垃圾回收实战

接下来根据详细的栗子，说明GC日志的查看，JVM参数的调整。

JVM参数配置

工作中常用的JVM参数配置，及如何调优。

JVM参数类型

• 标准参数（-），JVM各个版本基本保持不变，相对稳定且向后兼容；
• 非标准参数（-X），变化较小的参数，默认JVM实现参数，且不保证向后兼容；
• 非Stable参数（-XX），各个JVM的实现不同，将来可能会取消。

标准参数

标准参数可以输入java查看：

用法: java [-options] class [args...]
           (执行类)
   或  java [-options] -jar jarfile [args...]
           (执行 jar 文件)
其中选项包括:
    -d32          使用 32 位数据模型 (如果可用)
    -d64          使用 64 位数据模型 (如果可用)
    -server       选择 "server" VM
                  默认 VM 是 server.

    -cp <目录和 zip/jar 文件的类搜索路径>
    -classpath <目录和 zip/jar 文件的类搜索路径>
                  用 ; 分隔的目录, JAR 档案
                  和 ZIP 档案列表, 用于搜索类文件。
    -D<名称>=<值>
                  设置系统属性
    -verbose:[class|gc|jni]
                  启用详细输出
    -version      输出产品版本并退出
    -version:<值>
                  警告: 此功能已过时, 将在
                  未来发行版中删除。
                  需要指定的版本才能运行
    -showversion  输出产品版本并继续
    -jre-restrict-search | -no-jre-restrict-search
                  警告: 此功能已过时, 将在
                  未来发行版中删除。
                  在版本搜索中包括/排除用户专用 JRE
    -? -help      输出此帮助消息
    -X            输出非标准选项的帮助
    -ea[:<packagename>...|:<classname>]
    -enableassertions[:<packagename>...|:<classname>]
                  按指定的粒度启用断言
    -da[:<packagename>...|:<classname>]
    -disableassertions[:<packagename>...|:<classname>]
                  禁用具有指定粒度的断言
    -esa | -enablesystemassertions
                  启用系统断言
    -dsa | -disablesystemassertions
                  禁用系统断言
    -agentlib:<libname>[=<选项>]
                  加载本机代理库 <libname>, 例如 -agentlib:hprof
                  另请参阅 -agentlib:jdwp=help 和 -agentlib:hprof=help
    -agentpath:<pathname>[=<选项>]
                  按完整路径名加载本机代理库
    -javaagent:<jarpath>[=<选项>]
                  加载 Java 编程语言代理, 请参阅 java.lang.instrument
    -splash:<imagepath>
                  使用指定的图像显示启动屏幕
有关详细信息, 请参阅 http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/documentation/index.html。

非标准参数

非标准参数可以输入:java -X查看：

-Xmixed           混合模式执行（默认）
-Xint             仅解释模式执行
-Xbootclasspath:<用 ; 分隔的目录和 zip/jar 文件>设置引导类和资源的搜索路径
-Xbootclasspath/a:<用 ; 分隔的目录和 zip/jar 文件>附加在引导类路径末尾
-Xbootclasspath/p:<用 ; 分隔的目录和 zip/jar 文件>置于引导类路径之前
-Xdiag            显示附加诊断消息
-Xnoclassgc        禁用类垃圾收集
-Xincgc           启用增量垃圾收集
-Xloggc:<file>    将 GC 状态记录在文件中（带时间戳）
-Xbatch           禁用后台编译
-Xms<size>        设置初始 Java 堆大小
-Xmx<size>        设置最大 Java 堆大小
-Xss<size>        设置 Java 线程堆栈大小
-Xprof            输出 cpu 分析数据
-Xfuture          启用最严格的检查，预计会成为将来的默认值
-Xrs              减少 Java/VM 对操作系统信号的使用（请参阅文档）
-Xcheck:jni       对 JNI 函数执行其他检查
-Xshare:off       不尝试使用共享类数据
-Xshare:auto      在可能的情况下使用共享类数据（默认）
-Xshare:on        要求使用共享类数据，否则将失败。
-XshowSettings    显示所有设置并继续
-XshowSettings:system（仅限 Linux）显示系统或容器配置并继续
-XshowSettings:all显示所有设置并继续
-XshowSettings:vm 显示所有与 vm 相关的设置并继续
-XshowSettings:properties显示所有属性设置并继续
-XshowSettings:locale显示所有与区域设置相关的设置并继续

-X 选项是非标准选项。如有更改，恕不另行通知。

非stable参数

使用-XX:+PrintFlagsInitial查看初始属性。
主要分为键值对、布尔型参数。
键值对：
-XX:属性key=属性value，比如，-XX:MetaspaceSize=128m表示设置元空间的大小。
布尔型：
-XX:+属性值（开启）/-属性值（关闭），比如，-XX:+PrintGCDetails打印GC的细节。

常用参数配置

参数名称	含义	默认值	说明
-Xms	初始堆大小	内存的1/64	默认(MinHeapFreeRatio参数可以调整)空余堆内存小于40%时，JVM就会增大堆直到-Xmx的最大限制.
-Xmx	最大堆大小	内存的1/4	默认(MaxHeapFreeRatio参数可以调整)空余堆内存大于70%时，JVM会减少堆直到 -Xms的最小限制.
-Xmn	年轻代的大小		整个堆的3/8
-Xss	每个线程堆栈的大小		一般小的应用， 如果栈不是很深， 应该是128k够用的 大的应用建议使用256k
-XX:NewSize	年轻代的大小
-XX:NewRatio	年轻代比例		配置年老代和年轻代的比例,如2,则年老与年轻比为:2:1
-XX:SurvivorRatio	Eden区和Survivor区的大小比值	8	默认为8，则Eden和两个Survivor的比值为8:1:1
-XX:PretenureSizeThreshold	对象超过多大时直接再老年代分配		单位为字节
-XX:MaxTenuringThreshold	垃圾最大的年龄	15,Java8	如果设置为0的话,则年轻代对象不经过Survivor区,直接进入年老代. 对于年老代比较多的应用,可以提高效率.如果将此值设置为一个较大值,则年轻代对象会在Survivor区进行多次复制,这样可以增加对象再年轻代的存活 时间,增加在年轻代即被回收的概率 该参数只有在串行GC时才有效.
-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError	堆栈溢出时导出dump文件		可以使用MAT分析

注：
SurvivorRatio的计算公式如下：
R为SurvivorRatio的值，Y为新生代的值，则:

SurvivorRatio是R，则比例就是R:1:1。

并行收集器相关参数：

参数名称	含义	默认值	说明
-XX:+UseParNewGC	设置年轻代为并行收集		可与CMS收集同时使用 JDK5.0以上,JVM会根据系统配置自行设置,所以无需再设置此值
-XX:+UseParallelOldGC	设置老年代为并行收集器
-XX:ParallelGCThreads	并行收集器的线程数		此值最好配置与处理器数目相等 同样适用于CMS
-XX:MaxGCPauseMillis	每次年轻代垃圾回收的最长时间(最大暂停时间)		如果无法满足此时间,JVM会自动调整年轻代大小,以满足此值.
-XX:+UseAdaptiveSizePolicy	自动选择年轻代区大小和相应的Survivor区比例		设置此选项后,并行收集器会自动选择年轻代区大小和相应的Survivor区比例,以达到目标系统规定的最低相应时间或者收集频率等,此值建议使用并行收集器时,一直打开.
-XX:GCTimeRatio	设置垃圾回收时间占程序运行时间的百分比

CMS相关参数

参数名称	含义	默认值	说明
-XX:+UseConcMarkSweepGC	使用CMS收集器
-XX:CMSFullGCsBeforeCompaction	多少次后压缩存储		运行多少次GC后，整理碎片。
-XX:+CMSParallelRemarkEnabled	降低标记停顿
-XX+UseCMSCompactAtFullCollection	在FULL GC的时候， 对年老代的压缩		CMS是不会移动内存的， 因此， 这个非常容易产生碎片， 导致内存不够用， 因此， 内存的压缩这个时候就会被启用。 增加这个参数是个好习惯。 可能会影响性能,但是可以消除碎片
-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction	使用cms作为垃圾回收 使用百分之多少后开始CMS收集	92	因为CMS并发清除垃圾，会导致一边生成一边清理，因此不能占满后才开始清除，可以设置70，当出现promotion failed时，还要根据需要减小设置。

辅助信息

参数	含义	说明
-XX:+PrintGC	输出GC日志	回收前后内存及耗时
-XX:+PrintGCDetails	输出较详细的GC日志	包括GC的收集器名称
-XX:+PrintGCTimeStamps	输出耗时时间戳
-XX:+PrintGCApplicationStoppedTime	打印垃圾回收期间程序暂停的时间.可与上面混合使用
-XX:+PrintHeapAtGC	打印GC前后的详细堆栈信息
-Xloggc:filename	把相关日志信息记录到文件以便分析. 与上面几个配合使用
-XX:+PrintTLAB	查看TLAB空间的使用情况

工具的使用

MAT分析堆转储文件

线上程序运行的时候，可以加上-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError参数来导出内存溢出时的堆信息，生成 hrof 文件, 添加-XX:HeapDumpPath可以指定 hprof 文件的生成路径,如果不指定则 hrof 文件生成在与字节码文件相同的目录下。
下载MemoryAnalyzer

将生成的hprof文件导入后,可以根据报告,找到内存溢出的错误发生的位置。

VisualVM

jdk自带的分析工具，可以连接到本地运行的java程序，通过丰富的插件来观察运行过程中的JVM使用情况。

jconsole

也是JDK自带的工具，可以远程连接java程序查看运行状况。

GC日志的分析

日志如下

10.703: [GC (Allocation Failure) 10.703: [DefNew: 8192K->1024K(9216K), 0.0105346 secs] 8192K->3547K(19456K), 0.0106322 secs] [Times: user=0.01 sys=0.00, real=0.02 secs] 
40.239: [Full GC (Allocation Failure) 40.239: [Tenured: 10239K->10077K(10240K), 0.0177828 secs] 10277K->10077K(19456K), [Metaspace: 9308K->9308K(1058816K)], 0.0178940 secs] [Times: user=0.02 sys=0.00, real=0.02 secs] 

开头的时间表示自虚拟机启动后的时间。
GC和Full GC表示垃圾收集的类型，Full GC会有STW，有一定的停顿时间；
Allocation Failure表示触发GC的原因；
DefNew、Tenured、Metaspace表示发生GC的区域，与用到的收集器有关，如Serial收集器就为DefNew，如果是ParNew收集器则名称为ParNew；
** 8192K->1024K(9216K)表示：GC 前该内存区域已使用容量 -> GC 后该内存区域已使用容量（该内存区域总容量）；
**0.0105346 secs表示整个GC所用的时间，如果多个区域GC则表示是每个区域的耗时；
Times: user=0.02 sys=0.00, real=0.02 secs代表用户态消耗的 CPU 时间，内核态消耗的 CPU 时间，和操作从开始到结束所经过的墙钟时间，墙钟时间包括各种非运算的等待耗时，例如等待磁盘 I/O，等待线程阻塞，而 CPU 时间不包括这些耗时，但当系统有多 CPU 或者多核的话，多线程操作会叠加这些 CPU 时间，所以 user 或 sys 时间是可能超过 real 时间的。