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JVM废物收回

什么是JVM废物收回？

咱们在运用Java进行开发的时分，咱们只会去创立目标，从来没有手动收回过目标，假设咱们一直创立目标从不收回的话，那么内存是扛不住的，奇怪的是，咱们从来没手动收回过，为什么程序不会溃散呢？这正是由于JVM有一套完整的废物收回机制(Grabage Collection)也称GC，它帮咱们收回无意义的目标实例，从而确保内存得到释放，这个过程是全自动的，无需开发者关心。

废物是怎样来的？

其实便是说目标是怎样来的，由于JVM里的废物便是目标的实例。

经过new关键字创立的目标实例。
经过反射class.newInstance()创立的目标实例。
经过clone()办法创立的目标实例。
等…

这些目标实例的刚被创立的时分可能是有用途的，当用完之后可能是办法退出了，这些目标就成为了无意义的目标，再也不可能被引证到的目标，这些目标便是“废物”，要被GC收回掉的目标。

废物是怎样没得？

被JVM的GC机制给收回掉了。

1.谁是废物？

在JVM里，假设一个目标没有了引证，就会成为废物。例如

public void createUser(){
   User user = new User();
   user.setUserName("张三");
   user.print();
}

在办法执行时，User目标存在引证信息，当办法执行完毕退出时，User目标再也不可能被任何目标或类引证到，就会成为废物。

2.怎么发现废物？

现在JVM存在两种废物搜索算法，用来找到和标识废物目标：

引证计数法
根搜索算法

引证计数法

什么是引证？

在咱们运用一个目标的时分，通常都会创立一个目标，然后经过引证变量进行操作。

如：test便是个引证，持有Test()目标的引证，能够代表Test()目标自身。
Test test = new Test();

每一个目标都存在一个引证计数器，作用便是每逢这个目标被引证时引证计数器就+1，终究经过判别引证此刻来决议目标是否收回。

每逢引证被设置为null时，或许取消了引证，那么引证计数器就-1。

假设引证计数器为0时，则代表这个目标不可能被引证了，由于这个时分不可能再有其他办法得到这个目标的引证了。这个目标也就没有什么作用了。

从上边的描绘里看起来没有什么问题，应该不会出现什么意外，那么意外就来了。

引证计数法最丧命的问题便是，不能解决目标的循环引证，什么意思呢，看下边的代码就知道了。

public static void main(String[] args){
   Test test1 = new Test();
   Test test2 = new Test();
   // 赋值引证 test2引证计数器+1
   test1.otherRefrence = test2;
   // 赋值引证 test1引证计数器+1
   test2.otherRefrence = test1;
   // 清空
   test1 = null;
   test2 = null;
   // otherRefrence取不到了，可是引证还在，而且test1、test2现已game over了
}
public static class Test{
   // 保存其它目标引证
   public Test otherRefrence;
}

以上代码足以说明一个问题，test1、test2被铲除去之后，可是内部还存在一个引证，此刻两个目标的引证计数器都仍是1，而且都还拿不到，还不能铲除，GC也不能收回，时刻一久终究就会形成了内存泄漏，发生OutOfMemoryError。

根搜索算法

也叫可达性分析算法。由一个根节点来判别目标是否存在引证。这个根节点被称为GC Root，根节点有几种类型：

栈帧创立的局部变量
静态变量
运转时常量池
JNI指针

这些根节点其实都是指向了堆中的某个目标，层层递进，假设其中一层断掉了，那么就证明这个目标现已能够被收回了，由于现已没有引证能够到自己身上了。

假设栈帧局部变量用完了，或许类静态变量用完了，那么指向堆内存目标实例的指针将毁掉。如下图所示

此刻的User目标实例以及没有引证了，那么User目标就被符号为是能够被收回的目标，而且User内的Job也会被一起符号。由于Job存在于User内部，User没有引证，那么Job必定不可能被运用到。

假设是引证计数法则无法删去Job目标，尽管User被铲除，可是Job的引证次数依然是1，所以不能被清掉。

3.废物收回算法

在JVM中一共有3种废物收回算法：

Mark-Sweep 符号铲除算法
Coping 仿制交流算法
Mark-Compact 符号紧缩算法

符号铲除算法

这种算法十分简略粗暴，便是将堆中的目标实例进行符号，然后进行删去。

看似实现简略实际上有许多的问题：

会形成堆空间的内存不连续，中心出现许多空隙。内存过于碎片化。
会形成内存运用率低，假设一个大目标需求3块内存空间寄存，可是没有任何一段连续的空间能寄存下这个大目标，就会形成OOM过错。

仿制交流算法

这种算法需求拓荒两块一模相同的内存空间用来寄存目标，其实便是新生代的S0和S1区。

这种算法功率较高，而且对内存的运用率也很高，不会形成内存碎片过多的问题。

最大的问题便是需求创立两块一模相同的空间，想想，假设你的JVM堆设置的是2G，假设都用这种算法，那么JVM就要申请4G空间才干正常运转，问题便是太糟蹋内存资源，不合适大内存区域运用。

新生代的Minor GC就在运用。

符号紧缩算法

这种算法和仿制交流算法相同，都不会发生内存碎片，而且对内存空间的占用也要比仿制交流节约一半的空间。

缺点便是功率较慢，需求对目标进行排序收拾后才干完成废物收回。现在被用于Full GC。

4.废物搜集器

在JVM(<=1.8)里共存在6中内置的废物搜集器：

Serial GC（串行废物搜集器）：它是单线程执行废物收回的，因而功率较低，假设是用在内存小的JVM里，比方几十mb，那用它是个不错的挑选，否则会形成运用程序STW时刻过长，影响运用。
SerialOld GC（串行废物搜集器）：它和Serial GC的差异是收回的区域不同，首要用于老时代的收回，而且采用了仿制收拾算法，功率更低。
Parallel Scavenge GC（并行废物搜集器）：它是并行多线程的废物搜集器，他能够多个线程一起执行废物收回，SWT时刻长，GC次数少，多线程GC，功率很高。
ParNew GC(并行废物搜集器)：它也是并行搜集废物的，它和Parallel Scavenge GC最首要的差异便是SWT时刻短，GC次数多，合适和用户交互的运用程序。
Parallel Old(并行废物搜集器)：它是和ParNew GC的差异是用作于老时代的废物搜集，而且采用仿制收拾算法，功率不如ParNew GC，可是功率依然比SerialOld GC强N倍
Concurrent Mark Sweep GC（CMS废物搜集器）：它是与用户线程并行执行的废物搜集器，超短的SWT，合适超大内存运用，缺点是会发生起浮废物、符号失败，会降低体系CPU功率，而且会发生许多内存碎片，由于首要运用符号铲除算法。

这几种废物搜集器都各有千秋，实在场景要结合运用程序实际状况来决议怎么调配运用。

废物搜集器的组合，以及设置参数

新生代废物搜集器	老时代废物搜集器	JVM参数
Serial GC	Serial Old GC	-XX:+UseSerialGC
ParNew GC	CMS GC	-XX:+UseParNewGC
Parallel Scavenge GC	Parallel Old GC	-XX:+UseParallelGC
G1 Young Generation	G1 Old Generation	-XX:+UseG1GC
ZGC	ZGC	-XX:+UseZGC
Shenandoah	Shenandoah	-XX:+UseShenandoahGC
Epsilon	Epsilon	-XX:+UseEpsilonGC
Serial GC	CMS GC	-XX:+UseSerialGC -XX:+UseConcMarkSweepGC
ParNew GC	Serial Old GC	-XX:+UseParNewGC -XX:+UseSerialOldGC
Parallel Scavenge GC	CMS GC	-XX:+UseParallelGC -XX:+UseConcMarkSweepGC

JVM调优主张

大多数状况下JVM调优首要考虑3个方面：

最大堆和最小堆巨细
GC废物搜集器挑选
新生代巨细

调优需求依托全面的监控数据，没有监控数据谈何调优！

1.JVM参数说明

-version 只要一个-的参数，是规范选项，一切JVM都支撑
-Xms10 像这种-X最初的参数对错规范选项，部分版别JVM才会识别，可是干流JVM都是支撑的
-XX:+PrintGCDetails 这种-XX和+最初的，是不稳定参数，不同的JVM可能会有差异，随时可能会被移除。
- -XX:+ 这里的+代表敞开
- -XX:- 这里的-代表封闭

所以呀，用Docker或K8s部署的时分必定要注意镜像的Java版别呀，防止遇到版别坑。

2.优化主张

Java的1.8+版别优先运用G1搜集器，由于在Java9的时分，Oracle现已把G1作为默认的搜集器了，因而必定十分稳定好用。
体系上线前能够现将-Xmx设置的大一点，假设预估2G的话，你就设置3G，上线后跟踪监控日志，按照堆内存峰值进行设置，2-3倍即可。
虚拟机栈空间一般128K就足够，假设超越256K则需求优化代码，为什么办法的调用层级这么深。
G1搜集器一般不设置新生代巨细，是根据内存空间动态调整的。
G1的SWT时刻尽可能设置的大一点，根据G1的特性，假设SWT时刻大一些，那么G1就会尽可能的收回更多的废物，从而减少GC的次数。
1. 主张设置200-500ms
设置附加参数：-Xloggc:/var/java/gc.log 输出GC日志到文件、-XX:+PrintGCTimeStamps 输出GC耗时、-XX:+PrictGCDetails 输出GC详情
添加OOM时自动dump内存的参数-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError、dump文件地址-XX:HeapDumpPath=/tmp/memoryDump.hprof
1. 文件名能够动态设置，方式多个运用OOM时文件被替换的风险。

3.JVM监控指令

jps

运用jps指令能够快速检查体系上的一切Java进程以及PID

jps

# 输出
12457 jar
12333 Jps
12332 Bootstrap

jinfo

运用jinfo快速检查Java进程的参数，以下是我运用IDEA发动的Java程序

Attaching to process ID 20088, please wait...
Debugger attached successfully.
Server compiler detected.
JVM version is 25.381-b09
Java System Properties:
jboss.modules.system.pkgs = com.intellij.rt
java.vendor = Oracle Corporation
sun.java.launcher = SUN_STANDARD
catalina.base = C:\Users\28678\AppData\Local\Temp\tomcat.8080.3815623927401760070
sun.management.compiler = HotSpot 64-Bit Tiered Compilers
catalina.useNaming = false
spring.output.ansi.enabled = always
os.name = Windows 11
sun.boot.class.path = ...
sun.desktop = windows
spring.application.admin.enabled = true
com.sun.management.jmxremote =
java.vm.specification.vendor = Oracle Corporation
java.runtime.version = 1.8.0_381-b09
spring.liveBeansView.mbeanDomain =
user.name = 28678
spring.jmx.enabled = true
user.language = zh
sun.boot.library.path = E:\Env\jdk8-orcale\jre\bin
CONSOLE_LOG_CHARSET = UTF-8
PID = 20088
java.version = 1.8.0_381
user.timezone = Asia/Shanghai
sun.arch.data.model = 64
java.endorsed.dirs = E:\Env\jdk8-orcale\jre\lib\endorsed
java.rmi.server.randomIDs = true
sun.cpu.isalist = amd64
sun.jnu.encoding = GBK
file.encoding.pkg = sun.io
file.separator = \
java.specification.name = Java Platform API Specification
java.class.version = 52.0
user.country = CN
java.home = E:\Env\jdk8-orcale\jre
java.vm.info = mixed mode
os.version = 10.0
path.separator = ;
java.vm.version = 25.381-b09
user.variant =
java.awt.printerjob = sun.awt.windows.WPrinterJob
sun.io.unicode.encoding = UnicodeLittle
management.endpoints.jmx.exposure.include = *
java.specification.maintenance.version = 5
awt.toolkit = sun.awt.windows.WToolkit
user.script =
user.home = C:\Users\28678
java.specification.vendor = Oracle Corporation
java.library.path = ...
java.vendor.url = http://java.oracle.com/
spring.beaninfo.ignore = true
java.vm.vendor = Oracle Corporation
java.runtime.name = Java(TM) SE Runtime Environment
sun.java.command = cn.yufire.yinta.translation.YintaTranslationApplication
java.class.path = ..
java.vm.specification.name = Java Virtual Machine Specification
java.vm.specification.version = 1.8
catalina.home = C:\Users\28678\AppData\Local\Temp\tomcat.8080.3815623927401760070
sun.cpu.endian = little
sun.os.patch.level =
java.awt.headless = true
java.io.tmpdir = C:\Users\28678\AppData\Local\Temp\
FILE_LOG_CHARSET = UTF-8
java.vendor.url.bug = http://bugreport.sun.com/bugreport/
os.arch = amd64
java.awt.graphicsenv = sun.awt.Win32GraphicsEnvironment
java.ext.dirs = E:\Env\jdk8-orcale\jre\lib\ext;C:\Windows\Sun\Java\lib\ext
user.dir = D:\WorkSpace\Project\My\yinta-translation
line.separator =
java.vm.name = Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM
file.encoding = UTF-8
java.specification.version = 1.8
intellij.debug.agent = true
VM Flags:
Non-default VM flags: -XX:-BytecodeVerificationLocal -XX:-BytecodeVerificationRemote -XX:CICompilerCount=4 -XX:InitialHeapSize=534773760 -XX:+ManagementServer -XX:MaxHeapSize=8539602944 -XX:MaxNewSize=2846359552 -XX:MinHeapDeltaBytes=524288 -XX:NewSize=178257920 -XX:OldSize=356515840 -XX:TieredStopAtLevel=1 -XX:+UseCompressedClassPointers -XX:+UseCompressedOops -XX:+UseFastUnorderedTimeStamps -XX:-UseLargePagesIndividualAllocation -XX:+UseParallelGC
Command line:  -agentlib:jdwp=transport=dt_socket,address=127.0.0.1:49478,suspend=y,server=n -XX:TieredStopAtLevel=1 -Xverify:none -Dspring.output.ansi.enabled=always -Dcom.sun.management.jmxremote -Dspring.jmx.enabled=true -Dspring.liveBeansView.mbeanDomain -Dspring.application.admin.enabled=true -Dmanagement.endpoints.jmx.exposure.include=* -javaagent:C:\Users\28678\AppData\Local\JetBrains\IntelliJIdea2023.2\captureAgent\debugger-agent.jar -Dfile.encoding=UTF-8

能够看到Java进程的一切信息。

jstat

运用jstat能够看到JVM的GC状况，格式：jstat 检查方式 pid 刷新距离输出次数

-gcutil 能够检查对应空间的百分百信息
-gc 能够检查具体的占用空间信息

jstat -gcutil 20088 1000 10
  S0     S1     E      O      M     CCS    YGC     YGCT    FGC    FGCT     GCT
  0.00   0.00  86.99   6.15  95.38  91.63      1    0.011     1    0.026    0.038
  0.00   0.00  86.99   6.15  95.38  91.63      1    0.011     1    0.026    0.038
  0.00   0.00  86.99   6.15  95.38  91.63      1    0.011     1    0.026    0.038
  0.00   0.00  86.99   6.15  95.38  91.63      1    0.011     1    0.026    0.038
  0.00   0.00  86.99   6.15  95.38  91.63      1    0.011     1    0.026    0.038
  0.00   0.00  86.99   6.15  95.38  91.63      1    0.011     1    0.026    0.038
  0.00   0.00  86.99   6.15  95.38  91.63      1    0.011     1    0.026    0.038
  0.00   0.00  86.99   6.15  95.38  91.63      1    0.011     1    0.026    0.038
  0.00   0.00  86.99   6.15  95.38  91.63      1    0.011     1    0.026    0.038
  0.00   0.00  86.99   6.15  95.38  91.63      1    0.011     1    0.026    0.038

分别能够看到各个JVM空间的内存运用状况。以及GC的信息

参数名	说明
S0	幸存区0的运用百分比
S1	幸存区1的运用百分比
E	伊甸园区的运用百分比
O	老时代的运用百分比
M	元空间的运用百分比
CCS	紧缩类空间的运用百分比
YGC	新生代GC次数
YGCT	新生代GC耗时
FGC	Full GC次数
FGCT	Full GC耗时
GCT	总GC耗时

jstack

用于检查各个线程调用的堆栈状况。能够检查每个线程调用经过了哪些办法。

生产环境一般不会运用，生产线程通常会许多，运用这个指令分析会很头疼由于会许多。

jmap

用于dump内存信息。

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JVM废物收回

1.谁是废物？

2.怎么发现废物？

引证计数法

根搜索算法

3.废物收回算法

4.废物搜集器

JVM调优主张

1.JVM参数说明

2.优化主张

3.JVM监控指令

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2.优化主张

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