垃圾收集器及GC调优

串行回收器

新生代串行回收器

特点

它仅仅使用单线程进行垃圾回收
它是独占式的垃圾回收
进行垃圾回收时, Java应用程序中的线程都需要暂停(Stop-The-World)
使用复制算法
适合CPU等硬件不是很好的场合
设置参数

-XX:+UseSerialGC 指定新生使用新生代串行收集器和老年代串行收集器, 当以client模式运行时, 它是默认的垃圾收集器

老年代串行回收器

特点

同新生代串行回收器一样, 单线程, 独占式的垃圾回收器
通常老年代垃圾回收比新生代回收要更长时间, 所以可能会使应用程序停顿较长时间
设置参数

-XX:+UseSerialGC 新生代, 老年代都使用串行回收器
-XX:+UseParNewGC 新生代使用ParNew回收器, 老年代使用串行回收器
-XX:+UseParallelGC 新生代使用ParallelGC回收器, 老年代使用串行回收器

并行回收器

新生代ParNew回收器

特点

将串行回收多线程化
使用复制算法
垃圾回收时, 应用程序仍会暂停, 只不过由于是多线程回收, 在多核CPU上，回收效率会高于串行回收器, 反之在单核CPU， 效率会不如串行回收器
设置参数

-XX:+UseParNewGC 新生代使用ParNew回收器, 老年代使用串行回收器
-XX:+UseConcMarkSweepGC 新生代使用ParNew回收器, 老年代使用CMS回收器
-XX:ParallelGCThreads=n 指回ParNew回收器工作时的线程数量, cpu核数小时8时, 其值等于cpu数量, 高于8时,可以使用公式(3+((5*CPU_count)/8))

新生代ParallelGC回收器

特点

同ParNew回收器一样， 不同的地方在于，它非常关注系统的吞吐量(通过参数控制)
使用复制算法
支持自适应的GC调节策略
设置参数

-XX:+UseParallelGC　　新生代用ParallelGC回收器, 老年代使用串行回收器
-XX:+UseParallelOldGC　　新生代用ParallelGC回收器, 老年代使用ParallelOldGC回收器系统吞吐量的控制:
-XX:MaxGCPauseMillis=n(单位ms) 　　设置垃圾回收的最大停顿时间,
-XX:GCTimeRatio=n(n在0-100之间)　　设置吞吐量的大小, 假设值为n, 那系统将花费不超过1/(n+1)的时间用于垃圾回收
-XX:+UseAdaptiveSizePolicy　　打开自适应GC策略, 在这种模式下, 新生代的大小, eden,survivior的比例, 晋升老年代的对象年龄等参数会被自动调整,以达到堆大小, 吞吐量, 停顿时间之间的平衡点

老年代ParallelOldGC回收器

特点

同新生代的ParallelGC回收器一样, 是属于老年代的关注吞吐量的多线程并发回收器
使用标记压缩算法
设置参数

-XX:+UseParallelOldGC　　新生代用ParallelGC回收器, 老年代使用ParallelOldGC回收器, 是非常关注系统吞吐量的回收器组合, 适合用于对吞吐量要求较高的系统
-XX:ParallelGCThreads=n 　　指回ParNew回收器工作时的线程数量, cpu核数小时8时, 其值等于cpu数量, 高于8时, 可以使用公式(3+((5*CPU_count)/8))

CMS回收器(Concurrent Mark Sweep，并发标记清除)

老年代的并发回收器

特点

是并发回收, 非独占式的回收器, 大部分时候应用程序不会停止运行
针对年老代的回收器
使用并发标记清除算法, 因此回收后会有内存碎片, 可以使参数设置进行内存碎片的压缩整理
与ParallelGC和ParallelOldGC不同, CMS主要关注系统停顿时间
主要步骤

初始标记
并发标记
预清理
重新标记
并发清理
并发重置
注:初始标记与重新标记是独占系统资源的，不能与用户线程一起执行，而其它阶段则可以与用户线程一起执行

设置参数

-XX:-CMSPrecleaningEnabled　　关闭预清理, 不进行预清理, 默认在并发标记后, 会有一个预清理的操作，可减少停顿时间
-XX:+UseConcMarkSweepGC　　老年代使用CMS回收器, 新生代使用ParNew回收器
-XX:ConcGCThreads=n　　设置并发线程数量,
-XX:ParallelCMSThreads=n　　同上, 设置并发线程数量,
-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=n　　指定老年代回收阀值, 即当老年代内存使用率达到这个值时, 会执行一次CMS回收，默认值为68, 设置技巧: (Xmx-Xmn)*(100-CMSInitiatingOccupancyFraction)/100)>=Xmn
-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection　　开启内存碎片的整理, 即当CMS垃圾回收完成后, 进行一次内存碎片整理, 要注意内存碎片的整理并不是并发进行的, 因此可能会引起程序停顿
-XX:CMSFullGCsBeforeCompation=n　　用于指定进行多少次CMS回收后， 再进行一次内存压缩
-XX:+CMSParallelRemarkEnabled　　在使用UseParNewGC 的情况下, 尽量减少 mark 的时间
-XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly　　表示只有达到阀值时才进行CMS回收
-XX:+CMSConcurrentMTEnabled 当该标志被启用时，并发的CMS阶段将以多线程执行，默认开启
-XX:+CMSIncrementalMode 在增量模式下，CMS 收集器在并发阶段，不会独占整个周期，
而会周期性的暂停，唤醒应用线程。收集器把并发阶段工作，划分为片段，安排在次级(minor) 回收之间运行。这对需要低延迟，运行在少量CPU服务器上的应用很有用。

Class的回收(永久区的回收)

设置参数

-XX:+CMSClassUnloadingEnabled　　开启回收Perm区的内存, 默认情况下, 是需要触发一次FullGC
-XX:CMSInitiatingPermOccupancyFraction=n　　当永久区占用率达到这个n值时，启动CMS回收, 需上一个参数开启的情况下使用

G1回收器(jdk1.7后全新的回收器, 用于取代CMS)

概述

特点

独特的垃圾回收策略, 属于分代垃圾回收器
使用分区算法, 不要求eden, 年轻代或老年代的空间都连续
并行性: 回收期间, 可由多个线程同时工作, 有效利用多核cpu资源
并发性: 与应用程序可交替执行, 部分工作可以和应用程序同时执行
分代GC: 分代收集器, 同时兼顾年轻代和老年代
空间整理: 回收过程中, 会进行适当对象移动, 减少空间碎片
可预见性: G1可选取部分区域进行回收, 可以缩小回收范围, 减少全局停顿
主要步骤

1.新生代GC
2.并发标记周期

初始标记新生代GC(此时是并行, 应用程序会暂停止)–>根区域扫描–>并发标记–>重新标记(此时是并行, 应用程序会暂停止)–>独占清理(此时应用程序会暂停止)–>并发清理
3.混合回收

这个阶段即会执行正常的年轻代gc, 也会选取一些被标记的老年代区域进行回收, 同时处理新生代和年老轻
若需要, 会进行FullGC

4.混合GC时发生空间不足

在新生代GC时, survivor区和老年代无法容纳幸存对象时
以上两者都会导致一次FullGC产生

设置参数

-XX:+UseG1GC　　打开G1收集器开关，
-XX:MaxGCPauseMillis=n　　指定目标的最大停顿时间，任何一次停顿时间超过这个值, G1就会尝试调整新生代和老年代的比例, 调整堆大小, 调整晋升年龄
-XX:ParallelGCThreads=n　　用于设置并行回收时, GC的工作线程数量
-XX:InitiatingHeapOccpancyPercent=n　　指定整个堆的使用率达到多少时, 执行一次并发标记周期, 默认45， 过大会导致并发标记周期迟迟不能启动, 增加FullGC的可能, 过小会导致GC频繁, 会导致应用程序性能有所下降

参数选项

选项 默认值 描述 -XX:+UseG1GC 默认关闭 使用G1垃圾处理器 -XX:MaxGCPauseMillis=n 默认值：4294967295 设置并行收集最大暂停时间，这是一个理想目标，JVM将尽最大努力来实现它。 -XX:InitiatingHeapOccupancyPercent=n 默认值：45 启动一个并发垃圾收集周期所需要达到的整堆占用比例。这个比例是指整个堆的占用比例而不是某一个代（例如G1）,如果这个值是0则代表‘持续做GC’。默认值是45 -XX:NewRatio=n 默认值：2 设置年轻代和年老代的比值。例如:值为3，则表示年轻代与年老代比值为1：3，年轻代占整个年轻代年老代和的1/4。 -XX:SurvivorRatio=n 默认值：8 年轻代中Eden区与两个Survivor区的比值。注意Survivor区有两个。如：3，表示Eden：Survivor=3：2，一个Survivor区占整个年轻代的1/5 -XX:MaxTenuringThreshold=n 默认值：15 设置垃圾最大存活阀值。如果设置为0的话，则年轻代对象不经过Survivor区，直接进入年老代。对于年老代比较多的应用，可以提高效率。如果将此值设置为一个较大值，则年轻代对象会在Survivor区进行多次复制，这样可以增加对象再年轻代的存活时间，增加在年轻代即被回收的概论。 -XX:ParallelGCThreads=n 默认值：随JVM运行平台不同而异 配置并行收集器的线程数，即：同时多少个线程一起进行垃圾回收。此值最好配置与处理器数目相等。 -XX:ConcGCThreads=n 默认值：随JVM运行平台不同而异 并行垃圾收集时，使用的线程数。默认值和JVM运行的平台有关。 -XX:G1ReservePercent=n 默认值：10 设置保留用来做假天花板以减少晋升（新生代对象晋升到老生代）失败可能性的堆数目。 -XX:G1HeapRegionSize=n 默认值根据堆大小而定 使用G1垃圾回收器，java堆被划分成统一大小的区块。这个选项设置每个区块的大小。最小值是1Mb，最大值是32Mb。

其他GC相关的设置

System.gc()

(1)禁用System.gc()
　　-XX:+DisableExplicitGC　　禁止程序中调用System.gc()， 加了此参数, 程序若有调用, 返回的空函数调用
　　　System.gc()的调用, 会使用FullGC的方式回收整个堆而会忽略CMS或G1等相关回收器
(２)System.gc()使用并发回收
　　-XX:+ExplicitGCCinvokesConcurrent 　　使用并发方式处理显示的gc, 即开启后, System.gc()这种显示GC才会并发的回收, (CMS, G1)

并行GC前额外触发的新生代GC

(1)使用并行回收器(UseParallelGC或者UseParallelOldGC)时, 会额外先触发一个新生代GC, 目的是尽可能减少停顿时间
(2)若不需要这种特性, 可以使用以下参数去除
　　-XX:-ScavengeBeforeFullGC 　　即去除在FullGC之前的那次新生代GC, 原本默认值为true

对象何时进入老年代

(1)当对象首次创建时, 会放在新生代的eden区, 若没有GC的介入，会一直在eden区, GC后，是可能进入survivor区或者年老代
(2)当对象年龄达到一定的大小 ,就会离开年轻代， 进入老年代， 对象进入老年代的事件称为晋升, 而对象的年龄是由GC的次数决定的, 每一次GC，若对象没有被回收, 则对象的年龄就会加1, 可以使用以下参数来控制新生代对象的最大年龄：
　　-XX:MaxTenuringThreshold=n　　假设值为n ， 则新生代的对象最多经历n次GC， 就能晋升到老年代, 但这个必不是晋升的必要条件
　　-XX:TargetSurvivorRatio=n　　用于设置Survivor区的目标使用率，即当survivor区GC后使用率超过这个值, 就可能会使用较小的年龄作为晋升年龄
(3)除年龄外, 对象体积也会影响对象的晋升的, 若对象体积太大, 新生代无法容纳这个对象, 则这个对象可能就会直接晋升至老年代, 可通过以下参数使用对象直接晋升至老年代的阈值, 单位是byte
　　-XX:PretenureSizeThreshold　　即对象的大小大于此值, 就会绕过新生代, 直接在老年代分配, 此参数只对串行回收器以及ParNew回收有效, 而对ParallelGC回收器无效

在TLAB上分配对象(Thread Local Allocation Buffer, 线程本地分配缓存)

(1)TLAB: TLAB是一个线程专用的内存分配区域, 虚拟机为线程分配空间, 针对于体积不大的对象, 会优先使用TLAB, 这个可以加速对象的分配, TLAB是默认开启的, 若要关闭可以使用以下参数关闭
　　-XX:-UseTLAB　　关闭TLAB
　　-XX:+UseTLAB　　开启TLAB, 默认也是开启的
　　-XX:+PrintTLAB　　观察TALB的使用情况
　　-XX:TLABRefillWasteFraction=n　　设置一个比率n， 而refill_waste的值就是(TLAB_SIZE/n), 即TLAB空间较小， 大对象无法分配在TLAB，所以会直接分配到堆上，TLAB较小也很容易装满, 因此当TLAB的空间不够分配一个新对象, 就会考虑废弃当前TLAB空间还是直接分配到堆上, 就会使用此参数进行判断, 小于refill_waste就允许废弃, 而新建TLAB来分配对象，而大于refill_waste就直接在堆上分配, 默认是64
　　-XX:+ResizeTLAB　　开启TLAB自动调整大小, 默认是开启的, 若要关闭把+号换成-号即可
　　-XX:TLABSize=n　　设置一个TLAB的大小, 前提先关闭TLAB的自动调整

其他参考

JVM7、8GC详解　
JVM调优，选择合适的收集器