JVM GC機制

 記憶體管理和記憶體回收是JVM非常關鍵的點，對Java效能的剖析而言，瞭解記憶體管理和記憶體回收的基本策略非常重要。本篇對Sun JVM 6.0的記憶體管理和記憶體回收做大概的描述。

      1.記憶體管理
      在程式運行過程當中，會建立大量的對象，這些對象，大部分是短周期的對象，小部分是長周期的對象，對於短周期的對象，需要頻繁地進行記憶體回收以保證無用對象儘早被釋放掉，對於長周期對象，則不需要頻率記憶體回收以確保無謂地垃圾掃描檢測。為解決這種矛盾，Sun JVM的記憶體管理採用分代的策略。
      1）年輕代(Young Gen)：年輕代主要存放新建立的對象，記憶體大小相對會比較小，記憶體回收會比較頻繁。年輕代分成1個Eden Space和2個Suvivor Space（命名為A和B）
當對象在堆建立時，將進入年輕代的Eden Space。
記憶體回收行程進行記憶體回收時，掃描Eden Space和A Suvivor Space，如果對象仍然存活，則複製到B Suvivor Space，如果B Suvivor Space已經滿，則複製 Old Gen
掃描A Suvivor Space時，如果對象已經經過了幾次的掃描仍然存活，JVM認為其為一個Old對象，則將其移到Old Gen。
掃描完畢後，JVM將Eden Space和A Suvivor Space清空，然後交換A和B的角色（即下次記憶體回收時會掃描Eden Space和BSuvivor Space。

      我們可以看到：Young Gen記憶體回收時，採用將存活對象複製到到空的Suvivor Space的方式來確保不存在記憶體片段，採用空間換時間的方式來加速記憶體記憶體回收。
      2）年老代(Tenured Gen)：年老代主要存放JVM認為比較old的對象（經過幾次的Young Gen的記憶體回收後仍然存在），記憶體大小相對會比較大，記憶體回收也相對沒有那麼頻繁（譬如可能幾個小時一次）。年老代主要採用壓縮的方式來避免記憶體片段（將存活對象移動到記憶體片的一邊），當然，有些記憶體回收行程（譬如CMS記憶體回收行程）出於效率的原因，可能會不進行壓縮。
      3）持久代(Perm Gen)：持久代主要存放類定義、位元組碼和常量等很少會變更的資訊

 

1. Heap設定與記憶體回收Java Heap分為3個區，Young，Old和Permanent。Young儲存剛執行個體化的對象。當該區被填滿時，GC會將對象移到Old區。Permanent區則負責儲存反射對象，本文不討論該區。JVM的Heap分配可以使用-X參數設定，

-Xms初始Heap大小 -Xmxjava heap最大值 -Xmnyoung generation的heap大小

JVM有2個GC線程。第一個線程負責回收Heap的Young區。第二個線程在Heap不足時，遍曆Heap，將Young 區升級為Older區。Older區的大小等於-Xmx減去-Xmn，不能將-Xms的值設的過大，因為第二個線程被迫運行會降低JVM的效能。為什麼一些程式頻繁發生GC？有如下原因：l         程式內調用了System.gc()或Runtime.gc()。l         一些中介軟體軟體調用自己的GC方法，此時需要設定參數禁止這些GC。l         Java的Heap太小，一般預設的Heap值都很小。l         頻繁執行個體化對象，Release對象。此時盡量儲存並重用對象，例如使用StringBuffer()和String()。如果你發現每次GC後，Heap的剩餘空間會是總空間的50%，這表示你的Heap處於健康狀態。許多Server端的Java程式每次GC後最好能有65%的剩餘空間。經驗之談：1．Server端JVM最好將-Xms和-Xmx設定成相同值。為了最佳化GC，最好讓-Xmn值約等於-Xmx的1/3[2]。2．一個GUI程式最好是每10到20秒間運行一次GC，每次在半秒之內完成[2]。 注意：1．增加Heap的大小雖然會降低GC的頻率，但也增加了每次GC的時間。並且GC運行時，所有的使用者線程將暫停，也就是GC期間，Java應用程式不做任何工作。2．Heap大小並不決定進程的記憶體使用量量。進程的記憶體使用量量要大於-Xmx定義的值，因為Java為其他任務分配記憶體，例如每個線程的Stack等。 2．Stack的設定每個線程都有他自己的Stack。

-Xss每個線程的Stack大小

Stack的大小限制著線程的數量。如果Stack過大就好導致記憶體溢漏。-Xss參數決定Stack大小，例如-Xss1024K。如果Stack太小，也會導致Stack溢漏。3．硬體環境硬體環境也影響GC的效率，例如機器的種類，記憶體，swap空間，和CPU的數量。如果你的程式需要頻繁建立很多transient對象，會導致JVM頻繁GC。這種情況你可以增加機器的記憶體，來減少Swap空間的使用[2]。4．4種GC第一種為單線程GC，也是預設的GC。，該GC適用於單CPU機器。第二種為Throughput GC，是多線程的GC，適用於多CPU，使用大量線程的程式。第二種GC與第一種GC相似，不同在於GC在收集Young區是多線程的，但在Old區和第一種一樣，仍然採用單線程。-XX:+UseParallelGC參數啟動該GC。第三種為Concurrent Low Pause GC，類似於第一種，適用於多CPU，並要求縮短因GC造成程式停滯的時間。這種GC可以在Old區的回收同時，運行應用程式。-XX:+UseConcMarkSweepGC參數啟動該GC。第四種為Incremental Low Pause GC，適用於要求縮短因GC造成程式停滯的時間。這種GC可以在Young區回收的同時，回收一部分Old區對象。-Xincgc參數啟動該GC