【Java 8 GC 调优】确定 “代” 的大小

很多参数会影响 “代” 的大小。下图说明了堆中“已提交空间”和“虚拟空间”之间的区别。JVM 初始化时会为堆预留整个空间。可以通过 -Xmx 选项指定这个预留空间的大小。如果参数 -Xms 的值比 -Xmx 小，那么不会把所有的预留空间都提交给 JVM。这些未提交的空间在图中被标为 “virtual”（虚拟空间）。堆的不同部分（新生代和老年代）可根据需要增长到虚拟空间的极限。
 

某些参数是堆中 一部分与另一部分 的比率。如，NewRatio 表示老年代与新生代的相对大小。
 

 

 

堆的总容量

以下关于 堆的增长和收缩 及 默认堆大小 不适用于并行GC。（可查看《并行GC》了解 并行GC 堆大小调整 与 默认堆大小 的信息。）但是控制 “堆的总大小” 和 “‘代’的大小” 的参数适用于 并行GC。
 

影响 GC 性能的最重要因素是 总可用内存。因为 GC 操作发生在“代”满时，吞吐量 与 可用内存量 成反比。
 

默认情况下，JVM 会增大或缩小“代”，以尝试将 可用空间的比例 保持在特定范围内。这个“范围”是个百分比，可以通过参数 -XX:MinHeapFreeRatio= 和 -XX:MaxHeapFreeRatio= 指定。
-Xms 设定了堆的最小容量，-Xmx 设定了堆的最大容量。
下表展示了这些参数在 64位 Solaris（SPARC平台版）上的默认值。

参数	默认值
MinHeapFreeRatio	40
MaxHeapFreeRatio	70
-Xms	6656K
-Xmx	通过计算得到

 

根据这些参数，如果某个“代”中的可用空间低于40%，则 JVM 会扩大该“代”的容量以保持40%的可用空间，直到达到该“代”的容量上限。
类似的，如果可用空间超过70%，那么“代”会被缩小，使得其只有70%的可用空间，当然也取决于它的容量下限。
 

正如上表所示，堆大小的默认最大值是 JVM 计算得到的。该计算方法之前被用在 并行GC 上，现在所有 GC 都在用。其中关于堆大小最大值的上限计算在 32位平台 和 64位平台 中是不同的（《堆容量 的 默认值》）。对客户端 JVM 也有类似的计算，这导致它的最大堆大小 小于 服务端 JVM。
 

一般准则

以下是关于 服务器应用 堆大小 的一般准则：

• 除非暂停时间太长，否则尝试分配尽可能多的内存。默认值通常都太小了。
• 将 -Xms 和 -Xmx 设置为相同值，可以移除大小调整策略，从而提高可预测性。但是如果你选择不当，JVM 无法补偿。
• 通常，如果增加了CPU核数，就可以增大内存，因为内存分配是可以并行的。（以此提高内存分配效率）

 

新生代

在总可用内存之后，影响 GC 性能的最重要因素是 新生代的份额。
新生代越大，Minor GC 的频率就越小。但是，对于有限的堆容量，更大的新生代意味着更小的老年代，这会增大 Major GC 的频率。
最佳选择取决于应用程序所分配对象的寿命分布。
 

默认情况下，新生代的容量由参数 NewRatio 控制。如，-XX:NewRatio=3 表示新生代与老年代的比例为 1:3 。也就是说，新生代（Eden 和 2个 Survivor）占总堆的 1/4 。
 

参数 NewSize 和 MaxNewSize 确定了新生代容量的 下限和上限。将这两个参数设置为相同的值 可以 固定新生代的大小。就如同 -Xms 和 -Xmx 相同时会固定堆的总容量。对于 NewRatio 的整数倍调整来说，这种更细粒度的新生代调整是很有用的。
 

Survivor

你可以使用参数 SurvivorRatio 来调整 Survivor 的容量，但这通常对性能并不重要。
例，-XX:SurvivorRatio=6 表示将 Eden 和 一个Survivor 的比例设置为 1:6 。也就是说，每个 Survivor 都是 Eden 的 1/6 ，也就是新生代的 1/8 （不是 1/7，因为有 2个Survivor）。
 

• 如果 Survivor 太小，GC 复制对象时会直接溢出到老年代。
• 如果 Survivor 太大，它们也是毫无用处地空着。

每次 GC 时，JVM 都会选择一个阈值，来表示对象被转到 老年代 前可以复制的次数。这个阈值的选择是为了让 Survivor 保持半满（有2个Survivor）。命令行选项 -XX:+PrintTenuringDistribution 可用于显示此阈值 及新生代中对象的“年龄”（被复制的次数）。（注意：此选项并不是所有 GC 都适用。）这对于观察对象寿命分布是很用的。

 

下表展示了这些参数在 64位 Solaris 上的默认值。

参数	Server JVM 中的默认值
NewRatio	2
NewSize	1310M
MaxNewSize	无限制
SurvivorRatio	8

 

新生代的最大容量 是根据 堆的总容量 和 NewRatio 参数 计算得到的。MaxNewSize 的默认值 “无限制” 表示 “除非通过命令行设置了 MaxNewSize，否则不受限制”。
 

一般准则

以下是针对服务器应用的一般准则：

• 先确定可以提供给 JVM 的 堆容量 最大值。然后根据新生代的规模来规划性能指标，找到最佳设置。
  注意：堆容量 的最大值应小于机器上的内存数量，以免过多的内存换页与抖动（短时间内大量换页操作就是抖动）。
• 如果堆的总容量是固定的，那么增大新生代就需要减小老年代。
  保持老年代足够大，让它在任何时刻都能存放应用程序的所有存活数据，外加一些空闲空间（10%~20% 或 更多）。
• 给新生代充足的内存。
• 如果增加了CPU核数，就可以增大内存，因为内存分配是可以并行的。