Java的GC機制

回收的對象：不存在任何引用的對象

堆區(qū)（Heap）

堆區(qū)是GC最頻繁的，也是理解GC機制最重要的區(qū)域笼痹。堆區(qū)由所有線程共享配喳，在虛擬機啟動時創(chuàng)建。堆區(qū)主要用于存放對象實例及數(shù)組凳干，所有new出來的對象都存儲在該區(qū)域界逛。

如何判斷對象是垃圾 ?

引用計數(shù)算法
經典的引用計數(shù)算法，每個對象添加到引用計數(shù)器纺座，每被引用一次，計數(shù)器+1溉潭，失去引用净响，計數(shù)器-1，當計數(shù)器在一段時間內為0時喳瓣，即認為該對象可以被回收了馋贤。但是這個算法有個明顯的缺陷：當兩個對象相互引用，但是二者都已經沒有作用時畏陕，理應把它們都回收配乓，但是由于它們相互引用，不符合垃圾回收的條件，所以就導致無法處理掉這一塊內存區(qū)域犹芹。因此崎页，Sun的JVM并沒有采用這種算法，而是采用一個叫——根搜索算法腰埂，如圖：

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根搜索算法

基本思想是：從一個叫GC Roots的根節(jié)點出發(fā)飒焦，向下搜索，如果一個對象不能達到GC Roots的時候屿笼，說明該對象不再被引用牺荠，可以被回收。如上圖中的Object5驴一、Object6休雌、Object7，雖然它們三個依然相互引用肝断，但是它們其實已經沒有作用了杈曲，這樣就解決了引用計數(shù)算法的缺陷。

內存分代

JVM區(qū)域總體分兩類孝情，heap區(qū)和非heap區(qū)鱼蝉。
heap區(qū)又分為：

Eden Space（伊甸園）、

對象被創(chuàng)建的時候首先放到這個區(qū)域箫荡，進行垃圾回收后魁亦，不能被回收的對象被放入到空的survivor區(qū)域

Survivor Space(幸存者區(qū))、

用于保存在eden space內存區(qū)域中經過垃圾回收后沒有被回收的對象

回收的時候Eden區(qū)域不能被回收的對象被放入到空的survivor（也就是To Survivor羔挡，同時Eden區(qū)域的內存會在垃圾回收的過程中全部釋放）洁奈，
另一個survivor（即From Survivor）里不能被回收的對象也會被放入這個survivor（即To Survivor），然后To Survivor 和 From Survivor的標記會互換绞灼，始終保證一個survivor是空的利术，涉及到一個算法

Eden Space和Survivor Space都屬于新生代，新生代中執(zhí)行的垃圾回收被稱之為Minor GC（因為是對新生代進行垃圾回收低矮，所以又被稱為Young GC）印叁，每一次Young GC后留下來的對象age加1

新生代進行垃圾回收時會出發(fā)Minor GC（也稱作Young GC）

Old Gen（老年代）。

非heap區(qū)又分：

Code Cache(代碼緩存區(qū))军掂；
Perm Gen（永久代）轮蜕；

(Perm Gen全稱是Permanent Generation space，是指內存的永久保存區(qū)域)
Jvm Stack(java虛擬機棧)蝗锥；
默認大小為物理內存的1/64跃洛。
不會被JVM垃圾回收

老年代用于存放新生代多次回收依然存活的對象，如緩存對象终议。老年代滿了的時候就需要對老年代進行回收汇竭，老年代的垃圾回收稱作Major GC（也稱作Full GC）
永久代是有大小限制的葱蝗，因此如果加載的類太多，很有可能導致永久代內存溢出

Local Method Statck(本地方法棧)细燎；

垃圾回收器

1.串行收集
2.并行收集
3.CMS收集器
4.G1收集器

使用G1收集器時两曼，Java堆的內存布局與其他收集器有很大差別，它將整個Java堆劃分為多個大小相等的獨立區(qū)域（Region）找颓，雖然還保留有新生代和老年代的概念合愈，但新生代和老年代不再是物理隔閡了，它們都是一部分（可以不連續(xù)）Region的集合击狮。

GC常見算法佛析？

1.復制算法
2.標記--清除算法
3.標記--壓縮算法
4.分代回收算法

JVM參數(shù)調優(yōu)

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注：jdk8 開始，用 MetaSpace (元空間)區(qū)取代了 Perm 區(qū)（永久代）彪蓬，所以相應的 jvm 參數(shù)變成 -XX:MetaspaceSize 及 -XX:MaxMetaspaceSize寸莫。

MetaSpace GC

如果Metaspace的空間占用達到了設定的最大值，那么就會觸發(fā)GC來收集死亡對象和類的加載器档冬。根據(jù)JDK 8的特性膘茎，G1和CMS都會很好地收集Metaspace區(qū)（一般都伴隨著Full GC）。

為了減少垃圾回收的頻率及時間酷誓，控制吞吐量披坏，對Metaspace進行適當?shù)谋O(jiān)控和調優(yōu)是非常有必要的。如果在Metaspace區(qū)發(fā)生了頻繁的Full GC盐数，那么可能表示存在內存泄露或Metaspace區(qū)的空間太小了棒拂。

新增的 JVM 參數(shù)

-XX:MetaspaceSize 是分配給類元數(shù)據(jù)空間（以字節(jié)計）的初始大小(Oracle邏輯存儲上的初始高水位，the initial high-water-mark )玫氢，此值為估計值帚屉。MetaspaceSize的值設置的過大會延長垃圾回收時間。垃圾回收過后漾峡，引起下一次垃圾回收的類元數(shù)據(jù)空間的大小可能會變大攻旦。

-XX:MaxMetaspaceSize 是分配給類元數(shù)據(jù)空間的最大值，超過此值就會觸發(fā)Full GC生逸，此值默認沒有限制牢屋，但應取決于系統(tǒng)內存的大小。JVM會動態(tài)地改變此值槽袄。

-XX:MinMetaspaceFreeRatio 表示一次GC以后伟阔，為了避免增加元數(shù)據(jù)空間的大小，空閑的類元數(shù)據(jù)的容量的最小比例掰伸，不夠就會導致垃圾回收。

-XX:MaxMetaspaceFreeRatio 表示一次GC以后怀估，為了避免增加元數(shù)據(jù)空間的大小狮鸭，空閑的類元數(shù)據(jù)的容量的最大比例合搅，不夠就會導致垃圾回收。

JVM參數(shù)優(yōu)化

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調優(yōu)原則

調優(yōu)方法以及原則一切都是為了這一步歧蕉，調優(yōu)灾部，在調優(yōu)之前，我們需要記住下面的原則：

1惯退、多數(shù)的Java應用不需要在服務器上進行GC優(yōu)化赌髓；
2、多數(shù)導致GC問題的Java應用催跪，都不是因為我們參數(shù)設置錯誤锁蠕，而是代碼問題；
3懊蒸、在應用上線之前荣倾，先考慮將機器的JVM參數(shù)設置到最優(yōu)（最適合）；
4骑丸、減少創(chuàng)建對象的數(shù)量舌仍；
5、減少使用全局變量和大對象通危；
6铸豁、GC優(yōu)化是到最后不得已才采用的手段；
7菊碟、在實際使用中节芥，分析GC情況優(yōu)化代碼比優(yōu)化GC參數(shù)要多得多；

Java虛擬機參數(shù)設置:
(1)性能參數(shù):

-server

以server模式運行時將擁有：更大框沟、更高的并發(fā)處理能力藏古，更快更強捷的JVM垃圾回收機制，可以獲得更多的負載與吞吐量

-Xmx
　　指定java程序的最大堆內存, 使用java -Xmx5000M -version判斷當前系統(tǒng)能分配的最大堆內存

-Xms
　　指定最小堆內存, 通常設置成跟最大堆內存一樣忍燥，減少GC

-Xmn
　　設置年輕代大小為512m拧晕。整個堆大小=年輕代大小 + 年老代大小。所以增大年輕代后梅垄，將會減小年老代大小厂捞。此值對系統(tǒng)性能影響較大，Sun官方推薦配置為整個堆的3/8队丝。

-Xss
　　指定線程的最大椕夷伲空間, 此參數(shù)決定了java函數(shù)調用的深度, 值越大調用深度越深, 若值太小則容易出棧溢出錯誤(StackOverflowError)
設定每個線程的堆棧大小。這個就要依據(jù)你的程序机久，看一個線程 大約需要占用多少內存臭墨，可能會有多少線程同時運行等。一般不易設置超過1M膘盖，要不然容易出現(xiàn)out ofmemory

-XX:PermSize
　　指定方法區(qū)(永久區(qū))的初始值,默認是物理內存的1/64胧弛， 在Java8永久區(qū)移除, 代之的是元數(shù)據(jù)區(qū)尤误， 由-XX:MetaspaceSize指定

-XX:MaxPermSize
　　指定方法區(qū)的最大值, 默認是物理內存的1/4， 在java8中由-XX:MaxMetaspaceSize指定元數(shù)據(jù)區(qū)的大小

-XX:NewRatio=n
　　年老代與年輕代的比值结缚，-XX:NewRatio=2, 表示年老代與年輕代的比值為2:1

-XX:SurvivorRatio=n
　　Eden區(qū)與Survivor區(qū)的大小比值损晤，-XX:SurvivorRatio=8表示Eden區(qū)與Survivor區(qū)的大小比值是8:1:1，因為Survivor區(qū)有兩個(from, to)

-XX:+DoEscapeAnalysis
　　開啟逃逸分析, 逃逸分析的目的是判斷對象的作用域是否可能逃逸出函數(shù)體, 逃逸分析是棧上分配的技術基礎红竭，對于非逃逸對象而言就是一個局部變量, 而對象未發(fā)生逃逸時, 虛擬機就有可能進行線上分配, 不是堆上, 棧上分配速度快尤勋，并且能避免垃圾回收帶來的負面影響, 棧上分配是虛擬機提供的很好的對象分配優(yōu)化策略

-XX:+EliminateAllocations
　　開啟標量替換(默認打開), 即允許對象打散分配在棧上, 即對象的屬性視為獨立局部變量進行分配到棧上

-XX:+UseCompressedOops
　　開啟指針壓縮

-XX:+AggressiveOpts
　　啟用JVM開發(fā)團隊最新的調優(yōu)成果。例如編譯優(yōu)化茵宪，偏向鎖最冰，并行年老代收集等

-XX:-UseTLAB
　　關閉TLAB , 默認是打開的

-Djava.awt.headless=true
　　有時我們會在我們的J2EE工程中使用一些圖表工具如：jfreechart，用于在web網頁輸出GIF/JPG等流眉厨，在winodws環(huán)境下锌奴，一般我 們的app server在輸出圖形時不會碰到什么問題，但是在linux/unix環(huán)境下經常會碰到一個exception導致你在winodws開發(fā)環(huán)境下圖片顯 示的好好可是在linux/unix下卻顯示不出來憾股，因此加上這個參數(shù)以免避這樣的情況出現(xiàn).

-XX:+DisableExplicitGC
　　在程序代碼中不允許有顯示的調用”System.gc()”鹿蜀。看到過有兩個極品工程中每次在DAO操作結束時手動調用System.gc()一下服球，覺得這 樣做好像能夠解決它們的out ofmemory問題一樣罕拂，付出的代價就是系統(tǒng)響應時間嚴重降低枫笛，就和我在關于Xms,Xmx里的解釋的原理一樣民宿，這樣去調用GC導致系統(tǒng)的JVM大起大 落进胯，性能不到什么地方去喲！

-XX:+UseBiasedLocking
　　偏向鎖粉渠，啟用一個優(yōu)化了的線程鎖分冈，我們知道在我們的appserver，每個http請求就是一個線程霸株，有的請求短有的請求長雕沉，就會有請求排隊的現(xiàn)象，甚至還會出現(xiàn)線程阻塞去件，這個優(yōu)化了的線程鎖使得你的appserver內對線程處理自動進行最優(yōu)調配坡椒。

GC策略

策略 1：將新對象預留在新生代，由于 Full GC 的成本遠高于 Minor GC尤溜，因此盡可能將對象分配在新生代是明智的做法倔叼，實際項目中根據(jù) GC 日志分析新生代空間大小分配是否合理，適當通過“-Xmn”命令調節(jié)新生代大小宫莱，最大限度降低新對象直接進入老年代的情況丈攒。

策略 2：大對象進入老年代，雖然大部分情況下，將對象分配在新生代是合理的巡验。但是對于大對象這種做法卻值得商榷识椰，大對象如果首次在新生代分配可能會出現(xiàn)空間不足導致很多年齡不夠的小對象被分配的老年代，破壞新生代的對象結構深碱，可能會出現(xiàn)頻繁的 full gc。因此藏畅，對于大對象敷硅，可以設置直接進入老年代（當然短命的大對象對于垃圾回收老說簡直就是噩夢）。-XX:PretenureSizeThreshold 可以設置直接進入老年代的對象大小愉阎。

策略 3：合理設置進入老年代對象的年齡绞蹦，-XX:MaxTenuringThreshold 設置對象進入老年代的年齡大小，減少老年代的內存占用榜旦，降低 full gc 發(fā)生的頻率幽七。

策略 4：設置穩(wěn)定的堆大小，堆大小設置有兩個參數(shù)：-Xms 初始化堆大小溅呢，-Xmx 最大堆大小澡屡。

策略5：注意：如果滿足下面的指標，則一般不需要進行 GC 優(yōu)化：

MinorGC 執(zhí)行時間不到50ms咐旧；

Minor GC 執(zhí)行不頻繁驶鹉，約10秒一次；

Full GC 執(zhí)行時間不到1s铣墨；

Full GC 執(zhí)行頻率不算頻繁室埋，不低于10分鐘1次。

監(jiān)控JVM

一伊约，需求：大數(shù)據(jù)的機器姚淆，很多jvm進程，需要監(jiān)控特定的幾個的進程的FGC,FGCT,YGC,YGCT,GCT屡律。

YGC：從應用程序啟動到采樣時年輕代中gc次數(shù)
YGCT：從應用程序啟動到采樣時年輕代中gc所用時間(s)
FGC：從應用程序啟動到采樣時old代(全gc)gc次數(shù)
FGCT：從應用程序啟動到采樣時old代(全gc)gc所用時間(s)
GCT：從應用程序啟動到采樣時gc用的總時間(s)

二 編寫自定義監(jiān)控項腳步

jps命令可以獲取到進程的ID腌逢，jstat -gc ID ，獲取gc的信息
參數(shù)詳解
jstat參考

cat jps1.py
#!/usr/bin/env python
import os,sys

jps_info = os.popen("/usr/bin/sudo /usr/local/java/bin/jps | grep %s | awk '{print $1}'"% sys.argv[1])
jps_info = jps_info.read()
jps_id = jps_info.strip()

jstat = {'YGC':'$13','YGCT':'$14','FGC':'$15','FGCT':'$16','GCT':'$17'}

info = jstat[sys.argv[2]]
command = "/usr/bin/sudo /usr/local/java/bin/jstat -gc "+jps_id+" | awk '{print "+info+"}'| /usr/bin/tail -n 1"

os.system(command)

三疹尾，編輯zabbix agent配置文件

添加：UserParameter=jstat[*], /usr/bin/python /etc/zabbix/scripts/jps1.py $1 $2

四上忍，其它地方的調整

在本機測試腳本是正常的，但是在zabbix server上測試有幾個問題需要修改

編輯 /etc/sudoers文件纳本，添加一行:

　　zabbix    ALL=(ALL)       NOPASSWD:ALL

　　這一行需要注釋掉：#Defaults    requiretty  

五窍蓝，創(chuàng)建監(jiān)控項（數(shù)據(jù)類型選擇浮點數(shù)）

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六,添加模板展示

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如何修改JVM參數(shù)

在安裝目錄的bin/catalina.sh 文件的cygwin=false上面加上：

JAVA_OPTS="-Xms256m -Xmx2048m -XX:PermSize=128m -XX:MaxPermSize=512m"
或者
CATALINA_OPTS="-Xms256m -Xmx2048m -XX:PermSize=128m -XX:MaxPermSize=512m"

參考：
https://www.sczyh30.com/posts/Java/jvm-metaspace/
http://www.reibang.com/p/bc2e4d4ff018