【JVM】堆与GC
Java堆(Java Heap)是虚拟机所管理的内存中最大的一块。此内存区域的唯一目的就是存放对象实例,“几乎”所有的对象实例都在这里分配内存。
Java堆是垃圾收集器管理的内存区域。
堆空间划分
新生代对象分配与回收
- new的对象先放 eden。此区有大小限制。
- 当伊甸园的空间填满时,程序又需要创建对象,JVM的垃圾回收器将对伊甸园区进行垃圾回收(Minor GC),将伊甸园区中的不再被其他对象所引用的对象进行销毁。再加载新的对象放到eden
- 然后将伊甸园eden中的剩余对象移动到幸存者0区。
- 如果再次触发垃圾回收,此时,上次幸存下来的放到幸存者0区的,如果没有回收,就会放到幸存者1区。
- 如果再次经历垃圾回收,此时会重新放回幸存者0区,接着再去幸存者1区。
- 老年代条件:阈值。默认是15次。
- 老年代内存不足时,再次触发 major GC
- 老年代依然无法保存对象时,产生 OOM 异常
分配特殊情况
Minor GC, Major GC, Full GC
JVM在进行GC时,并非每次都对上面三个内存区域一起回收的, 大部分时候回收的都是指新生代。针对HotSpot VM的实现,它里面的GC按照回收区域又分为两大种类型:一种是部分收集(Partial GC),一种是整堆收集(Full GC)
- 部分收集:不是完整收集整个Java堆的垃圾收集。其中又分为:
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新生代收集(Minor GC / YoungGC):只是新生代的垃圾收集
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老年代收集(Major GC / Old GC) :只是老年代的垃圾收集。
- 目前,只有CMS GC会有单独收集老年代的行为。
- 注意,很多时候Major GC会和Full GC混淆使用,需要具体分辨是老年代回收还是整堆回收。
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混合收集(Mixed GC): 收集整个新生代以及部分老年代的垃圾收集。
- 目前,只有G1 GC会有这种行为
- 整堆收集(Full GC): 收集整个java堆和方法区的垃圾收集。
年轻代GC (Minor GC ) 触发机制:
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当年轻代空间不足时,就会触发Minor GC,这里的年轻代满指的是 Eden代满,Survivor满不会引发GC,而是晋升到老年代。(每次 Minor GC会清理年轻代的内存)
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因为Java对象大多都具备朝生夕灭的特性,所以MinorGC非常频繁,一般回收速度也比较快。
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Minor GC会引发STW,暂停其它用户的线程,等垃圾回收结束,用户线程才恢复运行。
老年代GC (Major GC/Full GC) 触发机制:
指发生在老年代的GC,对象从老年代消失时,“Major GC"或“Full GC”发生了。
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出现了Major GC,经常会伴随至少一次的Minor GC (但非绝对的,在Parallel Scavenge收集器的收集策略里就有直接进行Major GC的策略选择过程)。
- 也就是在老年代空间不足时,会先尝试触发Minor GC。如果之后空间还不足,则触发Major GC
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Major GC的速度一般会比Minor GC慢10倍以上,STW的时间更长。
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如果Major GC后,内存还不足,就报 OOM 了。
触发Full GC执行的情况有如下五种:
- 调用System. gc()时,系统建议执行Fu1l GC,但是不必然执行
- 老年代空间不足
- 方法区空间不足
- 通过Minor GC后进入老年代的平均大小大于老年代的可用内存
- 由Eden区、survivor space0 ( From Space) 区向survivor space1 (To Space)区复制时,对象大小大于To Space可用内存,则把该对象转存到老年代,且老年代的可用内存小于该对象大小
说明: full gc是开发或调优中尽量要避免
堆空间分代思想
为了优化 GC 性能:若没有分代,则需搜索所有区域进行回收
内存分配策略
如果对象在 Eden 出生并经过第一 次 MinorGC 后仍然存活,并且能被Survivor容纳的话,将被移动到 Survivor 空间中, 并将对象年龄设为1。对象在 Survivor 区中每熬过一次MinorGc ,年龄就增加1岁,当它的年龄增加到一定程度 (默认为15,其实每个JVM、 每个GC都有所不同) 时,就会被晋升到老年代。
针对不同年龄段的对象分配原则如下所示:
- 优先分配到Eden
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大对象直接分配到老年代
- 尽量避免程序中出现过多的大对象
- 长期存活的对象分配到老年代
- 动态对象年龄判断
- 如果Survivor 区中相同年龄的所有对象大小的总和大于Survivor空间的一半,年龄大于或等于该年龄的对象可以直接进入老年代,无须等到 MaxTenuringThreshold中要求的年龄。
空间分配担保:-XX: Handle PromotionFailure
对象分配过程:TLAB
为什么有TLAB ( Thread Local Allocation Buffer) ?
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堆区是线程共享区域,任何线程都可以访问到堆区中的共享数据
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由于对象实例的创建在JVM中非常频繁,因此在并发环境下从堆区中划分内存空间是线程不安全的
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为避免多个线程操作同一地址,需要使用加锁等机制,进而影响分配速度。
TLAB:
- 从内存模型而不是垃圾收集的角度。对Eden区域继续进行划分,JVM为每个线程分配了一个私有缓存区域,它包含在Eden空间内。
- 多线程同时分配内存时,使用TLAB可以避免一系列的非线程安全问题,同时还能够提升内存分配的吞吐量,因此我们可以将这种内存分配方式称之为快速分配策略。
测试堆空间常用的jvm参数:
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-Xx:+PrintFlagsInitial :查看所有的参数的默认初始值
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-XX:+PrintFlagsFinal : 查看所有的参数的最终值(可能会存在修改,不再是初始值)
- 具体查看某个参数的指令: jps: 查看当前运行中的进程
- jinfo -flag SurvivorRatio 进程 id
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-Xms:初始堆空间内存(默认为物理内存的1/64)
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-Xmx:最大堆空间内存(默认为物理内存的1/4)
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-Xmn:设置新生代的大小。(初始值及最大值)| I
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-XX:NewRatio:配置新生代与老年代在堆结构的占比
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-Xx: SurvivorRatio:设置新生代中Eden和S0/S1空间的比例
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-Xx:MaxTenuringThreshold:设置新生代垃圾的最大年龄
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-Xx: +PrintGCDetails:输出详细的GC处理日志
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打印gc简要信息: 1. -Xx:+PrintGC 2. -verbose:gc
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-XX:HandlePromotionFailure:是否设置空间分配担保