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jdk1.6中垃圾收集器

圖1展示了1.6中提供的6種作用於不同年代的收集器,兩個收集器之間存在連線的話就說明它們可以搭配使用。在介紹著些收集器之前,我們先明確一個觀點:沒有最好的收集器,也沒有萬能的收集器,只有最合適的收集器。 

1.Serial收集器 
單執行緒收集器,收集時會暫停所有工作執行緒(我們將這件事情稱之為Stop The World,下稱STW),使用複製收集演算法,虛擬機器執行在Client模式時的預設新生代收集器。 

2.ParNew收集器 
ParNew 收集器就是Serial的多執行緒版本,除了使用多條收集執行緒外,其餘行為包括演算法、STW、物件分配規則、回收策略等都與Serial收集器一摸一樣。對 應的這種收集器是虛擬機器執行在Server模式的預設新生代收集器,在單CPU的環境中,ParNew收集器並不會比Serial收集器有更好的效果。 



3.Parallel Scavenge收集器 
Parallel Scavenge收集器(下稱PS收集器)也是一個多執行緒收集器,也是使用複製演算法,但它的物件分配規則與回收策略都與ParNew收集器有所不同,它是 以吞吐量最大化(即GC時間佔總執行時間最小)為目標的收集器實現,它允許較長時間的STW換取總吞吐量最大化。 

4.Serial Old收集器 
Serial Old是單執行緒收集器,使用標記-整理演算法,是老年代的收集器,上面三種都是使用在新生代收集器。 

5.Parallel Old收集器 
老年代版本吞吐量優先收集器,使用多執行緒和標記-整理演算法,JVM 1.6提供,在此之前,新生代使用了PS收集器的話,老年代除Serial Old外別無選擇,因為PS無法與CMS收集器配合工作。 


6.CMS(Concurrent Mark Sweep)收集器 
CMS 是一種以最短停頓時間為目標的收集器,使用CMS並不能達到GC效率最高(總體GC時間最小),但它能儘可能降低GC時服務的停頓時間,這一點對於實時或 者高互動性應用(譬如證券交易)來說至關重要,這類應用對於長時間STW一般是不可容忍的。CMS收集器使用的是標記-清除演算法,也就是說它在執行期間會 產生空間碎片,所以虛擬機器提供了引數開啟CMS收集結束後再進行一次記憶體壓縮。 

附:G1收集器現在只是出於理論研究成果階段,還未投入使用

記憶體分配與回收策略 

垃圾收集器常配置引數:

1.6   JVM垃圾回收機制總結(5) —JDK垃圾收集器的配置命令


以下配置主要針對分代垃圾回收演算法而言。

堆大小設定

年輕代的設定很關鍵

JVM中最大堆大小有三方面限制:相關作業系統的資料模型(32-bt還是64-bit)限制;系統的可用虛擬記憶體限制;系統的可用實體記憶體限制。32位系統下,一般限制在1.5G~2G;64為作業系統對記憶體無限制。在Windows Server 2003 系統,3.5G實體記憶體,JDK5.0下測試,最大可設定為1478m。

典型設定:

java -Xmx3550m -Xms3550m -Xmn2g –Xss128k

-Xmx3550m: 設定JVM最大可用記憶體為3550M。

-Xms3550m: 設定JVM促使記憶體為3550m。此值可以設定與-Xmx相同,以避免每次垃圾回收完成後JVM重新分配記憶體。

-Xmn2g: 設定年輕代大小為2G。整個堆大小=年輕代大小 + 年老代大小 + 持久代大小。持久代一般固定大小為64m,所以增大年輕代後,將會減小年老代大小。此值對系統性能影響較大,Sun官方推薦配置為整個堆的3/8。

-Xss128k: 設定每個執行緒的堆疊大小。JDK5.0以後每個執行緒堆疊大小為1M,以前每個執行緒堆疊大小為 256K。更具應用的執行緒所需記憶體大小進行調整。在相同實體記憶體下,減小這個值能生成更多的執行緒。但是作業系統對一個程序內的執行緒數還是有限制的,不能無限生成,經驗值在3000~5000左右。

java -Xmx3550m -Xms3550m -Xss128k -XX:NewRatio=4 -XX:SurvivorRatio=4 -XX:MaxPermSize=16m -XX:MaxTenuringThreshold=0

-XX:NewRatio=4 :設定年輕代(包括Eden和兩個Survivor區)與年老代的比值(除去持久代)。設定為4,則年輕代與年老代所佔比值為1:4,年輕代佔整個堆疊的1/5

-XX:SurvivorRatio=4 :設定年輕代中Eden區與Survivor區的大小比值。設定為4,則兩個Survivor區與一個Eden區的比值為2:4,一個Survivor區佔整個年輕代的1/6

-XX:MaxPermSize=16m: 設定持久代大小為16m。

-XX:MaxTenuringThreshold=0: 設定垃圾最大年齡。如果設定為0的話,則年輕代物件不經過Survivor區,直接進入年老代。對於年老代比較多的應用,可以提高效率。如果將此值設定為一個較大值,則年輕代物件會在Survivor區進行多次複製,這樣可以增加物件再年輕代的存活時間,增加在年輕代即被回收的概論。

回收器選擇

JVM給了三種選擇:序列收集器、並行收集器、併發收集器 ,但是序列收集器只適用於小資料量的情況,所以這裡的選擇主要針對並行收集器和併發收集器。預設情況下,JDK5.0以前都是使用序列收集器,如果想使用其他收集器需要在啟動時加入相應引數。JDK5.0以後,JVM會根據當前系統配置 進行判斷。

吞吐量優先的並行收集器

如上文所述,並行收集器主要以到達一定的吞吐量為目標,適用於科學技術和後臺處理等。

典型配置:

java -Xmx3800m -Xms3800m -Xmn2g -Xss128k -XX:+UseParallelGC -XX:ParallelGCThreads=20

-XX:+UseParallelGC: 選擇垃圾收集器為並行收集器。此配置僅對年輕代有效。即上述配置下,年輕代使用併發收集,而年老代仍舊使用序列收集。

-XX:ParallelGCThreads=20: 配置並行收集器的執行緒數,即:同時多少個執行緒一起進行垃圾回收。此值最好配置與處理器數目相等。

java -Xmx3550m -Xms3550m -Xmn2g -Xss128k -XX:+UseParallelGC -XX:ParallelGCThreads=20 -XX:+UseParallelOldGC

-XX:+UseParallelOldGC: 配置年老代垃圾收集方式為並行收集。JDK6.0支援對年老代並行收集。

java -Xmx3550m -Xms3550m -Xmn2g -Xss128k -XX:+UseParallelGC  -XX:MaxGCPauseMillis=100

-XX:MaxGCPauseMillis=100 :設定每次年輕代垃圾回收的最長時間,如果無法滿足此時間,JVM會自動調整年輕代大小,以滿足此值。

n java -Xmx3550m -Xms3550m -Xmn2g -Xss128k -XX:+UseParallelGC  -XX:MaxGCPauseMillis=100 -XX:+UseAdaptiveSizePolicy

-XX:+UseAdaptiveSizePolicy :設定此選項後,並行收集器會自動選擇年輕代區大小和相應的Survivor區比例,以達到目標系統規定的最低相應時間或者收集頻率等,此值建議使用並行收集器時,一直開啟。

響應時間優先的併發收集器

如上文所述,併發收集器主要是保證系統的響應時間,減少垃圾收集時的停頓時間。適用於應用伺服器、電信領域等。

典型配置:

java -Xmx3550m -Xms3550m -Xmn2g -Xss128k -XX:ParallelGCThreads=20 -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:+UseParNewGC

-XX:+UseConcMarkSweepGC: 設定年老代為併發收集。測試中配置這個以後,-XX:NewRatio=4的配置失效了,原因不明。所以,此時年輕代大小最好用-Xmn設定。

-XX:+UseParNewGC: 設定年輕代為並行收集。可與CMS收集同時使用。JDK5.0以上,JVM會根據系統配置自行設定,所以無需再設定此值。

java -Xmx3550m -Xms3550m -Xmn2g -Xss128k -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:CMSFullGCsBeforeCompaction=5 -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection

-XX:CMSFullGCsBeforeCompaction: 由於併發收集器不對記憶體空間進行壓縮、整理,所以執行一段時間以後會產生“碎片”,使得執行效率降低。此值設定執行多少次GC以後對記憶體空間進行壓縮、整理。

-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection: 開啟對年老代的壓縮。可能會影響效能,但是可以消除碎片

輔助資訊

JVM提供了大量命令列引數,列印資訊,供除錯使用。主要有以下一些:

-XX:+PrintGC: 輸出形式:[GC 118250K->113543K(130112K), 0.0094143 secs] [Full GC 121376K->10414K(130112K), 0.0650971 secs]

-XX:+PrintGCDetails: 輸出形式:[GC [DefNew: 8614K->781K(9088K), 0.0123035 secs] 118250K->113543K(130112K), 0.0124633 secs] [GC [DefNew: 8614K->8614K(9088K), 0.0000665 secs][Tenured: 112761K->10414K(121024K), 0.0433488 secs] 121376K->10414K(130112K), 0.0436268 secs]

-XX:+PrintGCTimeStamps -XX:+PrintGC: PrintGCTimeStamps可與上面兩個混合使用 
輸出形式:11.851: [GC 98328K->93620K(130112K), 0.0082960 secs]

-XX:+PrintGCApplicationConcurrentTime: 列印每次垃圾回收前,程式未中斷的執行時間。可與上面混合使用。輸出形式:Application time: 0.5291524 seconds

-XX:+PrintGCApplicationStoppedTime: 列印垃圾回收期間程式暫停的時間。可與上面混合使用。輸出形式:Total time for which application threads were stopped: 0.0468229 seconds

-XX:PrintHeapAtGC: 列印GC前後的詳細堆疊資訊。輸出形式:

34.702: [GC {Heap before gc invocations=7:

def new generation   total 55296K, used 52568K [0x1ebd0000, 0x227d0000, 0x227d0000)

eden space 49152K,  99% used [0x1ebd0000, 0x21bce430, 0x21bd0000)

from space 6144K,  55% used [0x221d0000, 0x22527e10, 0x227d0000)

to   space 6144K,   0% used [0x21bd0000, 0x21bd0000, 0x221d0000)

tenured generation   total 69632K, used 2696K [0x227d0000, 0x26bd0000, 0x26bd0000)

the space 69632K,   3% used [0x227d0000, 0x22a720f8, 0x22a72200, 0x26bd0000)

compacting perm gen  total 8192K, used 2898K [0x26bd0000, 0x273d0000, 0x2abd0000)

   the space 8192K,  35% used [0x26bd0000, 0x26ea4ba8, 0x26ea4c00, 0x273d0000)

ro space 8192K,  66% used [0x2abd0000, 0x2b12bcc0, 0x2b12be00, 0x2b3d0000)

rw space 12288K,  46% used [0x2b3d0000, 0x2b972060, 0x2b972200, 0x2bfd0000)

34.735: [DefNew: 52568K->3433K(55296K), 0.0072126 secs] 55264K->6615K(124928K)Heap after gc invocations=8:

def new generation   total 55296K, used 3433K [0x1ebd0000, 0x227d0000, 0x227d0000)

eden space 49152K,   0% used [0x1ebd0000, 0x1ebd0000, 0x21bd0000)

  from space 6144K,  55% used [0x21bd0000, 0x21f2a5e8, 0x221d0000)

  to   space 6144K,   0% used [0x221d0000, 0x221d0000, 0x227d0000)

tenured generation   total 69632K, used 3182K [0x227d0000, 0x26bd0000, 0x26bd0000)

the space 69632K,   4% used [0x227d0000, 0x22aeb958, 0x22aeba00, 0x26bd0000)

compacting perm gen  total 8192K, used 2898K [0x26bd0000, 0x273d0000, 0x2abd0000)

   the space 8192K,  35% used [0x26bd0000, 0x26ea4ba8, 0x26ea4c00, 0x273d0000)

   ro space 8192K,  66% used [0x2abd0000, 0x2b12bcc0, 0x2b12be00, 0x2b3d0000)

   rw space 12288K,  46% used [0x2b3d0000, 0x2b972060, 0x2b972200, 0x2bfd0000)

}

, 0.0757599 secs]

-Xloggc:filename: 與上面幾個配合使用,把相關日誌資訊記錄到檔案以便分析。

常見配置彙總

堆設定

  -Xms: 初始堆大小

  -Xmx: 最大堆大小

  -XX:NewSize=n: 設定年輕代大小

  -XX:NewRatio=n: 設定年輕代和年老代的比值。如:為3,表示年輕代與年老代比值為1:3,年輕代佔整個年輕代年老代和的1/4

  -XX:SurvivorRatio=n: 年輕代中Eden區與兩個Survivor區的比值。注意Survivor區有兩個。如:3,表示Eden:Survivor=3:2,一個Survivor區佔整個年輕代的1/5

  -XX:MaxPermSize=n: 設定持久代大小

收集器設定

  -XX:+UseSerialGC: 設定序列收集器

  -XX:+UseParallelGC: 設定並行收集器

  -XX:+UseParalledlOldGC: 設定並行年老代收集器

  -XX:+UseConcMarkSweepGC: 設定併發收集器

垃圾回收統計資訊

  -XX:+PrintGC

  -XX:+PrintGCDetails

  -XX:+PrintGCTimeStamps

  -Xloggc:filename

並行收集器設定

  -XX:ParallelGCThreads=n :設定並行收集器收集時使用的CPU數。並行收集執行緒數。

  -XX:MaxGCPauseMillis=n :設定並行收集最大暫停時間

  -XX:GCTimeRatio=n :設定垃圾回收時間佔程式執行時間的百分比。公式為1/(1+n)

併發收集器設定

  -XX:+CMSIncrementalMode: 設定為增量模式。適用於單CPU情況。

  -XX:ParallelGCThreads=n: 設定併發收集器年輕代收集方式為並行收集時,使用的CPU數。並行收集執行緒數。

調優總結

年輕代大小選擇

響應時間優先的應用: 儘可能設大,直到接近系統的最低響應時間限制(根據實際情況選擇)。 在此種情況下,年輕代收集發生的頻率也是最小的。同時,減少到達年老代的物件。

吞吐量優先的應用: 儘可能的設定大,可能到達Gbit的程度。因為對響應時間沒有要求,垃圾收集可以並行進行,一般適合8CPU以上的應用。

年老代大小選擇

響應時間優先的應用: 年老代使用併發收集器,所以其大小需要小心設定,一般要考慮併發會話率 和會話持續時間 等一些引數。如果堆設定小了,可以會造成記憶體碎片、高回收頻率以及應用暫停而使用傳統的標記清除方式;如果堆大了,則需要較長的收集時間。最優化的方案,一般需要參考以下資料獲得:

  1. 併發垃圾收集資訊

  2. 持久代併發收集次數

  3. 傳統GC資訊

  4. 花在年輕代和年老代回收上的時間比例

減少年輕代和年老代花費的時間,一般會提高應用的效率

吞吐量優先的應用

一般吞吐量優先的應用都有一個很大的年輕代和一個較小的年老代。原因是,這樣可以儘可能回收掉大部分短期物件,減少中期的物件,而年老代盡存放長期存活物件。

較小堆引起的碎片問題

因為年老代的併發收集器使用標記、清除演算法,所以不會對堆進行壓縮。當收集器回收時,他會把相鄰的空間進行合併,這樣可以分配給較大的物件。但是,當堆空間較小時,執行一段時間以後,就會出現“碎片”,如果併發收集器找不到足夠的空間,那麼併發收集器將會停止,然後使用傳統的標記、清除方式進行回收。如果出現“碎片”,可能需要進行如下配置:

    1. -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection: 使用併發收集器時,開啟對年老代的壓縮。

    2. -XX:CMSFullGCsBeforeCompaction=0: 上面配置開啟的情況下,這裡設定多少次Full GC後,對年老代進行壓縮。