哈嘍，大家好，我是指北君。

最近項目一直在跑性能測試，看到程序的MinorGC頻率增高， 每分鐘GC時間增大，心里總是會忐忑，待會兒不會又有503吧。

前言

對于Java程序員來說，GC總是繞不過去的一個知識點，總有那么一刻必然會用到這些內(nèi)容。

只是書到用時方恨少，需要進行GC優(yōu)化的時候再去看GC的每一步的詳細內(nèi)容也難以快速完成任務(wù)。

這一篇內(nèi)容就只有滿滿的干貨，可以說是拿來即用。下面我們廢話少說，走起。

1.GC算法種類

目前OpenJDK中有以下幾種常見的GC算法。

• Serial GC
• Parallel GC
• CMS GC (Concurrent Mark & Sweep)
• G1 GC
• Z GC

目前大多數(shù)的人使用Java8居多。如果沒有明確指定GC算法，那么Java8會使用默認Parallel GC。Java9開始 ,默認GC 是G1 GC算法。Java 17 默認也是G1 GC，其中個別版本會有點差異。

下面是常用GC算法使用命令。

網(wǎng)上大多數(shù)人都對ZGC算法的性能比較稱贊，如果是使用Java11以上的版本，那么可以考慮使用ZGC。奈何大多數(shù)同學(xué)們包括筆者都在Java8中久久不能自拔，所以我們這一篇就避開ZGC吧。

2. JVM的一些重要參數(shù)

JVM中的參數(shù)分為3類：

• 標準參數(shù)（-），所有的JVM都必須實現(xiàn)這些參數(shù)的功能，并且必須向后兼容. 如java -version等
• 非標準參數(shù)（-X），默認JVM實現(xiàn)這些功能，不保證所有的JVM都能使用，且不向后兼容。
• 非Stable參數(shù)（-XX），這些參數(shù)每個JVM實現(xiàn)都會不同，而且將來可能取消，需要謹慎使用

關(guān)于非標準參數(shù)，我們使用 java -X 命令 即可找到這些參數(shù)，

• -Xmn 新生代內(nèi)存大小，包括E區(qū)和兩個S區(qū)，使用方法如下：-Xmn65535，-Xmn2048k,-Xmn512m, -Xmn2g (-Xms,-Xmx 也是同一種寫法)
• -Xms 初始堆的大小，堆大小的最小值，默認值是物理內(nèi)存的1/64（小于1G）, 默認情況下，如果堆中可用內(nèi)存小于40%時（調(diào)整參數(shù) -X:MinHeapFreeRatio=40），堆內(nèi)存會開始增加，一直增加到-Xmx的大小
• -Xmx 堆的最大值，默認是物理內(nèi)存的1/64，如果Xms和Xmx都不設(shè)置的話，兩者的大小會相同，默認情況下，當堆中可用內(nèi)存大于70%時（調(diào)整參數(shù) -X:MaxHeapFreeRatio=70），堆內(nèi)存會開始減少，一直減少到-Xms的大小
• -Xss 線程的棧內(nèi)存，默認時1m， 如果項目使用lombok過多的情況下，編譯的時候可能會有棧溢出，就需要配置多一點棧內(nèi)存。
• -XX:MaxTeurningThreashold 新生代存活對象晉升到老年代的年齡閾值，對象頭中存儲age用了4個bit，所以其最大值為15。默認值是15，如果年輕代垃圾回收后總有一段時間內(nèi)存的占用仍然保持在某一個高位，過一段時間恢復(fù)正常。那么可以適當降低年齡閾值，讓存活對象更早的進入到老年代，提高年輕代的可用率。

3.使用哪種GC最合適

既然大多數(shù)同學(xué)都使用Java8，那么一定會在Parallel GC 和G1 GC中選擇了。

關(guān)于那種GC最合適，我們下面分別來看看。

3.1 如果選擇ParallelGC

ParallelGC是Java8的默認GC算法，對于新生代其使用Parallel Scavenge （復(fù)制算法），老年代垃圾回收則不同。

有兩種組合：

• 使用 -XX:UseParallelGC 參數(shù)，新生代使用 Parallel Scavenge 垃圾回收算法 ，老年代使用PSMarkSweep（Serial Old）垃圾回收算法（標記-整理算法）。
• 使用 -XX:UseParallelOldGC 參數(shù)， 新生代使用 Parallel Scavenge 垃圾回收算法，老年代使用Parallel Old垃圾回收算法（標記整理算法）。

3.1.1 Parallel Scavenge

Parallel Scavenge 是新生代并行回收器，使用復(fù)制算法。主要關(guān)注的是吞吐量，吞吐量就是JVM運行期間非垃圾回收用時百分比。

Parallel Scavenge 收集器控制吞吐量有兩個重要參數(shù)：

• 最大停頓時間 -XX:MaxGCPauseMills=100

其值為大于0的毫秒數(shù)，垃圾收集器盡可能保證回收的耗時不超過設(shè)定的值，但是并不是越小越好，如果值設(shè)置太小，那么GC的頻率會提高，這樣吞吐量就降低了。

• 控制吞吐量大小 -XX:GCTimeRatio=99

其值為0-100的整數(shù)，表示吞吐量，默認值是99，表示允許1%的垃圾回收時間占比。

• -XX:UseAdaptiveSizePolicy 自動調(diào)節(jié)新生代大小比例

啟用這個參數(shù)之后，JVM會根據(jù)當前系統(tǒng)運行情況收集監(jiān)控信息，動態(tài)調(diào)整新生代的比例等等。如果設(shè)置了這個參數(shù)之后，就不需要在設(shè)置新生代大小，Eden以及 S0/S1的比例等參數(shù)。

3.1.2 Parallel Old

Parallel Old 是老年代垃圾回收器，負責(zé)Full GC ，是一個并行垃圾回收器，整理老年代的時候，是基于“標記-整理”算法，

Parallel Old算法分為3各部分，

• Mark：將老年代的內(nèi)存，劃分為大小固定的多個連續(xù)的Region，標記完存活對象之后，統(tǒng)計每個Region的存活對象數(shù)量。Mark階段采用串行標記所有從GC Roots可直達的對象，并行標記所有存活的對象。
• Summary：某個Region的密度 = 存活對象的內(nèi)存大小/Region內(nèi)存大小，Summary階段會從左向右計算各個Region的密度，然后找到一個平衡點，這個平衡點左側(cè)的Region都不會進入下一個回收階段，另外一側(cè)的Region則需要進入到下一個階段進行回收。相當于只回收部分Region，Summary階段是串行執(zhí)行階段。
• Compaction：利用Summary階段的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，針對需要整理的部分，采用“整理”算法進行操作

-XX:+ScavengeBeforeFullGC ScavengBeforeFullGC 是 Parallel GC中的一個參數(shù)，默認開啟。其作用就是在一次FullGC之前先觸發(fā)一次Young GC 來清理新生代，以降低Full GC時 STW的耗時，

3.1.3 ParallelGC調(diào)優(yōu)

Parallel GC會盡量去滿足如下目標：（優(yōu)先級由高到低）

• 最大停頓時間目標
• 吞吐量目標
• 最小移動目標

對ParallelGC的調(diào)優(yōu)，其目標應(yīng)盡可能避免Full GC, 這就需要優(yōu)化對象老年化的頻率，

使用ParallelGC時，垃圾收集的資源開銷應(yīng)小于5%，如果已經(jīng)減少到1%甚至更少，基本上已經(jīng)達到極限了。

• Survivor調(diào)優(yōu)：ParallelGC可以自動調(diào)整Survivor空間，大部分的程序使用自動調(diào)整可以滿足要求，個別應(yīng)用在需要的情況下可以關(guān)閉自動調(diào)整，進行手動調(diào)整。

-Xmn1024m   //新生代大小
-XX:-UseAdaptiveSizePolicy  //關(guān)閉自適應(yīng)調(diào)整

-XX:SurvivorRatio 可以調(diào)整新生代中Survivor與Eden區(qū)的比例，例如-XX:SurvivorRatio=6表示S(From) : S(To) : Eden = 1: 1: 6 。其默認值為8

如果發(fā)現(xiàn)GC頻率過高，整體新生代又太小，可以增大新生代的大小，從而降低YoungGC的頻率和占用時間。

可以調(diào)小 SurvivorRatio的值，在整個新生代不變的情況下，會增大Survivor區(qū)的大?。‵rom和To同時增大）。一般情況下Eden區(qū)的大小應(yīng)該比Survivor大很多，如果大量對象都在一次YoungGC后就會回收清理，那么新生代Eden：From：To 為8：1：1就比較合適。如果說很大部分對象的年齡都超過1，即需要在Survivor的From,To中來回轉(zhuǎn)換幾次之后才能被回收，那么此時可以適當增大一下Survivor區(qū)的空間，并且可以將Survivor的空間使用率增大，避免對象年齡增長過快，從而被移動到老年代，造成FullGC。

-XX:-UseAdaptiveSizePolicy  //需要關(guān)閉Survivor自適應(yīng)
-XX:TargetSurvivorRatio=<n> //Suvivor空間的使用率，默認是50%
-XX:MaxTenuringThreshold=15 //存活對象年齡，默認15，

• 并行線程的優(yōu)化

-XX:ParallelGCThreads=<N> 

此參數(shù)設(shè)置年輕代并行收集器的線程數(shù)，一般與CPU數(shù)量相等，過多的線程數(shù)量會影響垃圾回收以及整個程序的性能。

默認情況下，當CPU的數(shù)量小于8，其值等于CPU數(shù)量

CPU數(shù)量大于8個，其值等于3+5*CPU數(shù)量 / 8

• 最大停頓時間

-XX:MaxGCPauseMills=<N> //最大停頓時間，值大于0的毫秒數(shù)

垃圾收集器為了將最大停頓時間控制在此參數(shù)內(nèi)，收集器會調(diào)整堆的大小和其他的參數(shù)。

對于用戶體驗，停頓越短越好，在服務(wù)端，會比較注重高并發(fā)和高吞吐量。

• 控制吞吐量大小

-XX:GCTimeRatio=99 //吞吐量

其值為0-100的整數(shù)，表示吞吐量，默認值是99，表示允許1%的垃圾回收時間占比。暫停時間越長，那么垃圾回收占用的時間比越大，可能會超過前面的設(shè)定比例。

3.2 如果選擇G1

Garbage-First 垃圾回收器是服務(wù)器類型的垃圾回收器，主要針對大內(nèi)存多處理器機器。其主要目標也是低暫停時間，高吞吐量，全局標記。