深入研究javagc-創(chuàng)新互聯(lián)

2019/4/2 星期二
深入研究java gc
引出問題和小結(jié)！
應(yīng)該是全網(wǎng)最全的JVM知識點總結(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：
因為在CMS gc算法執(zhí)行的6個步驟中，只有在第一步（初始標記（STW Initial Mark））和第四步重新標記階段（STW REMARK）才會暫停整個應(yīng)用，這樣對應(yīng)用程序所帶來的影響非常小,缺點是產(chǎn)生內(nèi)存碎片過多
2、那CMS GC策略如何導(dǎo)致內(nèi)存碎片過多？
//答：是因為第二步并發(fā)標記（concurrent marking）與回收線程會與應(yīng)用程序爭搶CPU資源，容易產(chǎn)生內(nèi)存碎片，其二：CMS算法在標記清理之后并沒有重新壓縮分配存活對象，因此整個老生代會產(chǎn)生很多的內(nèi)存碎片。
3、那為什么CMS gc策略會耗時比較長呢？
//答：
‘stop－the－world’暫停時間也很短暫，耗時較長的（第二步并發(fā)標記）標記和（第三步并發(fā)預(yù)清理）清理都是并發(fā)執(zhí)行的。

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

HBase在演進的道路上又如何不斷優(yōu)化CMS GC？

具體內(nèi)容見下詳細介紹：

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題外話：什么是java程序的執(zhí)行流程；java運行時數(shù)據(jù)區(qū)；java的內(nèi)存管理 見如下圖：
java程序執(zhí)行流程：

java運行時數(shù)據(jù)區(qū)：

java的內(nèi)存管理：

在我們（運行時數(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，只是做一個程序執(zhí)行順序的記錄，只是為了標記我們下一步要執(zhí)行的代碼的順序號；
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)

在整個的JVM內(nèi)存組成過程之中，（棧內(nèi)存）是一個非常重要的概念，因為在該內(nèi)存之中，他需要保存的數(shù)據(jù)是一組內(nèi)容，

因為所有的方法在進行遞歸調(diào)用的時候都會采用棧的模式。觀察遞歸問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）：如果請求的棧的深度過大，虛擬機可能會拋處。
OutOfMemoryError（內(nèi)存溢出）：如果虛擬機的實現(xiàn)中允許、虛擬機棧動態(tài)擴展，當(dāng)內(nèi)存不足以擴展棧的時候，會拋出?！緝?nèi)存被沾滿，更多情況下表示堆也分配不了了】

實際上上面只是觀察到了兩類可能出現(xiàn)錯誤的代碼，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)存采用先進后出的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來進行我們的存儲。

首先需要了解一下什么是java的堆內(nèi)內(nèi)存劃分
在實際情況下：java 堆內(nèi)存劃分分為了（jdk1.8以前和jdk1.8之后）【對于這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。 所以為了整個的回收處理方便，JVM將堆內(nèi)存分為如下的幾個組成部分。而這幾個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之后的問題了。
如果簡化點來理解的話：
1、新生代：那些剛剛創(chuàng)建的對象，剛剛創(chuàng)建的對象有可能會存在有許多垃圾對象，那么這些對象應(yīng)該是被優(yōu)先回收的；
2、老年代：老不死的那類對象，經(jīng)過了很多次的清理之后你發(fā)現(xiàn)該對象依然有用，
3、永久代：intern（）方法進行入池的對象實際上就在永久代中，永久代不會被回收。因為其本身屬于一個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。

在整個內(nèi)存的組成過程之中，每一代的內(nèi)存空間都會有一個伸縮區(qū)，那么該區(qū)域就可以由JVM根據(jù)空間的使用情況，動態(tài)擴充。
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對象創(chuàng)建流程
java對象創(chuàng)建流程如圖：

1、大多數(shù)內(nèi)存對象要么生存周期比較短，很快就會沒人引用，比如處理RPC請求的buffer可能只會生存幾微秒；
2、要么生存周期比較長，比如Block Cache中的熱點Block，可能就會生存幾分鐘，甚至更長時間。
3、基于這樣的事實，JVM將整個堆內(nèi)存分為兩個部分：新生代（young generation）和老生代（tenured generation），除此之外，JVM還有一個非堆內(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Survivor 區(qū)：S0和S1。
5、一個內(nèi)存對象在創(chuàng)建之后，首先會為其在新生代申請一塊內(nèi)存空間，如果這個對象在新生代存活了很長時間，會將其遷移到老生代。
6、在大多數(shù)對延遲敏感的業(yè)務(wù)場景下（比如HBase），建議使用如下JVM參數(shù)，-XX:+UseParNewGC和XX:+UseConcMarkSweepGC，其中前者表示對新生代執(zhí)行并行的垃圾回收機制，而后者表示對老生代執(zhí)行并行標記－清除垃圾回收機制。
7、可見，JVM允許針對不同內(nèi)存區(qū)執(zhí)行不同的GC策略。
//在 cdh中默認是這樣設(shè)置的
-XX:+UseParNewGC -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=70 -XX:+CMSParallelRemarkEnabled

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接下來重點先討論一下年輕代

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

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

這種算法稱為復(fù)制算法，對于這種算法，有兩點需要關(guān)注：

1. 算法會執(zhí)行’stop-the-world’暫停，但時間非常短。因為Young區(qū)通常會設(shè)置的比較?。ㄒ话悴唤ㄗh不超過512M），而且JVM會啟動大量線程并發(fā)執(zhí)行，一次Minor GC一般都會在幾毫秒內(nèi)完成
2. 不會產(chǎn)生碎片，每次GC之后都會將存活的對象放入連續(xù)的空間（S0或S1）
   內(nèi)存中所有對象都會維護一個計數(shù)器，每次Minor GC移動一個對象之后，都會為這個對象的計數(shù)器加一。當(dāng)計數(shù)器增加到一定閾值之后，算法就會認為該對象生命周期很長，會將其移入老生代。該閾值可以通過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，都會有部分生命周期較長的對象被移入老生代，一段時間之后，老生代空間也會被占滿。
2、此時就需要針對老生代空間執(zhí)行GC操作，此處我們介紹Concurrent Mark-Sweep（CMS）算法。

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

老年代執(zhí)行CMS過程：

相應(yīng)的，對于CMS算法，也需要關(guān)注兩點：

1. ‘stop－the－world’暫停時間也很短暫，耗時較長的標記和清理都是并發(fā)執(zhí)行的。
2. CMS算法在標記清理之后并沒有重新壓縮分配存活對象，因此整個老生代會產(chǎn)生很多的內(nèi)存碎片。

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提高篇
老年代標記清除算法：

老年代標記壓縮算法：

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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文章題目：深入研究javagc-創(chuàng)新互聯(lián)
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