深入研究java gc

2019/4/2 星期二
深入研究java gc
引出问题和小结！
应该是全网最全的JVM知识点总结 https://www.toutiao.com/i6717184983829578254/
//此链接很重要推荐收藏
你解释一下什么是JVM？什么是JDK？什么是JRE？我懵了
https://www.toutiao.com/i6714156440199627276/
小结：
1、为什么使用CMS gc回收算法？
//答：
因为在CMS gc算法执行的6个步骤中，只有在第一步（初始标记（STW Initial Mark））和第四步重新标记阶段（STW REMARK）才会暂停整个应用，这样对应用程序所带来的影响非常小,缺点是产生内存碎片过多
2、那CMS GC策略如何导致内存碎片过多？
//答：是因为第二步并发标记（concurrent marking）与回收线程会与应用程序争抢CPU资源，容易产生内存碎片，其二：CMS算法在标记清理之后并没有重新压缩分配存活对象，因此整个老生代会产生很多的内存碎片。
3、那为什么CMS gc策略会耗时比较长呢？
//答：
‘stop－the－world’暂停时间也很短暂，耗时较长的（第二步并发标记）标记和（第三步并发预清理）清理都是并发执行的。

内存碎片过多如何触发Full GC？
//答：
CMS并不是很完美，它会在两种场景下产生严重的Full GC（Concurrent Failure(并发失败)，Promotion Failure （促销失败））
具体见：老年代 CMS gc回收算法对hbase的影响 https://blog.51cto.com/12445535/2373206

HBase在演进的道路上又如何不断优化CMS GC？

具体内容见下详细介绍：

题外话：什么是java程序的执行流程；java运行时数据区；java的内存管理见如下图：
java程序执行流程：
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java运行时数据区：
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java的内存管理：
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在我们（运行时数据区）之中，内存的分配一共有五块：
1、堆内存（Heap）：保存真正的程序的数据的部分；
2、&&&栈内存（Stack）：保存堆内存地址、还保存基本数据、方法的执行；（所有的数据都在栈内存之中）
3、方法区：保存所有方法的具体的操作，该区域属于共享；
4、程序计数器：这是一块很小的内存，小到几乎可以忽略的地步，只是做一个程序执行顺序的记录，只是为了标记我们下一步要执行的代码的顺序号；
5、本地方法栈：该栈之中所保存的都是操作系统的原生函数。
我们关心的主要是堆内存、栈内存、方法区

在整个的JVM内存组成过程之中，（栈内存）是一个非常重要的概念，因为在该内存之中，他需要保存的数据是一组内容，

因为所有的方法在进行递归调用的时候都会采用栈的模式。观察递归问题中满栈的原因取决于服务器内存的大小。

内存操作有关的两类异常
stackOverFlowError（栈溢出）：如果请求的栈的深度过大，虚拟机可能会抛处。
OutOfMemoryError（内存溢出）：如果虚拟机的实现中允许、虚拟机栈动态扩展，当内存不足以扩展栈的时候，会抛出。【内存被沾满，更多情况下表示堆也分配不了了】

实际上上面只是观察到了两类可能出现错误的代码，但是并不是意味着栈中只能够保存一下基本的信息，实际上栈里面保存同样是一组的数据。

总结：
1、造成stackOverFlowError（栈溢出）OutOfMemoryError（内存溢出）的原因是；
2、在JVM栈内存中保存有栈幁的概念，所有的栈内存采用先进后出的数据结构来进行我们的存储。

首先需要了解一下什么是java的堆内内存划分
在实际情况下：java 堆内存划分分为了（jdk1.8以前和jdk1.8之后）【对于这2者的区别，我们后面介绍】
jvm堆内存划分（jdk1.8以前）：
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jvm堆内存划分（jdk1.8之后）：
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java堆内存模型
java的垃圾收集主要指的是java堆内存空间，那么在每一次执行GC的时候需要区分出那些堆内存空间需要被回收，那些不应该被回收。所以为了整个的回收处理方便，JVM将堆内存分为如下的几个组成部分。而这几个组成部分你还需要去考虑JDK的版本，现在的JVM内存划分就必须考虑JDK1.8以前和JDK1.8之后的问题了。
如果简化点来理解的话：
1、新生代：那些刚刚创建的对象，刚刚创建的对象有可能会存在有许多垃圾对象，那么这些对象应该是被优先回收的；
2、老年代：老不死的那类对象，经过了很多次的清理之后你发现该对象依然有用，
3、永久代：intern（）方法进行入池的对象实际上就在永久代中，永久代不会被回收。因为其本身属于一个bug性的存在（也就是jdk崩溃了，死了永久代CIA能消失），所以在jdk1.8之后，将其更换为元空间（就是电脑的直接内存）。
举个例子：我电脑有100G内存，80G给了堆内存，那剩下的20G就可以给元空间。

在整个内存的组成过程之中，每一代的内存空间都会有一个伸缩区，那么该区域就可以由JVM根据空间的使用情况，动态扩充。
当我们适当合理的设置了伸缩区的内存大小之后，那么就可以得到良好的性能提升。也就是说最容易的性能提升就是改变伸缩区的内存大小。

首先什么是java gc 、java对象创建流程
java对象创建流程如图：
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1、大多数内存对象要么生存周期比较短，很快就会没人引用，比如处理RPC请求的buffer可能只会生存几微秒；
2、要么生存周期比较长，比如Block Cache中的热点Block，可能就会生存几分钟，甚至更长时间。
3、基于这样的事实，JVM将整个堆内存分为两个部分：新生代（young generation）和老生代（tenured generation），除此之外，JVM还有一个非堆内存区－Perm区，主要存放class信息以及其他meta元信息，
4、其中Young区又分为Eden区和两个Survivor 区：S0和S1。
5、一个内存对象在创建之后，首先会为其在新生代申请一块内存空间，如果这个对象在新生代存活了很长时间，会将其迁移到老生代。
6、在大多数对延迟敏感的业务场景下（比如HBase），建议使用如下JVM参数，-XX:+UseParNewGC和XX:+UseConcMarkSweepGC，其中前者表示对新生代执行并行的垃圾回收机制，而后者表示对老生代执行并行标记－清除垃圾回收机制。
7、可见，JVM允许针对不同内存区执行不同的GC策略。
//在 cdh中默认是这样设置的
-XX:+UseParNewGC -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=70 -XX:+CMSParallelRemarkEnabled

接下来重点先讨论一下年轻代

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年轻代GC实现复制算法：（年轻代GC策略 – Parallel New Collector）
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1、对象初始化之后会被放入Young区，更具体的话应该是Eden区，当Eden区满了之后，会进行一次GC。
2、GC算法会检查所有对象的引用情况，如果某个对象还有被引用，表示该对象存活。
3、检查完成之后，会将这些存活的对象移到S0区，并且回收整个Eden区空间，称为一次Minor GC；
4、接着新对象进来，又会放入Eden区，满了之后会检查S0和Eden区存活的对象，将所有存活的对象移到S1区，再回收整个S0和Eden区空间；
5、很容易理解，S0和S1两个区总会有一个区是预留给下次存放存活对象用的。

这种算法称为复制算法，对于这种算法，有两点需要关注：

算法会执行’stop-the-world’暂停，但时间非常短。因为Young区通常会设置的比较小（一般不建议不超过512M），而且JVM会启动大量线程并发执行，一次Minor GC一般都会在几毫秒内完成
不会产生碎片，每次GC之后都会将存活的对象放入连续的空间（S0或S1）
内存中所有对象都会维护一个计数器，每次Minor GC移动一个对象之后，都会为这个对象的计数器加一。当计数器增加到一定阈值之后，算法就会认为该对象生命周期很长，会将其移入老生代。该阈值可以通过JVM参数XX:MaxTenuringThreshold指定。

提高了解篇
年轻代优化算法

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年轻代内存调整参数（重要）：
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接下来深度研究老年代

什么是老年代和老年代的full gc：
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老生代GC策略 – Concurrent Mark-Sweep（CMS算法）
什么是CMS 为什么CMS？
1、每次执行Minor GC之后，都会有部分生命周期较长的对象被移入老生代，一段时间之后，老生代空间也会被占满。
2、此时就需要针对老生代空间执行GC操作，此处我们介绍Concurrent Mark-Sweep（CMS）算法。

CMS算法整个流程分为6个阶段，其中部分阶段会执行 ‘stop-the-world’ 暂停，部分阶段会和应用线程一起并发执行：
如图：
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