JVM GC机制

 内存管理和垃圾回收是JVM非常关键的点，对Java性能的剖析而言，了解内存管理和垃圾回收的基本策略非常重要。本篇对Sun JVM6.0的内存管理和垃圾回收做大概的描述。

     1.内存管理
     在程序运行过程当中，会创建大量的对象，这些对象，大部分是短周期的对象，小部分是长周期的对象，对于短周期的对象，需要频繁地进行垃圾回收以保证无用对象尽早被释放掉，对于长周期对象，则不需要频率垃圾回收以确保无谓地垃圾扫描检测。为解决这种矛盾，SunJVM的内存管理采用分代的策略。
     1）年轻代(Young Gen)：年轻代主要存放新创建的对象，内存大小相对会比较小，垃圾回收会比较频繁。年轻代分成1个EdenSpace和2个Suvivor Space（命名为A和B）
当对象在堆创建时，将进入年轻代的Eden Space。
垃圾回收器进行垃圾回收时，扫描Eden Space和A Suvivor Space，如果对象仍然存活，则复制到B SuvivorSpace，如果B Suvivor Space已经满，则复制 Old Gen
扫描A Suvivor Space时，如果对象已经经过了几次的扫描仍然存活，JVM认为其为一个Old对象，则将其移到OldGen。
扫描完毕后，JVM将Eden Space和A Suvivor Space清空，然后交换A和B的角色（即下次垃圾回收时会扫描EdenSpace和BSuvivor Space。

     我们可以看到：Young Gen垃圾回收时，采用将存活对象复制到到空的SuvivorSpace的方式来确保不存在内存碎片，采用空间换时间的方式来加速内存垃圾回收。
     2）年老代(Tenured Gen)：年老代主要存放JVM认为比较old的对象（经过几次的YoungGen的垃圾回收后仍然存在），内存大小相对会比较大，垃圾回收也相对没有那么频繁（譬如可能几个小时一次）。年老代主要采用压缩的方式来避免内存碎片（将存活对象移动到内存片的一边），当然，有些垃圾回收器（譬如CMS垃圾回收器）出于效率的原因，可能会不进行压缩。
     3）持久代(Perm Gen)：持久代主要存放类定义、字节码和常量等很少会变更的信息

 

1. Heap设定与垃圾回收JavaHeap分为3个区，Young，Old和Permanent。Young保存刚实例化的对象。当该区被填满时，GC会将对象移到Old区。Permanent区则负责保存反射对象，本文不讨论该区。JVM的Heap分配可以使用-X参数设定，

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

JVM有2个GC线程。第一个线程负责回收Heap的Young区。第二个线程在Heap不足时，遍历Heap，将Young区升级为Older区。Older区的大小等于-Xmx减去-Xmn，不能将-Xms的值设的过大，因为第二个线程被迫运行会降低JVM的性能。为什么一些程序频繁发生GC？有如下原因：l        程序内调用了System.gc()或Runtime.gc()。l        一些中间件软件调用自己的GC方法，此时需要设置参数禁止这些GC。l        Java的Heap太小，一般默认的Heap值都很小。l        频繁实例化对象，Release对象。此时尽量保存并重用对象，例如使用StringBuffer()和String()。如果你发现每次GC后，Heap的剩余空间会是总空间的50%，这表示你的Heap处于健康状态。许多Server端的Java程序每次GC后最好能有65%的剩余空间。经验之谈：1．Server端JVM最好将-Xms和-Xmx设为相同值。为了优化GC，最好让-Xmn值约等于-Xmx的1/3[2]。2．一个GUI程序最好是每10到20秒间运行一次GC，每次在半秒之内完成[2]。 注意：1．增加Heap的大小虽然会降低GC的频率，但也增加了每次GC的时间。并且GC运行时，所有的用户线程将暂停，也就是GC期间，Java应用程序不做任何工作。2．Heap大小并不决定进程的内存使用量。进程的内存使用量要大于-Xmx定义的值，因为Java为其他任务分配内存，例如每个线程的Stack等。 2．Stack的设定每个线程都有他自己的Stack。

-Xss每个线程的Stack大小

Stack的大小限制着线程的数量。如果Stack过大就好导致内存溢漏。-Xss参数决定Stack大小，例如-Xss1024K。如果Stack太小，也会导致Stack溢漏。3．硬件环境硬件环境也影响GC的效率，例如机器的种类，内存，swap空间，和CPU的数量。如果你的程序需要频繁创建很多transient对象，会导致JVM频繁GC。这种情况你可以增加机器的内存，来减少Swap空间的使用[2]。4．4种GC第一种为单线程GC，也是默认的GC。，该GC适用于单CPU机器。第二种为ThroughputGC，是多线程的GC，适用于多CPU，使用大量线程的程序。第二种GC与第一种GC相似，不同在于GC在收集Young区是多线程的，但在Old区和第一种一样，仍然采用单线程。-XX:+UseParallelGC参数启动该GC。第三种为ConcurrentLow PauseGC，类似于第一种，适用于多CPU，并要求缩短因GC造成程序停滞的时间。这种GC可以在Old区的回收同时，运行应用程序。-XX:+UseConcMarkSweepGC参数启动该GC。第四种为IncrementalLow PauseGC，适用于要求缩短因GC造成程序停滞的时间。这种GC可以在Young区回收的同时，回收一部分Old区对象。-Xincgc参数启动该GC。4种GC的具体描述参见[3]。 参考文章：1.JVM Tuning. http://www.caucho.com/resin-3.0/performance/jvm-tuning.xtp#garbage-collection2.Performance tuning Java: Tuning steps3. Tuning Garbage Collectionwith the 1.4.2 JavaTM Virtual Machine .http://java.sun.com/docs/hotspot/gc1.4.2/