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JVM中垃圾回收的判定标准和内存相关参数介绍

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JVM中垃圾回收的判定标准

最终目的是将内存中无用的对象回收掉。具体的判定方法有：

  • 引用计数法，不采用，指的是维护对象被引用的次数，次数为0则意味着是垃圾。

  • 可达性算法-GC Roots tracing，指的是从GC Roots开始往下遍历所有引用的对象，（每个GC Root就是一个树状图），所有被引用到的对象就是需要存活的对象，其他对象可以被回收。GC Root指的是，虚拟机栈(栈帧中的本地变量表)中引用的对象，方法区中非基本类型的类静态变量（一个地址）所引用的对象，本地方法栈中JNI(即一般说的Native方法)引用的对象。

JVM中内存相关参数

  • -Xms Java堆内存初始大小

  • -Xmx Java堆内存最大大小

  • -Xmn Java堆内存中的新生代大小，扣除它就是老年代大小

  • -XX:PermSize（1.8之后：-XX:MetaspaceSize） 永久代初始大小

  • -XX:MaxPerSize（1.8之后：-XX:MaxMetaspaceSize） 永久代最大大小

  • -Xss 每个线程的栈内存大小

注：通常情况下，Xms和Xmx，-XX:PermSize和-XX:MaxPerSize都会设置为一样。

  • -XX:MaxTenuringThreshold 多少岁进入老年代-默认15

  • -XX:PretenureSizeThreshold 超过多少字节的大对象直接进入老年代

  • -XX:HandlePromotionFailure MinorGC时，如果老年代剩余空间小于新生代对象总大小，但是如果大于之前平均进入老年代对象的大小，是否尝试进行MinorGC(默认开启)

  • -XX:SurvivorRatio=8 Eden区的比例

上面看不懂的参数不要深究，等下提到回过头再来看，这里只是将所有参数罗列出来方便查找。

JVM中的内存分代模型

JVM中，将对象在内存中分为了三代：

  • 年轻代：很快被回收的对象，存在于堆，具体还在内存中分为了1个eden区，和2个survivor区。

  • 老年代：长期存在的对象，存在于堆

  • 永久代：指的就是方法区（存放Class元数据），回收条件较苛刻，需满足：该类所有实例对象所有已经从堆内存被回收，该类classLoader已经被回收，该类Class对象没有任何引用

为什么要分代勒，因为针对每个年龄代，都有不同的垃圾回收算法，以及内存分配机制。如果将所有对象放在一起，第一是会造成频繁遍历判断回收的开销，第二是会造成复制、移动的开销，为什么会有复制、移动，因为回收内存必然会造成内存碎片，而内存碎片会导致空间浪费，所以必须通过复制、移动来清理随便，使得空闲内存连续。

JVM中具体的内存分配模型

JVM中垃圾回收的判定标准和内存相关参数介绍

如上图，至于年轻代为什么要如此分配，与特定的回收算法有关。

对象在内存分代中如何流转

年轻代

大部分对象刚创建的时候都会分配在年轻代的Eden区，只要年轻代空间不够就会触发MinorGC(只回收年轻代内存)，minorGC采取复制算法进行回收，当JVM运行触发第一轮minorGC时，会将eden区存活的对象先复制到一个suprivor区。然后删除eden区对象，当触发下一轮minorGC时，又把suprivor区和eden区的存活的对象转移到另一个suprivor区，然后删除这两个区的所有对象。依次类推。至于为什么要用复制算法，包括老年代的标记整理算法，这是考虑到了避免内存碎片。如果对象内存不连续，会造成很多的空间浪费。

老年代

老年代的对象都是从年轻代根据一定的规则流转过来的。 具体有几类流转方式：

  • 超过指定年龄（参数-XX:MaxTenuringThreshold 配置，默认15），这里年龄指的是没有被垃圾回收，存活下来一次理解为增加一岁。流转到老年代。

  • 大对象直接进入，超过参数指定字节数（-XX:PretenureSizeThreshold）设置的字节数的大对象会直接进入老年代，这是因为对象越大，复制开销就越大。

  • 动态年龄判断规则进入，意思是不一定要到指定年龄再流转到15，如果某一年龄以上的对象到达一定大小，也会提前进入老年代。当躲过一轮GC的对象加起来超过surrvivor区50%，如年龄1+年龄2+年龄n一直累加，直到年龄n的时候发现加起来超过了surrvivor空间的50%，则年龄n以上的对象直接进入老年代

  • minorGC发生时，suprivor区放不下，则所有存活对象转移到老年代。这里涉及一个老年代分配担保规则，指的是每次MinorGC发生时，都会判断老年代可用内存大不大于，年轻代存活对象内存之和，如果大于则直接进行minorGC,如果小于则要看参数XX:HandlePromotionFailure是否启用（默认启用），如果启用则对老年代这次需要承载的转移对象内存进行预估（取前面minorGC被转移的平均内存大小），若大于则也进行MinorGC,若意料状况外转移内存超出了老年代可用空间，则进行FullGC,若fullGC还是不够，则抛出OOM错误。FullGC是采取的标记整理算法，指的是移动存活对象，让内存连续，然后删除需要回收的对象，为什么使用标记整理？因为认为老年代对象存活几率高，复制算法不划算。

永久代

永久代存放的是元数据信息，当类加载时，类元数据信息写入永久代，fullGC时永久代数据被回收，回收条件是：该类所有实例对象所有已经从堆内存被回收，该类classLoader已经被回收，该类Class对象没有任何引用。

附图：

JVM中垃圾回收的判定标准和内存相关参数介绍

谈一个JVM优化实例

现一个日处理量上亿数据的计算系统，不断从MySQL和其他数据中间件中提取数据进行计算处理。每分钟执行500次数据提取和计算任务，每次任务处理耗时10秒，每次处理1万条数据（每条数据20个字段），但是集群部署，共5台机器，1台机器每分钟处理100次任务，每台机器是4核8G内配置，JVM分了4G，3G堆内存，1.5G年轻代，1.5G老年代。

JVM中垃圾回收的判定标准和内存相关参数介绍

我们先来估算一下内存占用：

  • 每条数据20个字段，可以估算一条数据为1KB大小左右

  • 每次计算1W条，那么一个任务占用内存就是1KB*1W=10MB数据左右，一台机器每分钟处理100次任务，暂用内存约为1G左右，基本上一分钟多点后Eden区就被占满了。

实际生产环境是怎么样的勒？

  • 一分钟之后的第一次GC，此时的内存情况:

JVM中垃圾回收的判定标准和内存相关参数介绍

每个任务处理10S，意味着还有大概六分之一的数据应该存活，算200M，但是200M放不进Survivor区，所以会尝试往老年代放，老年代现在大于1.2G所以直接放就是了。

  • 每次MinorGC都会有大概200M进入老年代，当进行到第三次时

JVM中垃圾回收的判定标准和内存相关参数介绍

此时老年代可用容量小于年轻代对象总内存，默认判断老年代剩余空间是否大于平均每次MinorGC转移过来的老年代对象容量，这里是大于，所以还是继续MInorGC。

  • 当进行到第八次时

JVM中垃圾回收的判定标准和内存相关参数介绍

此时会触发FullGC清理老年代，于是老年代的对象被全部清理掉了：

JVM中垃圾回收的判定标准和内存相关参数介绍

  • 然后继续回到原来的第一次，每8次进行一次FullGC,也就是8分钟进行一次

优化策略

  • 重新调整新生代老年代比例，扩大新生代内存为2GB，老年代1GB

此时一个Survivor区有200MB，每次MinorGC后都能存放的下存活对象，不用往老年代转移（当然还是有转移，这只是避免了suprivor区过小被迫转移的对象）。JVM优化的策略最核心的就是减少FullGC次数，因为扫描对象多了一个老年代和永久代、永久代标记算法略微复杂、老年代整理时由于对象较多比较慢的原因，FullGC效率是远远低于MinorGC的，一般时间是minorGC的10倍以上。

感谢各位的阅读，以上就是“JVM中垃圾回收的判定标准和内存相关参数介绍”的内容了，经过本文的学习后，相信大家对JVM中垃圾回收的判定标准和内存相关参数介绍这一问题有了更深刻的体会，具体使用情况还需要大家实践验证。这里是创新互联，小编将为大家推送更多相关知识点的文章，欢迎关注！


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