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JVM垃圾回收器原理及使用介绍(五)
2019-09-17 15:08:56 】 浏览:59
Tags:JVM 垃圾 回收 原理 使用 介绍
数据,为下一次垃圾回收做好准备。并发标记、并发清理和并发重置都是可以和应用程序线程一起执行的。

CMS 收集器在其主要的工作阶段虽然没有暴力地彻底暂停应用程序线程,但是由于它和应用程序线程并发执行,相互抢占 CPU,所以在 CMS 执行期内对应用程序吞吐量造成一定影响。CMS 默认启动的线程数是 (ParallelGCThreads+3)/4),ParallelGCThreads 是新生代并行收集器的线程数,也可以通过-XX:ParallelCMSThreads 参数手工设定 CMS 的线程数量。当 CPU 资源比较紧张时,受到 CMS 收集器线程的影响,应用程序的性能在垃圾回收阶段可能会非常糟糕。

由于 CMS 收集器不是独占式的回收器,在 CMS 回收过程中,应用程序仍然在不停地工作。在应用程序工作过程中,又会不断地产生垃圾。这些新生成的垃圾在当前 CMS 回收过程中是无法清除的。同时,因为应用程序没有中断,所以在 CMS 回收过程中,还应该确保应用程序有足够的内存可用。因此,CMS 收集器不会等待堆内存饱和时才进行垃圾回收,而是当前堆内存使用率达到某一阈值时,便开始进行回收,以确保应用程序在 CMS 工作过程中依然有足够的空间支持应用程序运行。

这个回收阈值可以使用-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction 来指定,默认是 68。即当老年代的空间使用率达到 68%时,会执行一次 CMS 回收。如果应用程序的内存使用率增长很快,在 CMS 的执行过程中,已经出现了内存不足的情况,此时,CMS 回收将会失败,JVM 将启动老年代串行收集器进行垃圾回收。如果这样,应用程序将完全中断,直到垃圾收集完成,这时,应用程序的停顿时间可能很长。因此,根据应用程序的特点,可以对-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction 进行调优。如果内存增长缓慢,则可以设置一个稍大的值,大的阈值可以有效降低 CMS 的触发频率,减少老年代回收的次数可以较为明显地改善应用程序性能。反之,如果应用程序内存使用率增长很快,则应该降低这个阈值,以避免频繁触发老年代串行收集器。

标记-清除算法将会造成大量内存碎片,离散的可用空间无法分配较大的对象。在这种情况下,即使堆内存仍然有较大的剩余空间,也可能会被迫进行一次垃圾回收,以换取一块可用的连续内存,这种现象对系统性能是相当不利的,为了解决这个问题,CMS 收集器还提供了几个用于内存压缩整理的算法。

-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection 参数可以使 CMS 在垃圾收集完成后,进行一次内存碎片整理。内存碎片的整理并不是并发进行的。-XX:CMSFullGCsBeforeCompaction 参数可以用于设定进行多少次 CMS 回收后,进行一次内存压缩。

-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction 设置为 100,同时设置-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection 和-XX:CMSFullGCsBeforeCompaction,日志输出如下:

清单 14.CMS 垃圾回收器 GC 输出
[GC [DefNew: 825K->149K(4928K), 0.0023384 secs][Tenured: 8704K->661K(10944K),
0.0587725 secs] 9017K->661K(15872K),
[Perm : 374K->374K(12288K)], 0.0612037 secs] [Times: user=0.01 sys=0.02, real=0.06 secs]
Heap
def new generation total 4992K, used 179K [0x27010000, 0x27570000, 0x2c560000)
eden space 4480K, 4% used [0x27010000, 0x2703cda8, 0x27470000)
from space 512K, 0% used [0x27470000, 0x27470000, 0x274f0000)
to space 512K, 0% used [0x274f0000, 0x274f0000, 0x27570000)
tenured generation total 10944K, used 8853K [0x2c560000, 0x2d010000, 0x37010000)
the space 10944K, 80% used [0x2c560000, 0x2ce057c8, 0x2ce05800, 0x2d010000)
compacting perm gen total 12288K, used 374K [0x37010000, 0x37c10000, 0x3b010000)
the space 12288K, 3% used [0x37010000, 0x3706db10, 0x3706dc00, 0x37c10000)
ro space 10240K, 51% used [0x3b010000, 0x3b543000, 0x3b543000, 0x3ba10000)
rw space 12288K, 55% used [0x3ba10000, 0x3c0ae4f8, 0x3c0ae600, 0x3c610000)

G1 收集器 (Garbage First)

G1 收集器的目标是作为一款服务器的垃圾收集器,因此,它在吞吐量和停顿控制上,预期要优于 CMS 收集器。

与 CMS 收集器相比,G1 收集器是基于标记-压缩算法的。因此,它不会产生空间碎片,也没有必要在收集完成后,进行一次独占式的碎片整理工作。G1 收集器还可以进行非常精确的停顿控制。它可以让开发人员指定当停顿时长为 M 时,垃圾回收时间不超过 N。使用参数-XX:+UnlockExperimentalVMOptions –XX:+UseG1GC 来启用 G1 回收器,设置 G1 回收器的目标停顿时间:-XX:MaxGCPauseMills=20,-XX:GCPauseIntervalMills=200。

收集器对系统性能的影响

通过清单 15 所示代码运行 1 万次循环,每次分配 512*100B 空间,采用不同的垃圾回收器,输出程序运行所消耗的时间。

清单 15. 性能测试代码
import java.util.HashMap;

public class GCTimeTest {
static HashMap map = new HashMap();

public static void main(String[] args){
long begintime = System.currentTimeMillis();
for(int i=0;i<10000;i++){
if(map.size()*512/1024/1024>=400){
map.clear();//保护内存不溢出
System.out.println(“clean map”);
}
byte[] b1;
for(int j=0;j<100;j++){
b1 = new byte[512];
map.put(System.nanoTime(), b1);//不断消耗内存
}
}
long endtime = System.currentTimeMillis();
System.out.println(endtime-begintime);
}
}
使用参数-Xmx512

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