GC调优

Reference：https://time.geekbang.org/column/article/107396

 

GC算法

JVM提供了不同的回收算法来实现这⼀套回收机制，通常垃圾收集器的回收算法可以分为以下⼏种：

 

如果说收集算法是内存回收的⽅法论，那么垃圾收集器就是内存回收的具体实现，JDK1.7 update14 之后Hotspot虚拟机所有的回收器整理如下（以下为服务端垃圾收集器）：

其实在JVM规范中并没有明确GC的运作⽅式，各个⼚商可以采⽤不同的⽅式实现垃圾收集器。我们可以通过JVM⼯具查询当前JVM使⽤的垃圾收集器类型，⾸先通过ps命令查询出经常ID，再通过jmap -heap ID查询出JVM的配置信息，其中就包括垃圾收集器的设置类型。 

 

GC性能衡量指标

⼀个垃圾收集器在不同场景下表现出的性能也不⼀样，那么如何评价⼀个垃圾收集器的性能好坏呢？我们可以借助⼀些指标。

吞吐量：这⾥的吞吐量是指应⽤程序所花费的时间和系统总运⾏时间的⽐值。我们可以按照这个公式来计算GC的吞吐量：系统总运⾏时间=应⽤程序耗时+GC耗时。如果系统运⾏了100分钟，GC耗时1分钟，则系统吞吐量为99%。GC的吞吐量⼀般不能低于95%。

 

停顿时间：指垃圾收集器正在运⾏时，应⽤程序的暂停时间。对于串⾏回收器⽽⾔，停顿时间可能会⽐较长；⽽使⽤并发回收器，由于垃圾收集器和应⽤程序交替运⾏，程序的停顿时间就会变短，但其效率很可能不如独占垃圾收集器，系统的吞吐量也很可能会降低。

 

垃圾回收频率：多久发⽣⼀次指垃圾回收呢？通常垃圾回收的频率越低越好，增⼤堆内存空间可以有效降低垃圾回收发⽣的频率，但同时也意味着堆积的回收对象越多，最终也会增加回收时的停顿时间。所以我们只要适当地增⼤堆内存空间，保证正常的垃圾回收频率即可。

 

GC调优策略

找出问题后，就可以进⾏调优了，下⾯介绍⼏种常⽤的GC调优策略。

1. 降低Minor GC频率

通常情况下，由于新⽣代空间较⼩，Eden区很快被填满，就会导致频繁Minor GC，因此我们可以通过增⼤新⽣代空间来降低Minor GC的频率。

可能你会有这样的疑问，扩容Eden区虽然可以减少Minor GC的次数，但不会增加单次Minor GC的时间吗？如果单次Minor GC的时间增加，那也

很难达到我们期待的优化效果呀。

我们知道，单次Minor GC时间是由两部分组成：T1（扫描新⽣代）和T2（复制存活对象）。假设⼀个对象在Eden区的存活时间为500ms，

Minor GC的时间间隔是300ms，那么正常情况下，Minor GC的时间为 ：T1+T2。

当我们增⼤新⽣代空间，Minor GC的时间间隔可能会扩⼤到600ms，此时⼀个存活500ms的对象就会在Eden区中被回收掉，此时就不存在复制

存活对象了，所以再发⽣Minor GC的时间为：两次扫描新⽣代，即2T1。

可见，扩容后，Minor GC时增加了T1，但省去了T2的时间。通常在虚拟机中，复制对象的成本要远⾼于扫描成本。

如果在堆内存中存在较多的长期存活的对象，此时增加年轻代空间，反⽽会增加Minor GC的时间。如果堆中的短期对象很多，那么扩容新⽣

代，单次Minor GC时间不会显著增加。因此，单次Minor GC时间更多取决于GC后存活对象的数量，⽽⾮Eden区的⼤⼩。

 

2. 降低Full GC的频率

通常情况下，由于堆内存空间不⾜或⽼年代对象太多，会触发Full GC，频繁的Full GC会带来上下⽂切换，增加系统的性能开销。我们可以使

⽤哪些⽅法来降低Full GC的频率呢？

减少创建⼤对象：在平常的业务场景中，我们习惯⼀次性从数据库中查询出⼀个⼤对象⽤于web端显⽰。例如，我之前碰到过⼀个⼀次性查询

出60个字段的业务操作，这种⼤对象如果超过年轻代最⼤对象阈值，会被直接创建在⽼年代；即使被创建在了年轻代，由于年轻代的内存空间

有限，通过Minor GC之后也会进⼊到⽼年代。这种⼤对象很容易产⽣较多的Full GC。

我们可以将这种⼤对象拆解出来，⾸次只查询⼀些⽐较重要的字段，如果还需要其它字段辅助查看，再通过第⼆次查询显⽰剩余的字段。

增⼤堆内存空间：在堆内存不⾜的情况下，增⼤堆内存空间，且设置初始化堆内存为最⼤堆内存，也可以降低Full GC的频率。

 

选择合适的GC回收器

假设我们有这样⼀个需求，要求每次操作的响应时间必须在500ms以内。这个时候我们⼀般会选择响应速度较快的GC回收器，CMS（Concurrent Mark Sweep）回收器和G1回收器都是不错的选择。

⽽当我们的需求对系统吞吐量有要求时，就可以选择Parallel Scavenge回收器来提⾼系统的吞吐量。

 

总结

垃圾收集器的种类很多，我们可以将其分成两种类型，⼀种是响应速度快，⼀种是吞吐量⾼。

通常情况下，CMS和G1回收器的响应速度快，Parallel Scavenge回收器的吞吐量⾼。

在JDK1.8环境下，默认使⽤的是Parallel Scavenge（年轻代）+ Serial Old（⽼年代）垃圾收集器，你可以通过⽂中介绍的查询JVM的GC默认配置⽅法进⾏查看。

通常情况，JVM是默认垃圾回收优化的，在没有性能衡量标准的前提下，尽量避免修改GC的⼀些性能配置参数。如果⼀定要改，那就必须基于⼤量的测试结果或线上的具体性能来进⾏调整。