JVM 分代GC策略分析

JVM 分代GC策略分析

 

我们以Sun HotSpot VM来进行分析，首先应该知道，如果我们没有指定任何GC策略的时候，JVM默认使用的GC策略。Java虚拟机是按照分代的方式来回收垃圾空间，我们应该知道，垃圾回收主要是针对堆（Heap）内存进行分代回收，将对内存可以分成新生代（Young Generation）、年老代（Tenured Generation）和永久代（Permanent Generation）三个部分。

分代GC

分代GC包括如下三代：

• 新生代（Young Generation）

新生代有划分为Eden、From Survivor和To Survivor三个部分，他们对应的内存空间的大小比例为8:1:1，也就是，为对象分配内存的时候，首先使用Eden空间，经过GC后，没有被回收的会首先进入From Survivor区域，任何时候，都会保持一个Survivorq区域（From Survivor或To Survivor）完全空闲，也就是说新生代的内存利用率最大为90%。From Survivor和To Survivor两个区域会根据GC的实际情况，进行互换，将From Survivor区域中的对象全部复制到To Survivor区域中，或者反过来，将To Survivor区域中的对象全部复制到From Survivor区域中。

• 年老代（Tenured Generation）

GC过程中，当某些对象经过多次GC都没有被回收，可能会进入到年老代。或者，当新生代没有足够的空间来为对象分配内存时，可能会直接在年老代进行分配。

• 永久代（Permanent Generation）

永久代实际上对应着虚拟机运行时数据区的“方法区”，这里主要存放类信息、静态变量、常量等数据。一般情况下，永久代中对应的对象的GC效率非常低，因为这里的的大部分对象在运行都不要进行GC，它们会一直被利用，直到JVM退出。

分代GC算法选择

• 新生代

通常情况下会有大量的对象需要分配内存，而且他们的生命周期很短，所以新生代的GC吞吐量很高，大部分对象都要被回收，从而，剩下的活跃对象比较少，所以新生代适合使用复制算法来进行GC，这样保证复制的数据的量较小，效率最好。

• 年老代

很多对象经过多次GC以后，经过Eden Space，多次经过From Survivor和To Survivor之后才会进入年老代，而且对象在年老代的存活时间比较长，如果进行使用复制算法来进行GC，需要移动大量的对象，导致效率很低。所以，年老代适合使用标记-清除算法（或者标记-清除-整理），需要被GC的对象很少，那么标记的对象就很少，在对标记的对象进行回收，效率就会很高。

默认GC策略

我们看一下，默认情况下，JVM针对上述不同的分代区域，使用哪些GC策略，如表所示：

运行模式	新生代垃GC策略	年老代GC策略
Client	Serial GC	Serial Old GC
Server	Parallel Scavenge  GC	Serial Old GC（PS MarkSweep）

平时我们运行Java程序，没有指定任何选项的时候，默认根据上面的GC策略搭配进行GC。

GC策略搭配

在进行JVM调优的过程中，并非任何一种新生代GC策略都可以和另一种年老代GC策略进行配合工作，所以，我们应该知道，哪些种组合可以有效地进行GC，而且应该在什么样的应用场景下选择哪一种组合，如下表所示：

	新生代GC策略	年老代GC策略	说明
组合1	Serial	Serial Old	Serial和Serial Old都是单线程进行GC，特点就是GC时暂停所有应用线程。
组合2	Serial	CMS+Serial Old	CMS（Concurrent Mark Sweep）是并发GC，实现GC线程和应用线程并发工作，不需要暂停所有应用线程。另外，当CMS进行GC失败时，会自动使用Serial Old策略进行GC。
组合3	ParNew	CMS	使用-XX:+UseParNewGC选项来开启。ParNew是Serial的并行版本，可以指定GC线程数，默认GC线程数为CPU的数量。可以使用-XX:ParallelGCThreads选项指定GC的线程数。 如果指定了选项-XX:+UseConcMarkSweepGC选项，则新生代默认使用ParNew GC策略。
组合4	ParNew	Serial Old	使用-XX:+UseParNewGC选项来开启。新生代使用ParNew GC策略，年老代默认使用Serial Old GC策略。
组合5	Parallel Scavenge	Serial Old	Parallel Scavenge策略主要是关注一个可控的吞吐量：应用程序运行时间 / (应用程序运行时间 + GC时间)，可见这会使得CPU的利用率尽可能的高，适用于后台持久运行的应用程序，而不适用于交互较多的应用程序。
组合6	Parallel Scavenge	Parallel Old	Parallel Old是Serial Old的并行版本