java程序性能优化读书笔记-垃圾回收

衡量系统性能的点

• 执行速度：即响应时间
• 内存分配：内存分配是否合理，是否过多消耗内存或者存在内存泄露
• 启动时间：程序从启动到正常处理业务需要的时间
• 负载承受能力：当系统压力上升，系统执行速度和响应时间上升曲线是否平缓

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系统调优层次

• 系统设计调优
• 代码调优
• jvm调优
• 数据库调优
• 操作系统调优

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垃圾回收基础

垃圾回收算法：

• 引用计数法：每个对象都有一个引用计数器，当被一个对象引用的时候计数器+1，当引用失效的时候计数器-1，当计数器为0的时候就可以被回收掉。这种算法的缺陷是，不能解决循环引用的问题，当A\B相互引用的时候，各自的引用计数器都为1，但是他们都没有被第三个对象所引用，所以是可以被回收掉的。由于由这种缺陷，引用计数法不适合JVM的垃圾回收。

• 标记-清除算法：标记清除法是现代垃圾回收算法思想的基础。从根节点开始，通过标记根节点开始所有可达的对象，标记完成后，对未标记的对象进行清除。这种算法的缺点是，清除后会出现不连续的内存区域。不连续的内存空间效率比连续的内存空间要低。

• 复制算法：把内存区域分成2块。一块是正在使用的，一块是没有在使用的。当进行垃圾回收的时候，把存活的对象从正在使用的区域复制到非正在使用的区域，然后清除正在使用区域的所有对象，交换2个内存的角色完成垃圾回收。这样可用区域的内存就连续了。如果垃圾对象多余存活对象，这种方式效果就比较好。
  
  java新生代垃圾串行回收器使用了复制算法的思想。

• 标记压缩算法：适合老年代回收算法。在标记清除法的基础上做了优化。当需要回收的对象比较少的时候，这种算法比较高效。标记完后，把存活的对象压缩到内存的一端，然后把垃圾对象清理，这样就避免了不连续区域。

• 增量算法：对于大部分垃圾回收算法，垃圾回收的时候会stop the world，所有应用的线程都会挂起，导致停顿。增加的话，是分区域垃圾回收，减少垃圾回收的范围，然后再间歇运行下应用程序。

• 分代：将内存区域根据对象特点分成几块，不同的块使用不同的垃圾回收算法。在Hot Spot虚拟机中，所有新建的对象都放到新生代，当一个对象经过几次回收仍然存活就放入老年代

内存区域	使用的算法
新生代	复制算法
老年代	标记压缩算法

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JVM调优常见案例

• 大对象进入老年代：新生的大对象如果放在新生带可能会扰乱新生代的内存回收，因为新生代如果被大对象挤满了，新产生的对象都会被挤过去老年代， -XX:PretenureSizeThreshold 设置大对象直接进入老年代的阈值。 如果进入了老年代，又比较短命的话，标记压缩算法又会很不利，所以如果短命的大对象太多，对垃圾回收是一种灾难。

• 设置进入老年代的年龄：新生代进入老年代和年龄有关。新对象会放在eden区，如果经过一次回收仍然存活，则被放入survivior区，对象年龄增加1。如果年龄达到的阈值就会被挪到老年代。-XX:MaxTenuringThreshold 设置最大年龄。

• 稳定与震荡的堆大小： 稳定的堆大小会减少GC的次数，因此有的人会设置最小堆内存和最大堆内存成一样的值。但是GC堆大的话也会影响单次GC的时间。因此出了Xmx和Xms外还提供了以下参数。当Xmx和Xms一样的时候以下参数无效。

参数	作用
-XX:MinHeapFreeRatio:40	堆空间最小空闲比例，默认是40。当空闲的小于40%的时候，会扩大堆空间，确保程序空闲的时候震荡不会太大。
-XX:MaxHeapFreeRatio:70	堆空间最大空闲比例，默认是70。当空闲的空间大于70%的时候，会压缩堆空间。

实用案例

• 吞吐量优先案例(32核，4G)

启动参数	参数解析
-Xmx3800m -Xms3800m	减少堆震荡和频繁GC。吞吐量大，内存一般都会维持在较高水平
-Xss128k	减少线程栈大小，剩余的系统内存支持更多的线程。
-Xmn2g	设置新生代大小
-XX:UseParallelGC	新生代使用并行回收器
-XX:ParallelGCThreads=20	设置垃圾回收线程总数
-XX:UseParallelOldGC	老年代也使用并行回收器

• 使用大叶案例：在Solaris系统中，jvm支持大页使用 -XX:LargePageSizeInBytes=256m

• 降低停顿案例

启动参数	参数解析
-XX:ParallelGCThreads=20	设置垃圾回收线程总数
-XX:UseParallelGC	新生代使用并行回收器
-XX:UseConcMarkSweepGC	老年代使用CMS收集器降低停顿
-XX:SurvivorRatio=8	eden区：survivor区 = 8：1 稍大的survivor区，可以提高在新生代回收声明周期较短的对象的可能性，避免进入老年代
-XX:TargetSurvivor=90	设置survivor的可使用率为90%，默认是50%，提高了survivor区的实用率
-XX:MaxTenuringThreshold=31	设置年轻代进入老年代的年龄，默认是15，这里设置成31，尽可能地将对象保存在新生代