这样如果参数设置为 9,则最多 10% 的时间会花在 GC工作上面。ParallelGC的默认值是 99,表示 1% 的时间被用在 GC 上面,
这是因为 Parallel GC 贯穿整个 GC,而 G1 则根据 Region来进行划分,不需要全局性扫描整个内存堆。
-XX:+UseStringDeduplication:手动开启 Java String 对象的去重工作,这个是 JDK8u20 版本之后新增的参数,主要用于
相同 String 避免重复申请内存,节约 Region 的使用。
-XX:MaxGCPauseMills:预期 G1 每次执行 GC 操作的暂停时间,单位是毫秒,默认值是 200 毫秒,G1 会尽量保证控制在
这个范围内
5. ZGC
-XX:+UnlockExperimentalVMOptions -XX:+UseZGC -Xmx16g
主要特点:
- GC最大停顿时间不超过10ms
- 堆内存支持区域广,小到几百M,大到4TB
- 与G1相比,应用吞吐量有下降,但不超过15%
- JDk15前仅支持Linux系统
通过着色指针和读屏障,实现几乎全部的并发执行,几毫秒级别的延迟,线性可扩展;
多个垃圾回收器对比
GC如何选择?
选择正确的GC算法,唯一可行的方式就是实践,一般性的指导准则是:
- 如果考虑吞吐量优先,CPU资源最大程度的处理业务,用Parallel GC
- 如果考虑系统低延迟,则用CMS
- 如果系统堆内存较大,同时希望平均GC时间可控,使用G1 GC。一般超过4G,算是比较大,超过8G ,比如16G-64G,非常推荐G1 GC
各版本默认垃圾回收器
版本 | 垃圾回收器 |
---|---|
JDK1.7 | Parallel |
JDK1.8 | Parallel |
JDK1.9 | G1 |
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