GC 基础

GC的基础知识

1.什么是垃圾

C语言申请内存：malloc free C++： new delete c/C++ 手动回收内存 Java: new ？ 自动内存回收，编程上简单，系统不容易出错，手动释放内存，容易出两种类型的问题：

1. 忘记回收
2. 多次回收

没有任何引用指向的一个对象或者多个对象（循环引用）

2.如何定位垃圾

1. 引用计数（ReferenceCount）
2. 根可达算法(RootSearching)

3.常见的垃圾回收算法

1. 标记清除(mark sweep) - 位置不连续 产生碎片 效率偏低（两遍扫描）
2. 拷贝算法 (copying) - 没有碎片，浪费空间
3. 标记压缩(mark compact) - 没有碎片，效率偏低（两遍扫描，指针需要调整）

4.JVM内存分代模型（用于分代垃圾回收算法）

1. 部分垃圾回收器使用的模型 除Epsilon ZGC Shenandoah之外的GC都是使用逻辑分代模型 G1是逻辑分代，物理不分代 除此之外不仅逻辑分代，而且物理分代
2. 新生代 + 老年代 + 永久代（1.7）Perm Generation/ 元数据区(1.8) Metaspace
   1. 永久代 元数据 - Class
   2. 永久代必须指定大小限制 ，元数据可以设置，也可以不设置，无上限（受限于物理内存）
   3. 字符串常量 1.7 - 永久代，1.8 - 堆
   4. MethodArea逻辑概念 - 永久代、元数据
3. 新生代 = Eden + 2个suvivor区
   1. YGC回收之后，大多数的对象会被回收，活着的进入s0
   2. 再次YGC，活着的对象eden + s0 -> s1
   3. 再次YGC，eden + s1 -> s0
   4. 年龄足够 -> 老年代 （15 CMS 6）
   5. s区装不下 -> 老年代
4. 老年代
   1. 顽固分子
   2. 老年代满了FGC Full GC
5. GC Tuning (Generation)
   1. 尽量减少FGC
   2. MinorGC = YGC
   3. MajorGC = FGC
6. 对象分配过程图
7. 动态年龄
8. 分配担保

5.常见的垃圾回收器

1. 垃圾回收器的发展路线，是随着内存越来越大的过程而演进 从分代算法演化到不分代算法 Serial算法 几十兆 Parallel算法 几个G CMS 几十个G - 承上启下，开始并发回收 - .- 三色标记 -
2. JDK诞生 Serial追随 提高效率，诞生了PS，为了配合CMS，诞生了PN，CMS是1.4版本后期引入，CMS是里程碑式的GC，它开启了并发回收的过程，但是CMS毛病较多，因此目前任何一个JDK版本默认是CMS 并发垃圾回收是因为无法忍受STW
3. Serial 年轻代 串行回收
4. PS 年轻代 并行回收
5. ParNew 年轻代 配合CMS的并行回收
6. SerialOld
7. ParallelOld
8. ConcurrentMarkSweep 老年代 并发的， 垃圾回收和应用程序同时运行，降低STW的时间(200ms) CMS问题比较多，所以现在没有一个版本默认是CMS，只能手工指定 CMS既然是MarkSweep，就一定会有碎片化的问题，碎片到达一定程度，CMS的老年代分配对象分配不下的时候，使用SerialOld 进行老年代回收 想象一下： PS + PO -> 加内存 换垃圾回收器 -> PN + CMS + SerialOld（几个小时 - 几天的STW） 几十个G的内存，单线程回收 -> G1 + FGC 几十个G -> 上T内存的服务器 ZGC 算法：三色标记 + Incremental Update
9. G1(200ms - 10ms) 算法：三色标记 + SATB
10. ZGC (10ms - 1ms) PK C++ 算法：ColoredPointers + LoadBarrier
11. Shenandoah 算法：ColoredPointers + WriteBarrier
12. Eplison
13. 垃圾收集器跟内存大小的关系
    1. Serial 几十兆
    2. PS 上百兆 - 几个G
    3. CMS - 20G
    4. G1 - 上百G
    5. ZGC - 4T - 16T（JDK13）

默认的垃圾回收：PS + ParallelOld

常见垃圾回收器组合参数设定：(1.8)

• -XX:+UseSerialGC = Serial New (DefNew) + Serial Old
  • 小型程序。默认情况下不会是这种选项，HotSpot会根据计算及配置和JDK版本自动选择收集器
• -XX:+UseParNewGC = ParNew + SerialOld
  • 这个组合已经很少用
• -XX:+UseConc(urrent)MarkSweepGC = ParNew + CMS + Serial Old
• -XX:+UseParallelGC = Parallel Scavenge + Parallel Old (1.8默认) 【PS + SerialOld】
• -XX:+UseParallelOldGC = Parallel Scavenge + Parallel Old
• -XX:+UseG1GC = G1
• Linux中没找到默认GC的查看方法，而windows中会打印UseParallelGC
  • java +XX:+PrintCommandLineFlags -version
  • 通过GC的日志来分辨
• Linux下1.8版本默认的垃圾回收器到底是什么？
  • 1.8.0_181 默认（看不出来）Copy MarkCompact
  • 1.8.0_222 默认 PS + PO

JVM调优第一步，了解JVM常用命令行参数

HotSpot参数分类

标准： - 开头，所有的HotSpot都支持 非标准：-X 开头，特定版本HotSpot支持特定命令 不稳定：-XX 开头，下个版本可能取消

java -version

java -X

java -XX:+PrintFlagsWithComments //只有debug版本能用

试验用程序：

import java.util.List;
import java.util.LinkedList;
​
public class HelloGC {
  public static void main(String[] args) {
    System.out.println("HelloGC!");
    List list = new LinkedList();
    for(;;) {
      byte[] b = new byte[1024*1024];
      list.add(b);
  }
  }
}

1. 区分概念：内存泄漏memory leak，内存溢出out of memory
2. java -XX:+PrintCommandLineFlags HelloGC
3. java -Xmn10M -Xms40M -Xmx60M -XX:+PrintCommandLineFlags -XX:+PrintGC HelloGC PrintGCDetails PrintGCTimeStamps PrintGCCauses
4. java -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:+PrintCommandLineFlags HelloGC
5. java -XX:+PrintFlagsInitial 默认参数值
6. java -XX:+PrintFlagsFinal 最终参数值
7. java -XX:+PrintFlagsFinal | grep xxx 找到对应的参数
8. java -XX:+PrintFlagsFinal -version |grep GC
9. java -XX:+PrintFlagsFinal -version | wc -l 共728个参数

PS GC日志详解

每种垃圾回收器的日志格式是不同的！

PS日志格式

heap dump部分：

eden space 5632K, 94% used [0x00000000ff980000,0x00000000ffeb3e28,0x00000000fff00000)
                            后面的内存地址指的是，起始地址，使用空间结束地址，整体空间结束地址

total = eden + 1个survivor

调优前的基础概念：

1. 吞吐量：用户代码时间 /（用户代码执行时间 + 垃圾回收时间）
2. 响应时间：STW越短，响应时间越好

所谓调优，首先确定，追求啥？吞吐量优先，还是响应时间优先？还是在满足一定的响应时间的情况下，要求达到多大的吞吐量...

问题：

科学计算，吞吐量。数据挖掘，thrput。吞吐量优先的一般：（PS + PO）

响应时间：网站 GUI API （1.8 G1）