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JVM垃圾回收的Tips

整理了JVM垃圾回收的一些问题

为什么Young Generation适合使用复制算法

一句话：因为YGen的特点是大批对象快速死去，仅有少量对象存活。对于复制算法来说，每次复制的内容并不多，成本较低。

为什么是复制算法

一句话：算法简单，效率高，内存分配时也不需要考虑内存碎片等复杂情况，只需要移动指针，按照顺序分配即可。虽然会浪费一定的空间，但放到合适的位置如YGen，则大小可控，因为YGen回收后的对象占用很少。

现在的商用虚拟机都采用这种算法来回收新生代，不过研究表明1:1复制的比例非常不科学，因此新生代的内存被划分为一块较大的Eden空间和两块较小的Survivor空间，每次使用Eden 和其中一块Survivor。每次回收时，将Eden和Survivor中还存活着的对象一次性复制到另外一块Survivor空间上，最后清理掉Eden和刚才用过的Survivor空间。

Survivor区的意义

一句话：作为Young Generation和Old Generation之间对象promotion的一个缓冲地带，扛不住了再给Old Generation。

如果没有Survivor，Eden每进行一次Minor GC，存活的对象就会进入老年代，老年代很快被填满就会进入Major GC。由于老年代空间一般很大，所以进行一次GC耗时要长的多！尤其是频繁进行Full GC，对程序的响应和连接都会有影响！ Survivor存在就是减少被送到老年代的对象，进而减少Full GC的发生。默认设置是经历了16次Minor GC还在新生代中存活的对象才会被送到老年代。

那为什么有两个Survivor

一句话：主要是为了解决内存碎片化和效率问题，内存碎片多会影响大对象的分配，导致频繁GC，复制简单，效率高。

如果只有一个Survivor时，每触发一次Minor GC都会有数据从Eden放到Survivor，一直这样循环下去。注意的是，Survivor区也会进行垃圾回收，这样就会出现内存碎片化问题。碎片化会导致堆中可能没有足够大的连续空间存放一个大对象，影响程序性能。如果有两块Survivor就能将剩余对象集中到其中一块Survivor上，避免碎片问题。

如何调整Survivor的比例

-XX:SurvivorRatio：设置年轻代中Eden区与Survivor区的大小比值。默认为8，则两个Survivor区与一个Eden区的比值为2:8，一个Survivor 区占整个年轻代的1/10。
-XX:MaxTenuringThreshold：设置垃圾最大年龄。如果设置为0的话，则年轻代对象不经过Survivor区，直接进入年老代。对于年老代比较多的应用，可以提高效率。如果将此值设置为一个较大值，则年轻代对象会在Survivor区进行多次复制，这样可以增加对象再年轻代的存活时间，增加在年轻代即被回收的概率。

Old Generation为什么不用复制算法

一句话：复制算法在对象存活率较高的场景下要进行大量的复制操作，效率很低。

老年代都是不易被回收的对象，对象存活率高，那么需要有额外的空间进行分配担保，因此一般不能直接选用复制算法。

为什么用分代收集

一句话：JVM的堆分配和对象的生存周期不同，所以不同的堆空间应采用不同的回收算法，因地制宜。

大批对象死去、少量对象存活的（新生代），使用复制算法，复制成本低；对象存活率高、没有额外空间进行分配担保的（老年代），采用标记-清理算法或者标记-整理算法。

CMS的并发标记有什么问题

一句话：无法处理浮动垃圾。

因为在并发清理阶段用户线程还在运行，自然就会产生新的垃圾，而在此次收集中无法收集他们，只能留到下次收集，这部分垃圾为浮动垃圾。同时，由于用户线程并发执行，所以需要预留一部分老年代空间提供并发收集时程序运行使用。

Old Generation如何处理碎片

因为Old Generation由于采用的「标记-清除」算法，并不会进行压缩和整理，故会产生大量的内存碎片，不利于大对象的分配，可能会提前触发一次Full GC，影响运行效率。虚拟机提供了

-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection参数来进行碎片的合并整理过程，这样会使得停顿时间变长。
-XX:+CMSFullGCsBeforeCompaction，用于设置执行多少次不压缩的Full GC后会执行一次带压缩的GC。

不过阿里云有文章说这些参数已经被Hotspot废弃了，虽然不会影响VM工作：

在使用-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection -XX:+CMSFullGCsBeforeCompaction -XX:+UseCMSCollectionPassing等选项时，会打印一个已经弃用的警告，但是VM仍会继续工作。

CMSInitiatingOccupancyFraction，这个参数设置有很大技巧，基本上满足(Xmx-Xmn) (100-CMSInitiatingOccupancyFraction)/100>=Xmn就不会出现promotion failed。在我的应用中Xmx是6000，Xmn是500，那么Xmx-Xmn是5500兆，也就是年老代有5500兆，CMSInitiatingOccupancyFraction=90说明年老代到90%满的时候开始执行对年老代的并发垃圾回收（CMS），这时还剩10%的空间是5500 10%=550兆，所以即使Xmn（也就是年轻代共500兆）里所有对象都搬到年老代里，550兆的空间也足够了，所以只要满足上面的公式，就不会出现垃圾回收时的promotion failed