文章目錄

• 1、什么是JVM
• 2、jdk、jre、jvm關(guān)系
• 3、JVM執(zhí)行過(guò)程
• 4、JVM執(zhí)行程序的過(guò)程
• 5、JVM運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)
• • 虛擬機(jī)棧（線程私有）
  • 本地方法棧（線程私有）
  • 程序計(jì)數(shù)器（線程私有）
  • 堆（線程共享）
  • 方法區(qū)（線程共享）
• 6、內(nèi)存分配參數(shù)
• • 大小分配
  • 比例分配
• 7、垃圾回收
• • 算法與思想
  • 分類
  • • 新生代串行收集器 Serial
    • 老年代串行收集器 Serial Old
    • 新生代并行收集器 ParNew
    • 新生代并行回收收集器 Parallel Scavenge
    • 老年代并行回收收集器 Parallel Old
    • CMS收集器
    • G1收集器
• 8、常見(jiàn)調(diào)優(yōu)方法
• 9、其他實(shí)用JVM參數(shù)

1、什么是JVM

（1）JVM即Java Virtual Machine，java虛擬機(jī)。它是一個(gè)虛構(gòu)出來(lái)的機(jī)器，是通過(guò)實(shí)際計(jì)算機(jī)上的仿真模擬各種功能實(shí)現(xiàn)的。
（2）JVM包含了一套字節(jié)碼指令集，一組寄存器、一個(gè)占、一個(gè)垃圾回收堆和一個(gè)存儲(chǔ)方法域。
（3）JVM支持java程序跨平臺(tái)。因?yàn)樗帘瘟伺c具體操作系統(tǒng)平臺(tái)相關(guān)信息，使我們的Java程序只需要生成在Java虛擬機(jī)上運(yùn)行的目標(biāo)代碼(字節(jié)碼)，就可以在多種平臺(tái)上運(yùn)行。

JVM在執(zhí)行字節(jié)碼時(shí)，實(shí)際上最終還是把字節(jié)碼解釋成具體平臺(tái)上的機(jī)器指令來(lái)執(zhí)行。

2、jdk、jre、jvm關(guān)系

（1）JRE(Java Runtime Environment)，也就是java平臺(tái)。所有的java程序都要在JRE環(huán)境下才能運(yùn)行。
（2）JDK(Java Development Kit)，是開(kāi)發(fā)者用來(lái)編譯、調(diào)試程序用的開(kāi)發(fā)包。JDK也是JAVA程序需要在JRE上運(yùn)行。
（3）JVM(Java Virtual Machine)，是JRE的一部分。它是一個(gè)虛構(gòu)出來(lái)的計(jì)算機(jī)，是通過(guò)在實(shí)際的計(jì)算機(jī)上仿真模擬各種計(jì)算機(jī)功能來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

JVM有自己完善的硬件架構(gòu)，如處理器、堆棧、寄存器等，還具有相應(yīng)的指令系統(tǒng)。
Java語(yǔ)言最重要的特點(diǎn)就是跨平臺(tái)運(yùn)行。使用JVM就是為了支持與操作系統(tǒng)無(wú)關(guān)，實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)。

3、JVM執(zhí)行過(guò)程

（1）jvm是java的核心和基礎(chǔ)，在java編譯器和os平臺(tái)之間的虛擬處理器，可在上面執(zhí)行字節(jié)碼程序。
（2）java編譯器只要面向jvm，生成jvm能理解的字節(jié)碼文件。java源文件經(jīng)編譯成字節(jié)碼程序，通過(guò)jvm將每條指令翻譯成不同的機(jī)器碼，通過(guò)特定平臺(tái)運(yùn)行。

4、JVM執(zhí)行程序的過(guò)程

第一步：程序員寫(xiě)出各種java文件 通過(guò)編譯器編譯成class字節(jié)碼文件

第二步：然后我們通過(guò)tomcat 或者java -jar的形式在linux或windows上運(yùn)行

第三步：前提安裝了jdk 我們的jar或war程序就整體是一個(gè)jvm，在運(yùn)行時(shí)會(huì)首先去讓最頂層的父層 啟動(dòng)類加載器（BootStrap ClassLoader）去java的lib包下加載核心類庫(kù)。然后通過(guò) Extension ClassLoader 擴(kuò)展類加載器 在lib/ext下加載擴(kuò)展類 ，再然后通過(guò)Application ClassLoader應(yīng)用程序類加載器 加載我們自己的java程序中的class字節(jié)碼文件 。。。。。其中加載過(guò)程中會(huì)有雙親委派機(jī)制，就是當(dāng)前應(yīng)用程序類加載器向上層父級(jí)擴(kuò)展類中找尋是否該類應(yīng)由其執(zhí)行，擴(kuò)展類加載器在向上。到達(dá)啟動(dòng)類加載器去核心類庫(kù)中找尋是否是自己的類。如果是則有自己進(jìn)行類加載進(jìn)jvm內(nèi)存方法區(qū)中。如果沒(méi)有則再向下進(jìn)行委派。直到找到是屬于各級(jí)加載器自己的類。如果每一層都沒(méi)有。那么由發(fā)起方自己去執(zhí)行該類（類加載進(jìn)方法區(qū)）

第四部：如果我們是通過(guò)tomcat加載的話。tomcat會(huì)將應(yīng)用程序解析，驗(yàn)證，通過(guò)自定義類加載加載如tomcat自己的jvm方法區(qū)。

第五步：放入方法區(qū)的class類會(huì)被字節(jié)碼引擎執(zhí)行字節(jié)碼指令進(jìn)行各種操作（讀寫(xiě)），過(guò)程中會(huì)有程序計(jì)數(shù)器來(lái)記錄指令執(zhí)行的位置。

第六步：執(zhí)行過(guò)程從各個(gè)方法也就是線程執(zhí)行起始，該對(duì)象在建立的時(shí)候會(huì)被放入堆內(nèi)存中。

第七步：初始化的對(duì)象 都會(huì)有自己的成員變量，賦完默認(rèn)值，會(huì)將成員變量進(jìn)行壓棧，進(jìn)入java虛擬機(jī)棧中成為棧幀。并且每一個(gè)成員變量都在棧內(nèi)存中指向堆內(nèi)存的對(duì)象。堆棧相互關(guān)聯(lián)。

第八步：垃圾回收時(shí)刻監(jiān)測(cè)堆內(nèi)存中是否有未被棧內(nèi)存中成員變量指向的對(duì)象。如果有，則進(jìn)行垃圾回收。

第九步：而在方法去的類和棧中的棧幀什么時(shí)候被回收呢？首先該類所有的實(shí)例化對(duì)象都在堆內(nèi)存中被回收。其次加載該類的類加載器已經(jīng)被回收，最后對(duì)該類的class文件沒(méi)有任何堆內(nèi)存的線程或線程中變量引用。這三種情況全部滿足，棧和方法區(qū)的線程和類都全部被回收了。

5、JVM運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)

從圖來(lái)看，我們可以把Java內(nèi)存區(qū)分為堆內(nèi)存（Heap）和棧內(nèi)存（Stack）。雖然這種分法比較粗糙，實(shí)際上要復(fù)雜的多，不過(guò)初學(xué)者來(lái)說(shuō)這是我們最關(guān)注的的兩塊區(qū)域。

總內(nèi)存=堆內(nèi)存(Xmx)+方法區(qū)內(nèi)存(MaxPermSize)+棧內(nèi)存(Xss)*線程數(shù)+直接內(nèi)存(MaxDirectMemorySize,堆外)+虛擬機(jī)內(nèi)存

虛擬機(jī)棧（線程私有）

（1）Java棧中存放的是一個(gè)個(gè)的棧幀，每個(gè)棧幀對(duì)應(yīng)一個(gè)被調(diào)用的方法，在棧幀中包括局部變量表(Local Variables)、操作數(shù)棧(Operand Stack)

（2）指向當(dāng)前方法所屬的類的運(yùn)行時(shí)常量池（運(yùn)行時(shí)常量池的概念在方法區(qū)部分會(huì)談到）的引用(Reference to runtime constant pool)

（3）方法返回地址(Return Address)和一些額外的附加信息。當(dāng)線程執(zhí)行一個(gè)方法時(shí)，就會(huì)隨之創(chuàng)建一個(gè)對(duì)應(yīng)的棧幀，并將建立的棧幀壓棧。當(dāng)方法執(zhí)行完畢之后，便會(huì)將棧幀出棧。

這塊區(qū)域存在兩種異常情況：
（1）如果線程請(qǐng)求的棧深度大于虛擬機(jī)允許的深度，拋出StackOverflowError異常；
（2）如果虛擬機(jī)棧可以動(dòng)態(tài)擴(kuò)展，且擴(kuò)展時(shí)無(wú)法申請(qǐng)到足夠的內(nèi)存時(shí)會(huì)拋出OutOfMemoryError異常。

在這里也說(shuō)一個(gè)題外話，由于每個(gè)方法從進(jìn)入到返回對(duì)應(yīng)著棧幀的壓入和彈出，這個(gè)過(guò)程需要耗費(fèi)一定的時(shí)間和資源，所以也意味著代碼中調(diào)用的方法越多，執(zhí)行效率也會(huì)越低。所以拆分方法的也不是越多越好的。

本地方法棧（線程私有）

本地方法棧和Java虛擬機(jī)棧的功能很相似，Java虛擬機(jī)棧用于管理Java函數(shù)的調(diào)用，而本地方法棧用于管理Native方法的調(diào)用。本地方法并不是用Java實(shí)現(xiàn)的，而是使用C實(shí)現(xiàn)的。在HotSpot虛擬機(jī)中，不區(qū)分本地方法棧和虛擬機(jī)棧，因此和虛擬機(jī)棧一樣，它也會(huì)拋出StackOverFlowError和OutOfMemoryError

程序計(jì)數(shù)器（線程私有）

（1）由于在JVM中，多線程是通過(guò)線程輪流切換來(lái)獲得CPU執(zhí)行時(shí)間的.
（2）在任一具體時(shí)刻，一個(gè)CPU的內(nèi)核只會(huì)執(zhí)行一條線程中的指令
（3）為了能夠使得每個(gè)線程都在線程切換后能夠恢復(fù)在切　換之前的程序執(zhí)行位置，每個(gè)線程都需要有自己獨(dú)立的程序計(jì)數(shù)器，并且不能互相被干擾

程序計(jì)數(shù)器是每個(gè)線程所私有的，由于程序計(jì)數(shù)器中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)所占空間的大小不會(huì)隨程序的執(zhí)行而發(fā)生改變，因此，對(duì)于程序計(jì)數(shù)器是不會(huì)發(fā)生內(nèi)存溢出現(xiàn)象(OutOfMemory)的。

堆（線程共享）

（1）Java堆可以說(shuō)是Java運(yùn)行時(shí)內(nèi)存中最重要的部分，是被所有線程共享的一塊區(qū)域幾乎所有的對(duì)象和數(shù)組都是在堆空間中分配空間的，但是隨著JIT編譯器的發(fā)展與逃逸分析技術(shù)逐漸成熟，棧上分配、標(biāo)量替換優(yōu)化技術(shù)導(dǎo)致一些微妙的變化，所有對(duì)象堆上分配也漸漸變得不那么”絕對(duì)”了。
（2）Java堆分為新生代和老年代兩個(gè)部分，新生代又可進(jìn)一步分為eden、Survivor space0(from space)和survivor space1(to space)。eden意為伊甸園，即對(duì)象的出生地，s0和s1為survivor空間，可意為幸存者，如果幸存者的對(duì)象到了指定年齡仍未被回收，則有機(jī)會(huì)進(jìn)入老年代(tenured)。

默認(rèn)值：
老年代：2/3的堆空間
年輕代：1/3的堆空間
eden區(qū)：8/10 的年輕代
survivor0: 1/10 的年輕代
survivor1:1/10的年輕代

方法區(qū)（線程共享）

（1）被所有方法線程共享的一塊內(nèi)存區(qū)域。
（2）用于存儲(chǔ)已經(jīng)被虛擬機(jī)加載的類信息，常量，靜態(tài)變量等。
（3）這個(gè)區(qū)域的內(nèi)存回收目標(biāo)主要針對(duì)常量池的回收和堆類型的卸載。

在JDK1.8之前HotSpot的實(shí)現(xiàn)中是用永久代實(shí)現(xiàn)的，雖然叫永久代但同樣也是可以被GC回收的，只是對(duì)于GC的表現(xiàn)也和堆空間略有不同，通常對(duì)永久代GC的回收從兩個(gè)方面分析，一是GC對(duì)永久代常量池的回收，二是永久代對(duì)類元數(shù)據(jù)的回收(需要虛擬機(jī)確認(rèn)該類的所有實(shí)例已被回收并不會(huì)再被使用，并且加載該類的ClassLoader已經(jīng)被回收，GC就有可能回收該類型)；而在JDK1.8之后永久代被拋棄，使用元空間。

6、內(nèi)存分配參數(shù)

大小分配

最大堆內(nèi)存：-Xmx，指新生代和老年代的大小之和的最大值

最小堆內(nèi)存：-Xms，Java應(yīng)用程序運(yùn)行時(shí)，首先會(huì)被分配的內(nèi)存大小，無(wú)法滿足時(shí)會(huì)向操作系統(tǒng)申請(qǐng)更多的內(nèi)存。JVM會(huì)試圖將系統(tǒng)內(nèi)存盡可能限制在-Xms中，因此當(dāng)內(nèi)存實(shí)際使用量觸及-Xms指定大小時(shí)，會(huì)觸發(fā)Full GC，因此把-Xms設(shè)置為-Xmx時(shí)，可以在系統(tǒng)運(yùn)行初期減少GC次數(shù)和耗時(shí)

新生代：-Xmn，設(shè)置新生代的大小會(huì)影響老年代的大小，這個(gè)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能與GC有很大的影響。一般新生代設(shè)置為整個(gè)堆內(nèi)存空間的1/4到1/3左右。在HotSpot中，可以用-XX:NewSize和-XX:MaxNewSize分別設(shè)置新生代初始值和最大值，但是一般用-Xmn統(tǒng)一設(shè)置就足夠了

永久代：-XX:PermSize和-XX:MaxPermSize，在JDK1.8之前，可以分別設(shè)置永久代的初始大小和最大值

元空間：-XX:MetaspaceSize和-XX:MaxMetaspaceSize，在JDK1.8之后使用元空間，元空間的大小僅受本地內(nèi)存限制，但可以分別設(shè)置元空間的初始大小和最大值(默認(rèn)沒(méi)有限制)

每個(gè)線程堆棧：-Xss，在線程中進(jìn)行局部變量分配，函數(shù)調(diào)用時(shí)都需要在棧中開(kāi)辟空間。如果棧的空間分配太小，那線程運(yùn)行中可能沒(méi)有足夠空間分配局部變量或達(dá)不到足夠的深度導(dǎo)致異常退出；如果棧空間過(guò)大，那么開(kāi)設(shè)線程所需的內(nèi)存成本上升，系統(tǒng)所能支持的線程總數(shù)也會(huì)下降

Direct內(nèi)存：-XX:MaxDirectMemorySize，javaNIO中通過(guò)Direct內(nèi)存來(lái)提高性能，這個(gè)區(qū)域的大小默認(rèn)是64M，在適當(dāng)?shù)膱?chǎng)景可以設(shè)置大一些

比例分配

新生代：-XX:SurvivorRatio，用于設(shè)置新生代中，eden空間和s0空間的比例關(guān)系，其中s0與s1空間大小是相同的，只能也是一樣的，并在MinorGC之后會(huì)互換角色，因此值為eden/s0 = eden/s1
新生代與老年代：-XX:NewRatio，用來(lái)設(shè)置老年代/新生代之間的比例

survivior使用率：-XX:TargetSurvivorRatio，設(shè)置survivior區(qū)的可使用率，當(dāng)使用率達(dá)到這個(gè)數(shù)值時(shí)，會(huì)將對(duì)象送入老年代

新生代存活次數(shù)：-XX:MaxTenuringThreshold，在新生代中對(duì)象存活次數(shù)(經(jīng)過(guò)Minor GC的次數(shù))后仍然存活，就會(huì)晉升到老年代

直接進(jìn)入老年代：-XX:PretenureSizeThreshold，設(shè)置大對(duì)象直接進(jìn)入老年代的閾值，當(dāng)對(duì)象的大小超過(guò)這個(gè)值時(shí)直接在老年代分配

堆空閑比例：-XX:MinHeapFreeRatio與-XX:MaxHeapFreeRatio，設(shè)置堆空間的對(duì)最小/最大空閑比例。當(dāng)堆空間的空閑內(nèi)存大于/小于對(duì)應(yīng)值時(shí)，JVM便會(huì)擴(kuò)展/壓縮堆空間大小

元空間空閑比例：-XX:MinMetaspaceFreeRatio與-XX:MaxMetaspaceFreeRatio，設(shè)置最小/最大的Metaspace剩余空間容量的百分比，Metaspace GC之后，用來(lái)控制擴(kuò)展/壓縮元空間大小

可以使用-XX:PrintGCDetails來(lái)打印出堆的實(shí)際大小

7、垃圾回收

算法與思想

引用計(jì)數(shù)法：最經(jīng)典也是最古老的一種垃圾收集方法。引用計(jì)數(shù)器，只需要為每個(gè)對(duì)象配備一個(gè)整形的計(jì)數(shù)器即可，但是引用計(jì)數(shù)器有個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題，即無(wú)法處理循環(huán)引用問(wèn)題。因此在Java的垃圾回收器中沒(méi)有使用這種算法

標(biāo)記-清除算法(Mark-Sweep)：是現(xiàn)代垃圾回收算法的思想基礎(chǔ)。將垃圾回收分為兩個(gè)階段，標(biāo)記階段和清除階段。一種可行的實(shí)現(xiàn)是，在標(biāo)記階段通過(guò)根節(jié)點(diǎn)標(biāo)記所有從根節(jié)點(diǎn)開(kāi)始可達(dá)的對(duì)象，然后在清除節(jié)點(diǎn)清除所有未被標(biāo)記的垃圾對(duì)象。標(biāo)記-清除算法可能產(chǎn)生的最大問(wèn)題就是空間碎片，因?yàn)榛厥蘸蟮目臻g是不連續(xù)的

復(fù)制算法(Copying)：與標(biāo)記-清除算法相比，復(fù)制算法是一種相對(duì)高效的回收方法。核心思想是將原有的內(nèi)存空間分為兩塊，每次只使用一塊，在垃圾回收時(shí)，將正在使用的內(nèi)存中的存活對(duì)象復(fù)制到未使用的內(nèi)存中，之后清除正在使用的內(nèi)存塊的所有對(duì)象，交換兩個(gè)內(nèi)存的角色，完成垃圾回收。如果系統(tǒng)中垃圾對(duì)象多，復(fù)制算法需要復(fù)制的對(duì)象數(shù)量不會(huì)太多，又由于對(duì)象被復(fù)制到新的內(nèi)存空間，所以確保沒(méi)有碎片。但是復(fù)制算法缺點(diǎn)是將系統(tǒng)內(nèi)存折半，因此單純的復(fù)制算法難以讓人接受

在Java的新生代串行垃圾回收期中，使用了復(fù)制算法的思想，將新生代分為eden空間、from空間和to空間3個(gè)部分。其中from和to空間可以視為用于復(fù)制的兩塊大小相同、地位相等且可角色互換的空間塊。復(fù)制算法比較適合新生代，因?yàn)樵谛律?#xff0c;垃圾對(duì)象通常會(huì)多于存活對(duì)象，復(fù)制算法的效果會(huì)比較好

標(biāo)記-壓縮算法(Mark-Compact)：復(fù)制算法的高效建立在存活對(duì)象少、垃圾對(duì)象多的場(chǎng)景下，因此適合年輕代。但是對(duì)于老年代，更常見(jiàn)的是大部分對(duì)象都是存活對(duì)象，因此基于這種特性，需要使用新的算法。標(biāo)記-壓縮算法在標(biāo)記-清除的基礎(chǔ)上做了一些優(yōu)化。與標(biāo)記-清除一樣從根節(jié)點(diǎn)開(kāi)始對(duì)所有可達(dá)對(duì)象做一次標(biāo)記，但是之后清理未標(biāo)記對(duì)象時(shí)，將存活對(duì)象壓縮到內(nèi)存的一端，然后清理邊界外的所有空間。這種方法既避免碎片的產(chǎn)生，又不需要兩塊相同的內(nèi)存空間，因此性價(jià)比較高

增量算法(Incremental Collecting)：對(duì)大部分垃圾回收算法來(lái)說(shuō)，在回收過(guò)程應(yīng)用程序都處于stop the world狀態(tài)，所有線程都會(huì)掛起，暫停一切正常工作等待垃圾回收完成。如果回收時(shí)間很長(zhǎng)就會(huì)嚴(yán)重影響用戶體驗(yàn)和系統(tǒng)穩(wěn)定性。增量算法的基本思想是，如果一次性將所有垃圾進(jìn)行處理，需要造成系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間停頓，那么就可以讓垃圾回收線程和應(yīng)用程序線程交替執(zhí)行。每次垃圾收集線程只收集一小塊的內(nèi)存空間，然后切換到應(yīng)用程序線程，如此反復(fù)直到垃圾收集完成。這種方式下，能間斷性地執(zhí)行應(yīng)用程序代碼，所以能減少系統(tǒng)停頓時(shí)間，但是由于線程切換和上下文轉(zhuǎn)換的消耗，會(huì)使得垃圾回收總成本上升，造成系統(tǒng)吞吐量下降

分代(Generational Collecting)：所有的算法都無(wú)法完全替代其他算法，都具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，因此根據(jù)垃圾回收對(duì)象的特性，使用合適的算法才是明智之舉。分代就是基于這種思想，將內(nèi)存區(qū)間根據(jù)對(duì)象的特點(diǎn)分成幾塊，根據(jù)每塊內(nèi)存的特點(diǎn)選擇不同的回收算法，提高回收效率。幾乎所有的垃圾回收器都區(qū)分年輕代和老年代

分區(qū)算法(Region)：分代算法是按照對(duì)象的生命周期長(zhǎng)短劃分成兩個(gè)部分，分區(qū)算法是將整個(gè)堆空間劃分為連續(xù)的不同小區(qū)間，每個(gè)小區(qū)間都獨(dú)立使用，獨(dú)立回收。這種算法的好處是可以控制一次回收多少個(gè)小區(qū)間，一般來(lái)說(shuō)堆空間越大，相同條件下一次GC所需的時(shí)間就越長(zhǎng)，那么每次合理回收若干個(gè)小區(qū)塊，從而可以減少一次GC所產(chǎn)生的停頓

分類

按線程數(shù)分，可以分為串行垃圾回收器和并行垃圾回收器；按工作模式分，可以分為并發(fā)式垃圾回收器和獨(dú)占式垃圾回收器；按碎片處理方式，可以分為壓縮式垃圾回收器和非壓縮式垃圾回收器；按工作的內(nèi)存區(qū)間，可以分為新生代垃圾回收器和年老代垃圾回收器

評(píng)價(jià)指標(biāo)：
1、吞吐量：指在應(yīng)用程序的生命周期內(nèi)，應(yīng)用程序所花費(fèi)的時(shí)間和系統(tǒng)總運(yùn)行時(shí)間(應(yīng)用耗時(shí)+GC耗時(shí))的比值
2、垃圾回收器負(fù)載：與吞吐量相反，是垃圾回收器耗時(shí)與系統(tǒng)運(yùn)行總時(shí)間的比值
3、停頓時(shí)間：指垃圾回收器正在運(yùn)行時(shí)，應(yīng)用程序的暫停時(shí)間
4、垃圾回收頻率：指垃圾回收器多長(zhǎng)時(shí)間會(huì)運(yùn)行一次
5、反應(yīng)時(shí)間：指當(dāng)一個(gè)對(duì)象成為垃圾后，多長(zhǎng)時(shí)間它所占用的內(nèi)存會(huì)被釋放
6、堆分配：不同垃圾回收器對(duì)堆內(nèi)存的分配方式可能不同，一個(gè)良好的垃圾回收期需要有一個(gè)合理的堆內(nèi)存區(qū)間劃分

新生代串行收集器 Serial

是最古老的一種，也是JDK最基本的垃圾收集器之一。主要有兩個(gè)特點(diǎn)：第一，它僅僅使用單線程進(jìn)行垃圾回收；第二，它是獨(dú)占式的垃圾回收。因此垃圾收集器運(yùn)行時(shí)，應(yīng)用所有線程都停止工作進(jìn)行等待。雖然如此，但是串行收集器是一個(gè)成熟、經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間考驗(yàn)的極為高效的收集器。新生代串行收集器使用復(fù)制算法，實(shí)現(xiàn)相對(duì)簡(jiǎn)單，邏輯處理高效，而且沒(méi)有線程切換的開(kāi)銷，在諸如單CPU或較小應(yīng)用內(nèi)存等硬件的平臺(tái)，它的性能可以超過(guò)并行回收器和并發(fā)回收器

-XX:+UseSerialGC，指定使用新生代串行收集器和年老代串行收集器。當(dāng)JVM在Client模式下時(shí)，它是默認(rèn)的垃圾收集器

老年代串行收集器 Serial Old

采用的是標(biāo)記-壓縮算法，和新生代串行收集器一樣，是串行的、獨(dú)占式的垃圾回收器。由于老年代垃圾回收器通常比新生代垃圾回收器使用更長(zhǎng)的時(shí)間，因此在堆空間較大的應(yīng)用中，一旦老年串行收集器啟動(dòng)，應(yīng)用程序?qū)?huì)因此停頓幾秒甚至更長(zhǎng)。雖然如此，作為老牌的垃圾回收器，老年代串行收集器可以和多種新生代回收器配合使用，同時(shí)它也作為CMS回收器的備用回收器

-XX:+UseSerialGC，新生代、老年代都使用串行回收器
-XX:+UseParNewGC，新生代使用并行收集器，老年代使用串行收集器
-XX:+UseParallelGC，新生代使用并行回收收集器，老年代使用串行收集器

新生代并行收集器 ParNew

并行收集器是工作在新生代的垃圾收集器，它只是簡(jiǎn)單地將串行回收器多線程化，它的回收策略、算法以及參數(shù)和串行回收器一樣，并行回收器也是獨(dú)占式的回收器。但由于多線程進(jìn)行垃圾回收，因此在并發(fā)能力較強(qiáng)的CPU上，暫停時(shí)間短于串行回收器

-XX:ParallelGCThreads，指定工作時(shí)的線程數(shù)量，一般與CPU數(shù)量相當(dāng)
-XX:+UseParNewGC，新生代使用并行收集器，老年代使用串行收集器
-XX:+UseConcMarkSweepGC，新生代使用并行收集器，老年代使用CMS

新生代并行回收收集器 Parallel Scavenge

新生代并行回收器也是使用復(fù)制算法的收集器，表面上和并行收集器一樣，都是多線程、獨(dú)占式的收集器。但是它有一個(gè)重要的特點(diǎn)，就是它非常關(guān)注系統(tǒng)的吞吐量。除此之外，并行回收收集器與并行收集器另一個(gè)不同之處在于，它還支持一種自適應(yīng)的GC調(diào)節(jié)策略，這種模式下，新生代的大小、eden和survivor的比例、晉升老年代的對(duì)象年齡等參數(shù)都會(huì)被自動(dòng)調(diào)整，已達(dá)到堆大小、吞吐量和停頓時(shí)間的平衡點(diǎn)，在手動(dòng)調(diào)優(yōu)比較難的場(chǎng)合可以使用這種自適應(yīng)的方式

-XX:+UseParallelGC，新生代使用并行回收收集器，老年代使用串行收集器
-XX:+UseParallelOldGC，新生代和老年代都使用并行回收收集器
-XX:MaxGCPauseMillis，設(shè)置最大垃圾收集停頓時(shí)間，值為大于0的整數(shù)。收集器在工作時(shí)，會(huì)調(diào)整Java堆大小或其他參數(shù)，盡可能把停頓時(shí)間控制在范圍內(nèi)。如果把值設(shè)置過(guò)小，可能JVM會(huì)使用很小的堆(小堆回收更快)，這將導(dǎo)致垃圾回收變得頻繁，反而增加總時(shí)間，降低吞吐量
-XX:GCTimeRatio，設(shè)置吞吐量大小，值是0~100之間的整數(shù)
-XX:+UseAdaptiveSizePolicy，打開(kāi)自適應(yīng)GC策略

老年代并行回收收集器 Parallel Old

老年代并行回收收集器也是一種多線程并發(fā)的收集器，和新生代并行回收收集器一樣，也是一種關(guān)注吞吐量的收集器。老年代并行回收收集器使用標(biāo)記-壓縮算法

-XX:+UseParallelOldGC，新生代和老年代都使用并行回收收集器

CMS收集器

與并行回收收集器不同，CMS收集器主要關(guān)注系統(tǒng)停頓時(shí)間，是一種以獲取最短回收停頓時(shí)間為目標(biāo)的收集器。是Concurrent Mark Sweep的縮寫(xiě)，意為并發(fā)標(biāo)記清除，因此它使用的是標(biāo)記-清除算法，同時(shí)也是一個(gè)使用多線程并行回收的垃圾收集器。只會(huì)回收老年代和永久帶(1.8開(kāi)始為元數(shù)據(jù)區(qū)，需要設(shè)置CMSClassUnloadingEnabled)，不會(huì)收集年輕代。CMS收集器的工作過(guò)程略顯復(fù)雜，主要步驟有：初始標(biāo)記、并發(fā)標(biāo)記、重新標(biāo)記、并發(fā)清除和并發(fā)重置(回收完成后重新初始化CMS數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù))。其中初始標(biāo)記和重新標(biāo)記是獨(dú)占系統(tǒng)資源的，而并發(fā)標(biāo)記、并發(fā)清除和并發(fā)重置是可以和用戶線程一起并發(fā)執(zhí)行的。因此不算是獨(dú)占式的，可以在應(yīng)用程序運(yùn)行過(guò)程中進(jìn)行垃圾回收

-XX:+UseConcMarkSweepGC，使用CMS收集器
-XX:ParallelGCThreads，設(shè)置CMS的線程數(shù)量
-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction，設(shè)置老年代使用率回收閾值，因?yàn)镃MS回收時(shí)，應(yīng)用持續(xù)工作，因此會(huì)有新的垃圾產(chǎn)生，而這些垃圾在CMS回收過(guò)程中無(wú)法清除，因此CMS回收過(guò)程中還需要保證有足夠的內(nèi)存可用，這樣就不等待堆內(nèi)存飽和再進(jìn)行回收，而是當(dāng)堆內(nèi)存使用率達(dá)到某一閾值后就進(jìn)行回收
-XX:UseCMSCompactAtFullCollection，開(kāi)關(guān)使CMS在垃圾收集完成后，進(jìn)行一次內(nèi)存碎片整理，內(nèi)存碎片整理不是并發(fā)進(jìn)行的
-XX:CMSFullGCsBeforeCompaction，指定進(jìn)行多少次CMS回收后進(jìn)行一次內(nèi)存壓縮

G1收集器

是目前最新的垃圾回收器，目標(biāo)是作為一款服務(wù)端的垃圾收集器，因此在吞吐量和停頓控制上，預(yù)期要優(yōu)于CMS收集器。與CMS相比，G收集器是基于標(biāo)記-壓縮算法的，因此不會(huì)產(chǎn)生空間碎片，G1收集器還可以進(jìn)行非常精確的停頓控制。G1能充分利用CPU、多核環(huán)境下的硬件優(yōu)勢(shì)，使用多個(gè)CPU（CPU或者CPU核心）來(lái)縮短stop-The-World停頓時(shí)間。部分其他收集器原本需要停頓Java線程執(zhí)行的GC動(dòng)作，G1收集器仍然可以通過(guò)并發(fā)的方式讓java程序繼續(xù)執(zhí)行。雖然G1可以不需要其他收集器配合就能獨(dú)立管理整個(gè)GC堆，但是還是保留了分代的概念。降低停頓時(shí)間是G1和CMS共同的關(guān)注點(diǎn)，但G1除了追求低停頓外，還能建立可預(yù)測(cè)的停頓時(shí)間模型，能讓使用者明確指定在一個(gè)長(zhǎng)度為M毫秒的時(shí)間片段內(nèi)。G1的運(yùn)行步驟有1、初始標(biāo)記；2、并發(fā)標(biāo)記；3、最終標(biāo)記；4、篩選回收

-XX:+UseG1GC，啟用G1回收器
-XX:+UnlockExperimentalVMOptions，允許使用實(shí)驗(yàn)性參數(shù)
-XX:GCPauseIntervalMillis，設(shè)置停頓間隔時(shí)間
-XX:MaxGCPauseMillis，設(shè)置最大垃圾收集停頓時(shí)間

8、常見(jiàn)調(diào)優(yōu)方法

將新對(duì)象預(yù)留在新生代：由于Full GC的成本要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于Minor GC，因此盡可能將對(duì)象分配在新生代是一項(xiàng)明智的做法。雖然大部分情況下，JVM會(huì)嘗試在eden區(qū)分配對(duì)象，但是由于空間緊張等問(wèn)題，很可能不得不將部分年輕代對(duì)象提前先老年代壓縮。因此在JVM參數(shù)調(diào)優(yōu)時(shí)，可以為應(yīng)用分配一個(gè)合理的新生代空間，最大限度避免新對(duì)象直接進(jìn)入老年代的情況

-Xmn，-XX:NewRatio，-XX:SurvivorRatio

大對(duì)象進(jìn)入老年代：大部分情況下將對(duì)象分配到新生代是合理的，但是對(duì)于大對(duì)象，很可能擾亂新生代GC，并破壞新生代原有的對(duì)象結(jié)構(gòu)。因?yàn)閲L試在新生代分配大對(duì)象，可能導(dǎo)致空間不足，JVM不得不將新生代中的年輕對(duì)象移動(dòng)到年老代。因?yàn)榇髮?duì)象占用空間大，所以可能需要移動(dòng)大量小的年輕對(duì)象進(jìn)入老年代，這對(duì)GC來(lái)說(shuō)是相當(dāng)不利的。但是如果大對(duì)象是個(gè)短命的對(duì)象，這種情況出現(xiàn)比較頻繁，那對(duì)GC也是一種災(zāi)難，擾亂了分代內(nèi)存回收的思想，因此應(yīng)該盡可能避免使用短命的大對(duì)象

-XX:PretenureSizeThreshold

設(shè)置對(duì)象進(jìn)入老年代的年齡：對(duì)象在eden區(qū)經(jīng)過(guò)一次GC后還存活，就移到survivior區(qū)并年齡加1，直到達(dá)到閾值進(jìn)入老年代。默認(rèn)值是15，但不意味著必須要達(dá)到這個(gè)年齡才能進(jìn)入老年代。實(shí)際上，對(duì)象實(shí)際進(jìn)入老年代的年齡是虛擬機(jī)在運(yùn)行時(shí)根據(jù)內(nèi)存使用情況動(dòng)態(tài)計(jì)算的，參數(shù)只是可以指定閾值年齡的最大值，即實(shí)際晉升年齡取閾值與動(dòng)態(tài)計(jì)算年齡中的最小值

-XX:MaxTenuringThreshold

穩(wěn)定與震蕩堆大小：穩(wěn)定的堆大小對(duì)垃圾回收是有利的，獲得穩(wěn)定堆大小的方式就是將-Xms和-Xmx設(shè)為大小一致。這樣運(yùn)行時(shí)堆大小恒定，穩(wěn)定的堆空間可以減少GC次數(shù)。但是不穩(wěn)定的堆也并不是毫無(wú)用處，穩(wěn)定的堆雖然減少GC次數(shù)，但是也可能增加每次GC的時(shí)間。當(dāng)系統(tǒng)不需要大內(nèi)存時(shí)，讓堆大小在一個(gè)區(qū)間中震蕩，壓縮堆空間，使GC應(yīng)對(duì)一個(gè)較小的堆，可以加快單次GC速度

-XX:MinHeapFreeRatio，-XX:MaxHeapFreeRatio

吞吐量?jī)?yōu)先案例：-Xms與-Xmx一致，使用-XX:+UseParallelGC新生代使用并行回收收集器并設(shè)置線程數(shù)，-XX:UseParallelOldGC老年代也使用并行回收收集器

使用大頁(yè)案例：-XX:LargePageSizeInBytes設(shè)置大頁(yè)的大小，使用大的內(nèi)存分頁(yè)可以增強(qiáng)CPU的內(nèi)存尋址能力，從而提高系統(tǒng)性能

降低停頓案例：首先考慮使用關(guān)注系統(tǒng)停頓時(shí)間的CMS回收器，其次考慮減少Full GC次數(shù)，應(yīng)盡可能將對(duì)象預(yù)留在新生代

9、其他實(shí)用JVM參數(shù)

JIT編譯參數(shù)，JVM的JIT編譯器，可以在運(yùn)行時(shí)將字節(jié)碼編譯為本地代碼，從而提高函數(shù)的執(zhí)行效率，JIT編譯會(huì)花費(fèi)一定時(shí)間，但未來(lái)運(yùn)行中這些時(shí)間會(huì)被賺回來(lái)

-XX:CompileThreshold，JIT編譯閾值，當(dāng)函數(shù)調(diào)用次數(shù)超過(guò)該值，JIT就將字節(jié)碼編譯為本地機(jī)器碼。在Client模式默認(rèn)1500，Server模式下默認(rèn)10000 -XX:+CITime，打印JIT編譯的耗時(shí) -XX:+PrintCompilation，打印JIT編譯的信息

堆快照

-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError，將當(dāng)前的堆信息保存到文件中，對(duì)于排查問(wèn)題是很有幫助的 -XX:HeapDumpPath，指定堆快照保存位置

取得GC信息

-verbose:gc或-XX:+PrintGC，獲取簡(jiǎn)要的GC信息 -XX:+PrintGCDetails，獲取詳細(xì)GC信息

類和對(duì)象跟蹤

-XX:+TraceClassLoading，跟蹤類加載信息 -XX:+TraceClassUnloading，跟蹤類卸載信息 -verbose:class，同時(shí)打開(kāi)類加載和類卸載信息

控制GC

-XX:+DisableExplicitGC，禁止在程序中使用System.gc()觸發(fā)Full GC -Xnoclassgc，不需要回收類 -Xincgc，開(kāi)啟后系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行增量式的GC，增量式GC使用特定算法讓GC線程與應(yīng)用線程交叉執(zhí)行，從而減小停頓時(shí)間

Solaris下線程控制

-XX:+UseBoundThreads，綁定所有用戶線程到內(nèi)核線程，減少線程進(jìn)饑餓狀態(tài)的次數(shù) -XX:+UseLWPSynchronization，使用內(nèi)核線程代替線程同步 -XX:+UseVMInterruptibleIO，允許運(yùn)行時(shí)中斷線程

使用大頁(yè)

-XX:+UseLargePages，啟用大頁(yè) -XX:LargePageSizeInBytes，設(shè)置大頁(yè)的大小

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的JVM调优笔记：认识JVM内存模型（jdk1.8）的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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