【Java 8 GC 调优】Ergonomics

（不知道把 Ergonomics 翻译成什么比较合适。）
 
Ergonomics 是 “JVM” 和 “GC调优” 提高应用程序性能的过程（如，基于行为的调优）。JVM 根据所运行的平台提供了 GC、堆大小、运行时编译器 等方面的默认选择。这些选择符合不同类型应用程序的需求，可减少命令行（参数）调整。此外，基于行为的调优会动态调整堆大小，来满足应用程序的特殊行为。
 

本节介绍这些默认选择和基于行为的调优。在使用后续章节中描述的更详细的控制之前，先使用这些默认值。

 

GC、堆、运行时编译器 的默认选择

具有以下属性的机器会被定义为服务器类的机器：

• 2个或以上物理处理器
• 2GB 或以上物理内存

在服务器类机器上默认使用以下选择：

• 吞吐量GC
• 初始堆大小为 1/64 的物理内存，最大不超过 1GB
• 最大堆大小为 1/4 的物理内存，最大不超过 1GB
• 运行时编译器为 Server

64位操作系统中 堆大小 的 初始值 和 最大值 可参考章节《The Parallel Collector》中 “Default Heap Size”。
 

服务器类机器的定义适用于 除了运行Windows的32位平台之外的 所有平台。下表展示了不同平台中 运行时编译器 的默认选择。

平台	操作系统	默认编译器	Server类机器上默认编译器
i586	Linux	Client	Server
i586	Windows	Client	Client （注1）
SPARC（64位）	Solaris	Server	Server（注2）
AMD（64位）	Linux	Server	Server（注2）
AMD（64位）	Windows	Server	Server（注2）

 

• 注1：即使在服务器类机器上也使用 Client 运行时编译器。因为历史上，在该组合下运行客户端程序的情况更多（如，交互应用）。
• 注2：只支持 Server 运行时编译器。

 

基于行为的调优

对于 并行收集器，Java SE 提供了两个 GC调优参数。它们基于应用程序的两个目标：最大暂停时间 和 吞吐量。可参考《The Parallel Collector》。（这两个选项在其它收集器中不可用。）需要注意的是这两个目标并不总是能达到。应用程序需要一个足够大的堆，至少能存放所有存活数据。此外，最小堆大小 可能会阻碍这些期望目标的达成。
 

最大暂停时间

暂停时间 是 GC停止应用程序 并 恢复不再使用的空间 的持续时间。“最大暂停时间目标”的目的就是为了限制这个暂停的最长持续时间。GC会维护这个暂停时间的平均值与方差。平均值是从开始运行时计算的，且会加权；最近暂停的权重更高。如果平均值加上方差 大于 最大暂停时间目标，就会被GC认为没有达到目标。
 

最大暂停时间目标可以通过命令行选项指定：

-XX:MaxGCPauseMillis=<nnn>

它会被解释为对 GC 的提示：期望暂停时间小于等于 毫秒。GC 会调整 堆大小 和 其它相关参数，以保持垃圾收集暂停时间小于秒。默认情况下，没有最大暂停时间目标。这些调整可能会导致频繁发生GC，从而降低应用程序的吞吐量。GC会试图优先满足任何暂停时间目标。其优先级高于吞吐量目标。尽管如此，某些情况下还是无法达成期望的暂停时间目标。

 

吞吐量

吞吐量是以 垃圾收集所花时间 和 其它时间（称为应用程序时间）（的比率）来衡量的。可通过命令行选项指定该目标：

-XX:GCTimeRatio=<nnn>

GC时间 与 应用程序时间 的比率为 1 / (1+) 。如，-XX:GCTimeRatio=19 表示设定的 GC时间目标为总时间的 1/20（5%）。
 

垃圾收集所花费的时间是收集新生代和老年代所耗时间之和。如果不满足吞吐量目标，GC会增加新生代和老年代的容量，以增加应用程序在垃圾收集操作之间的运行时长。

 

最小内存占用

如果吞吐量和最大暂停时间目标都达到了，那么GC会减小堆容量，直到其中一个目标不满足（总是吞吐量目标不满足）。然后解决未实现的目标。

 

调优策略

不要指定一个最大堆内存，除非你知道你需要一个比默认值更大的堆。
选择一个足以满足你的应用程序的吞吐量目标。
 

堆可能会增大或缩小，以满足指定的吞吐量目标。应用程序行为的改变可能导致堆增大或缩小。例如，当应用程序开始更快地分配内存时，为了保持相同的吞吐量，堆会增大。
 

如果堆增大到了最大值，但还未满足吞吐量目标，那说明这个最大值对此吞吐量目标来说太小。可以将最大堆大小设置为接近平台上物理内存总量，但又不会导致应用程序内存换页的某个值。然后重新运行应用程序。如果还是不能满足吞吐量目标，那说明对这个平台来说，在使用这些可用内存的情况下，这个吞吐量目标（即，应用程序时间目标）太高了。
 

如果可以满足吞吐量目标，但是部分暂停时间太长，那么可以指定一个最大暂停时间目标。指定一个最大暂停时间目标可能意味着无法满足吞吐量目标。因此需要选择一个对应用程序来说可接受的折中方案的值。
 

当GC试图满足存在竞争关系的目标时，堆的大小通常会发生波动。即使应用程序已经达到了一个稳定的状态，也会发生波动。吞吐量、最大暂停时间、最小占用内存 这几个目标之间存在竞争关系。吞吐量目标可能需要更大的堆，最大暂停时间和最小占用内存 都可能需要较小的堆。