深入研究javagc

2019/4/2 星期二
深入研究java gc
引出問(wèn)題和小結(jié)！
應(yīng)該是全網(wǎng)最全的JVM知識(shí)點(diǎn)總結(jié) https://www.toutiao.com/i6717184983829578254/
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你解釋一下什么是JVM？什么是JDK？什么是JRE？我懵了
https://www.toutiao.com/i6714156440199627276/
小結(jié)：
1、為什么使用CMS gc回收算法？
//答：
因?yàn)樵贑MS gc算法執(zhí)行的6個(gè)步驟中，只有在第一步（初始標(biāo)記（STW Initial Mark））和第四步重新標(biāo)記階段（STW REMARK）才會(huì)暫停整個(gè)應(yīng)用，這樣對(duì)應(yīng)用程序所帶來(lái)的影響非常小,缺點(diǎn)是產(chǎn)生內(nèi)存碎片過(guò)多
2、那CMS GC策略如何導(dǎo)致內(nèi)存碎片過(guò)多？
//答：是因?yàn)榈诙讲l(fā)標(biāo)記（concurrent marking）與回收線程會(huì)與應(yīng)用程序爭(zhēng)搶CPU資源，容易產(chǎn)生內(nèi)存碎片，其二：CMS算法在標(biāo)記清理之后并沒(méi)有重新壓縮分配存活對(duì)象，因此整個(gè)老生代會(huì)產(chǎn)生很多的內(nèi)存碎片。
3、那為什么CMS gc策略會(huì)耗時(shí)比較長(zhǎng)呢？
//答：
‘stop－the－world’暫停時(shí)間也很短暫，耗時(shí)較長(zhǎng)的（第二步并發(fā)標(biāo)記）標(biāo)記和（第三步并發(fā)預(yù)清理）清理都是并發(fā)執(zhí)行的。

在玉龍等地區(qū)，都構(gòu)建了全面的區(qū)域性戰(zhàn)略布局，加強(qiáng)發(fā)展的系統(tǒng)性、市場(chǎng)前瞻性、產(chǎn)品創(chuàng)新能力，以專注、極致的服務(wù)理念，為客戶提供網(wǎng)站建設(shè)、成都網(wǎng)站建設(shè) 網(wǎng)站設(shè)計(jì)制作定制網(wǎng)站,公司網(wǎng)站建設(shè),企業(yè)網(wǎng)站建設(shè),品牌網(wǎng)站設(shè)計(jì),全網(wǎng)營(yíng)銷推廣,成都外貿(mào)網(wǎng)站制作,玉龍網(wǎng)站建設(shè)費(fèi)用合理。

內(nèi)存碎片過(guò)多如何觸發(fā)Full GC？
//答：
CMS并不是很完美，它會(huì)在兩種場(chǎng)景下產(chǎn)生嚴(yán)重的Full GC（Concurrent Failure(并發(fā)失敗)，Promotion Failure （促銷失?。?br/>具體見(jiàn)：老年代 CMS gc回收算法 對(duì)hbase的影響 https://blog.51cto.com/12445535/2373206

HBase在演進(jìn)的道路上又如何不斷優(yōu)化CMS GC？

具體內(nèi)容見(jiàn)下詳細(xì)介紹：

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題外話：什么是java程序的執(zhí)行流程；java運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)；java的內(nèi)存管理 見(jiàn)如下圖：
java程序執(zhí)行流程：

java運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)：

java的內(nèi)存管理：

在我們（運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)）之中，內(nèi)存的分配一共有五塊：
1、堆內(nèi)存（Heap）：保存真正的程序的數(shù)據(jù)的部分；
2、&&&棧內(nèi)存（Stack）：保存堆內(nèi)存地址、還保存基本數(shù)據(jù)、方法的執(zhí)行；（所有的數(shù)據(jù)都在棧內(nèi)存之中）
3、方法區(qū)：保存所有方法的具體的操作，該區(qū)域?qū)儆诠蚕恚?br/>4、程序計(jì)數(shù)器：這是一塊很小的內(nèi)存，小到幾乎可以忽略的地步，只是做一個(gè)程序執(zhí)行順序的記錄，只是為了標(biāo)記我們下一步要執(zhí)行的代碼的順序號(hào)；
5、本地方法棧：該棧之中所保存的都是操作系統(tǒng)的原生函數(shù)。
我們關(guān)心的主要是堆內(nèi)存、棧內(nèi)存、方法區(qū)

在整個(gè)的JVM內(nèi)存組成過(guò)程之中，（棧內(nèi)存）是一個(gè)非常重要的概念，因?yàn)樵谠搩?nèi)存之中，他需要保存的數(shù)據(jù)是一組內(nèi)容，

因?yàn)樗械姆椒ㄔ谶M(jìn)行遞歸調(diào)用的時(shí)候都會(huì)采用棧的模式。觀察遞歸問(wèn)題中滿棧的原因取決于服務(wù)器內(nèi)存的大小。

內(nèi)存操作有關(guān)的兩類異常
stackOverFlowError（棧溢出）：如果請(qǐng)求的棧的深度過(guò)大，虛擬機(jī)可能會(huì)拋處。
OutOfMemoryError（內(nèi)存溢出）：如果虛擬機(jī)的實(shí)現(xiàn)中允許、虛擬機(jī)棧動(dòng)態(tài)擴(kuò)展，當(dāng)內(nèi)存不足以擴(kuò)展棧的時(shí)候，會(huì)拋出?！緝?nèi)存被沾滿，更多情況下表示堆也分配不了了】

實(shí)際上上面只是觀察到了兩類可能出現(xiàn)錯(cuò)誤的代碼，但是并不是意味著棧中只能夠保存一下基本的信息，實(shí)際上棧里面保存同樣是一組的數(shù)據(jù)。

總結(jié)：
1、造成stackOverFlowError（棧溢出）OutOfMemoryError（內(nèi)存溢出）的原因是；
2、在JVM棧內(nèi)存中保存有棧幁的概念，所有的棧內(nèi)存采用先進(jìn)后出的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行我們的存儲(chǔ)。

首先需要了解一下什么是java的堆內(nèi)內(nèi)存劃分
在實(shí)際情況下：java 堆內(nèi)存劃分分為了（jdk1.8以前和jdk1.8之后）【對(duì)于這2者的區(qū)別，我們后面介紹】
jvm堆內(nèi)存劃分（jdk1.8以前）：

jvm堆內(nèi)存劃分（jdk1.8之后）：

java堆內(nèi)存模型
java的垃圾收集主要指的是java堆內(nèi)存空間，那么在每一次執(zhí)行GC的時(shí)候需要區(qū)分出那些堆內(nèi)存空間需要被回收，那些不應(yīng)該被回收。 所以為了整個(gè)的回收處理方便，JVM將堆內(nèi)存分為如下的幾個(gè)組成部分。而這幾個(gè)組成部分你還需要去考慮JDK的版本，現(xiàn)在的JVM內(nèi)存劃分就必須考慮JDK1.8以前和JDK1.8之后的問(wèn)題了。
如果簡(jiǎn)化點(diǎn)來(lái)理解的話：
1、新生代：那些剛剛創(chuàng)建的對(duì)象，剛剛創(chuàng)建的對(duì)象有可能會(huì)存在有許多垃圾對(duì)象，那么這些對(duì)象應(yīng)該是被優(yōu)先回收的；
2、老年代：老不死的那類對(duì)象，經(jīng)過(guò)了很多次的清理之后你發(fā)現(xiàn)該對(duì)象依然有用，
3、永久代：intern（）方法進(jìn)行入池的對(duì)象實(shí)際上就在永久代中，永久代不會(huì)被回收。因?yàn)槠浔旧韺儆谝粋€(gè)bug性的存在（也就是jdk崩潰了，死了永久代CIA能消失），所以在jdk1.8之后，將其更換為元空間（就是電腦的直接內(nèi)存）。
舉個(gè)例子：我電腦有100G內(nèi)存，80G給了堆內(nèi)存，那剩下的20G就可以給元空間。

在整個(gè)內(nèi)存的組成過(guò)程之中，每一代的內(nèi)存空間都會(huì)有一個(gè)伸縮區(qū)，那么該區(qū)域就可以由JVM根據(jù)空間的使用情況，動(dòng)態(tài)擴(kuò)充。
當(dāng)我們適當(dāng)合理的設(shè)置了伸縮區(qū)的內(nèi)存大小之后，那么就可以得到良好的性能提升。也就是說(shuō)最容易的性能提升就是改變伸縮區(qū)的內(nèi)存大小。

首先什么是java gc 、java對(duì)象創(chuàng)建流程
java對(duì)象創(chuàng)建流程如圖：

1、大多數(shù)內(nèi)存對(duì)象要么生存周期比較短，很快就會(huì)沒(méi)人引用，比如處理RPC請(qǐng)求的buffer可能只會(huì)生存幾微秒；
2、要么生存周期比較長(zhǎng)，比如Block Cache中的熱點(diǎn)Block，可能就會(huì)生存幾分鐘，甚至更長(zhǎng)時(shí)間。
3、基于這樣的事實(shí)，JVM將整個(gè)堆內(nèi)存分為兩個(gè)部分：新生代（young generation）和老生代（tenured generation），除此之外，JVM還有一個(gè)非堆內(nèi)存區(qū)－Perm區(qū)，主要存放class信息以及其他meta元信息，
4、其中Young區(qū)又分為Eden區(qū)和兩個(gè)Survivor 區(qū)：S0和S1。
5、一個(gè)內(nèi)存對(duì)象在創(chuàng)建之后，首先會(huì)為其在新生代申請(qǐng)一塊內(nèi)存空間，如果這個(gè)對(duì)象在新生代存活了很長(zhǎng)時(shí)間，會(huì)將其遷移到老生代。
6、在大多數(shù)對(duì)延遲敏感的業(yè)務(wù)場(chǎng)景下（比如HBase），建議使用如下JVM參數(shù)，-XX:+UseParNewGC和XX:+UseConcMarkSweepGC，其中前者表示對(duì)新生代執(zhí)行并行的垃圾回收機(jī)制，而后者表示對(duì)老生代執(zhí)行并行標(biāo)記－清除垃圾回收機(jī)制。
7、可見(jiàn)，JVM允許針對(duì)不同內(nèi)存區(qū)執(zhí)行不同的GC策略。
//在 cdh中默認(rèn)是這樣設(shè)置的
-XX:+UseParNewGC -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=70 -XX:+CMSParallelRemarkEnabled

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接下來(lái)重點(diǎn)先討論一下年輕代

年輕代GC實(shí)現(xiàn)復(fù)制算法：（年輕代GC策略 – Parallel New Collector）

1、對(duì)象初始化之后會(huì)被放入Young區(qū)，更具體的話應(yīng)該是Eden區(qū)，當(dāng)Eden區(qū)滿了之后，會(huì)進(jìn)行一次GC。
2、GC算法會(huì)檢查所有對(duì)象的引用情況，如果某個(gè)對(duì)象還有被引用，表示該對(duì)象存活。
3、檢查完成之后，會(huì)將這些存活的對(duì)象移到S0區(qū)，并且回收整個(gè)Eden區(qū)空間，稱為一次Minor GC；
4、接著新對(duì)象進(jìn)來(lái)，又會(huì)放入Eden區(qū)，滿了之后會(huì)檢查S0和Eden區(qū)存活的對(duì)象，將所有存活的對(duì)象移到S1區(qū)，再回收整個(gè)S0和Eden區(qū)空間；
5、很容易理解，S0和S1兩個(gè)區(qū)總會(huì)有一個(gè)區(qū)是預(yù)留給下次存放存活對(duì)象用的。

這種算法稱為復(fù)制算法，對(duì)于這種算法，有兩點(diǎn)需要關(guān)注：

1. 算法會(huì)執(zhí)行’stop-the-world’暫停，但時(shí)間非常短。因?yàn)閅oung區(qū)通常會(huì)設(shè)置的比較?。ㄒ话悴唤ㄗh不超過(guò)512M），而且JVM會(huì)啟動(dòng)大量線程并發(fā)執(zhí)行，一次Minor GC一般都會(huì)在幾毫秒內(nèi)完成
2. 不會(huì)產(chǎn)生碎片，每次GC之后都會(huì)將存活的對(duì)象放入連續(xù)的空間（S0或S1）
   內(nèi)存中所有對(duì)象都會(huì)維護(hù)一個(gè)計(jì)數(shù)器，每次Minor GC移動(dòng)一個(gè)對(duì)象之后，都會(huì)為這個(gè)對(duì)象的計(jì)數(shù)器加一。當(dāng)計(jì)數(shù)器增加到一定閾值之后，算法就會(huì)認(rèn)為該對(duì)象生命周期很長(zhǎng)，會(huì)將其移入老生代。該閾值可以通過(guò)JVM參數(shù)XX:MaxTenuringThreshold指定。

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提高了解篇
年輕代優(yōu)化算法

年輕代內(nèi)存調(diào)整參數(shù)（重要）：

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接下來(lái)深度研究老年代

什么是老年代 和老年代的full gc：

老生代GC策略 – Concurrent Mark-Sweep（CMS算法）
什么是CMS 為什么CMS？
1、每次執(zhí)行Minor GC之后，都會(huì)有部分生命周期較長(zhǎng)的對(duì)象被移入老生代，一段時(shí)間之后，老生代空間也會(huì)被占滿。
2、此時(shí)就需要針對(duì)老生代空間執(zhí)行GC操作，此處我們介紹Concurrent Mark-Sweep（CMS）算法。

CMS算法整個(gè)流程分為6個(gè)階段，其中部分階段會(huì)執(zhí)行 ‘stop-the-world’ 暫停，部分階段會(huì)和應(yīng)用線程一起并發(fā)執(zhí)行：
如圖：

老年代執(zhí)行CMS過(guò)程：

相應(yīng)的，對(duì)于CMS算法，也需要關(guān)注兩點(diǎn)：

1. ‘stop－the－world’暫停時(shí)間也很短暫，耗時(shí)較長(zhǎng)的標(biāo)記和清理都是并發(fā)執(zhí)行的。
2. CMS算法在標(biāo)記清理之后并沒(méi)有重新壓縮分配存活對(duì)象，因此整個(gè)老生代會(huì)產(chǎn)生很多的內(nèi)存碎片。

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提高篇
老年代標(biāo)記清除算法：

老年代標(biāo)記壓縮算法：

老年代內(nèi)存調(diào)整參數(shù)：

永久代調(diào)整參數(shù)：

元空間調(diào)整參數(shù)：

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可用gc方式小結(jié)：

年輕代串行GC（copy）

年輕代并行回收GC

年輕代并行GC

老年代串行GC

老年代并行GC

常用gc策略：

GC調(diào)整策略、

收集器參數(shù)設(shè)置

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G1收集器介紹：

參考鏈接：
http://hbasefly.com/2016/05/21/hbase-gc-1/

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本文路徑：http://muchs.cn/article0/ijoioo.html

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