一、重新认识JVM
在之前的我们画过一张图，是从class文件到类装载器，再到运行时数据区的过程。今天把这张图进行升级，画一张完整的JVM大体的物理结构图。
二、 GC优化
内存被使用了之后，难免会有不够用或者达到设定值的时候，就需要对内存空间进行垃圾回收。
2.1 垃圾收集发生的时间
GC由JVM自动完成的，根据JVM系统环境而定的，所以时机是不确定的。当然，我们也可以进行手动垃圾回收，比如调用System.gc()方法通知JVM进行一次垃圾回收，但是具体什么时刻运行也无法控制。也就是System.gc()只是通知要回收，什么时候回收由JVM自行决定。但是不建议手动进行垃圾回收，因为消耗的资源比较大。
一般以下几种情况会进行垃圾回收
- 当Eden区或者S区不够用
- 老年代空间不够用
- 方法区看空间不够用
- System.gc()
2.2 项目环境准备
此次案例我们使用SpringBoot来创建项目，然后配置对应的参数。
2.3 GC日志文件
要分析日志的信息，首先得拿到GC日志文件才行，所以得配置一下启动参数
1 | -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCTimeStamps -XX:+PrintGCDateStamps -Xloggc:gc.log |
然后启动项目
可以看到默认使用的是ParallelGC
1、ParallelGC日志
- 吞吐量优先，日志分析
1 | 2020-02-13T16:01:45.974+0800: 3.592: [GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 65536K【Young区回收前】->8294K【Young区回收后】(76288K【Young区总大小】)] 65536K【整个堆回收前】->8310K【整个堆回收后】(251392K【整个堆总大小】), 0.0253276 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.03 secs] |
如果回收的差值有出入，则说明这部分空间是Old区释放出来的
2、CMS GC日志
- 停顿时间优先
参数设置：-XX:+UseConcMarkSweepGC -Xloggc:cms-gc.log
3、G1 GC日志
- 停顿时间优先
参数设置：-XX:+UseG1GC -Xloggc:g1-gc.log
1 | -XX:+UseG1GC # 使用了G1垃圾收集器 |
理解G1日志格式： https://blogs.oracle.com/poonam/understanding-g1-gc-logs
2.4 GC日志文件分析工具
1、gceasy
可以比较不同的垃圾收集器的吞吐量和停顿时间，比如打开cms-gc.log和g1-gc.log
2、GCViewer
2.5 G1调优与最佳指南
是否选用G1垃圾收集器的判断依据，官网： https://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/guides/vm/G1.html#use_cases
- 50%以上的堆被存活对象占用
- 对象分配和晋升的速度变化非常大
- 垃圾回收时间比较长
思考：使用G1 GC增加堆使用率
https://blogs.oracle.com/poonam/increased-heap-usage-with-g1-gc
1、使用G1GC垃圾收集器: -XX:+UseG1GC
修改配置参数，获取到gc日志，使用GCViewer分析吞吐量和响应时间
1 | Throughput Min Pause Max Pause Avg Pause GC count |
2、调整内存大小再获取gc日志分析
1 | -XX:MetaspaceSize=100M |
比如设置堆内存的大小，获取到gc日志，使用GCViewer分析吞吐量和响应时间
1 | Throughput Min Pause Max Pause Avg Pause GC count |
3、调整最大停顿时间
-XX:MaxGCPauseMillis=20 设置最大GC停顿时间指标
比如设置最大停顿时间，获取到gc日志，使用GCViewer分析吞吐量和响应时间
1 |
|
4、启动并发GC时堆内存占用百分比
-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent=45
G1用它来触发并发GC周期,基于整个堆的使用率,而不只是某一代内存的
使用比例。值为 0 则表示“一直执行GC循环)’. 默认值为 45 (例如, 全部的 45% 或者使用了45%).
比如设置该百分比参数，获取到gc日志，使用GCViewer分析吞吐量和响应时间
1 | Throughput Min Pause Max Pause Avg Pause GC count |
最佳指南
官网建议： https://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/guides/vm/gctuning/g1_gc_tuning.html#recommendations
1、不要手动设置新生代和老年代的大小，只要设置整个堆的大小
G1收集器在运行过程中，会自己调整新生代和老年代大小，其实是通过adapt代的大小调整对象晋升的速度和年龄，从而到达为收集器设置的暂停时间目标，如果是手动设置了大小就意味着放弃了G1的自动调优
2、不断调优暂停时间目标
一般情况下这个时间值设置到100ms或者200ms都是可以的（不同情况会不一样），但是如果设置成50ms就太不合理了。暂停时间设置的太短，就会出现G1 GC跟不上垃圾生产的速度，最终退化成Full GC。所以对这个参数的调优是一个持续的过程，逐步调整到最佳状态。暂停时间只是一个目标，并不是总能得到满足。
3、使用-XX:ConcGCThreads=n来增加标记线程的数量
IHOP如果阀值设置过高，可能会遇到转移失败的风险，比如对象进行转移时空间不足。如果阀值设置过低，就会使标记周期运行过于频繁，并且有可能混合收集期回收不到空间。IHOP值如果设置合理，但是在并发周期时间过长时，可以尝试增加并发线程数，调高ConcGCThreads。
4、MixedGC调优
1 | -XX:InitiatingHeapOccupancyPercent |
5、适当增加堆内存大小
三、高并发场景案例分析
四、JVM性能优化指南
五、常见问题的思考与解决
5.1 内存泄漏与内存溢出的区别
内存泄漏：对象无法得到及时的回收，持续占用内存空间，从而造成内存空间的浪费。
内存溢出：内存泄漏到一定的程度就会导致内存溢出，但是内存溢出也有可能是大对象导致的。
5.2 young gc会有stw吗？
不管什么 GC，都会有 stop-the-world，只是发生时间的长短。
5.3 major gc和full gc的区别
major gc指的是老年代的gc，而full gc等于young+old+metaspace的gc。
5.4 G1与CMS的区别是什么
CMS 用于老年代的回收，而 G1 用于新生代和老年代的回收。
G1 使用了 Region 方式对堆内存进行了划分，且基于标记整理算法实现，整体减少了垃圾碎片的产生。
5.5 什么是直接内存
直接内存是在java堆外的、直接向系统申请的内存空间。通常访问直接内存的速度会优于Java堆。因此出于性能的考
虑，读写频繁的场合可能会考虑使用直接内存。
5.6不可达的对象一定要被回收吗？
即使在可达性分析法中不可达的对象，也并非是“非死不可”的，这时候它们暂时处于“缓刑阶段”，要真正宣告一个对象死亡，至少要经历两次标记过程；可达性分析法中不可达的对象被第一次标记并且进行一次筛选，筛选的条件是此对象是否有必要执行 finalize 方法。当对象没有覆盖 finalize 方法，或 finalize方法已经被虚拟机调用过时，虚拟机将这两种情况视为没有必要执行。被判定为需要执行的对象将会被放在一个队列中进行第二次标记，除非这个对象与引用链上的任何一个对象建立关联，否则就会被真的回收。
5.7 方法区中的无用类回收
方法区主要回收的是无用的类，那么如何判断一个类是无用的类的呢？判定一个常量是否是“废弃常量”比较简单，而要判定一个类是否是“无用的类”的条件则相对苛刻许多。类需要同时满足下面 3 个条件才能算是 “无用的类” ：
该类所有的实例都已经被回收，也就是 Java 堆中不存在该类的任何实例。
加载该类的 ClassLoader 已经被回收。
该类对应的 java.lang.Class对象没有在任何地方被引用，无法在任何地方通过反射访问该类的方法。虚拟机可以对满足上述 3 个条件的无用类进行回收，这里说的仅仅是“可以”，而并不是和对象一样不使用了就会必然被回收。
5.8 不同的引用
JDK1.2以后，Java对引用进行了扩充：强引用、软引用、弱引用和虚引用