JVM内存模型

在JVM运行的时候所分配内存区的结构，分为程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈、堆和方法区五部分。JVM占用的内存分为线程共享区 和线程私有区，线程共享区和JVM同生共死，所有线程均可访问此区域；而线程私有区顾名思义每个线程各自占有，与各自线程同生共死。

方法区：用于存储类信息、常量池、静态变量、JIT编译后的代码等数据，具体放在哪里，不同的实现可以放在不同的地方。

堆：Java堆是Java虚拟机所管理的内存中中最大的一块。Java堆是被所有线程共享的一块内存区域，在虚拟机启动时创建。此内存区域的唯一目的地就是存放对象实例，所有的对象实例都在这里分配内存。Java堆是垃圾收集器管理的主要区域。

虚拟机栈：每个线程会有一个私有的栈。每个线程中方法的调用又会在本栈中创建一个栈帧。在方法栈中会存放编译期可知的各种基本数据类型（boolean、byte、char、short、int、float、long、double）、对象引用。

本地方法栈：每个线程会有一个私有的本地方法栈。本地方法栈与虚拟机栈所发挥的作用是非常相似的。区别是虚拟机栈为虚拟机执行Java方法（也就是字节码）服务，而本地方法栈则为虚拟机使用的C++/C等其他语言的方法服务。

程序计数器：程序计数器是一块较小的内存空间，主要用来存储当前线程所执行的字节码的行号指示器，字节码解释器工作时就是通过改变这个计数器的值来选取下一条需要执行的字节码指令，分支、循环、异常处理、线程恢复等基础功能都需要依赖计数器完成。它是线程私有的，随线程生随线程死。如果线程正在执行的是一个java方法，这个计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码指令的地址；如果正在执行的是调用C++/C等其他语言的方法，这个计数器则为空。

内存模型图如下：

垃圾回收机制相关算法概念：

随着程序的运行，内存中的实例对象、变量等占据的内存越来越多，如果不及时进行回收，会降低程序运行效率，甚至引发系统异常。 在上面介绍的五个内存区域中，有3个是不需要进行垃圾回收的：本地方法栈、程序计数器、虚拟机栈。因为他们的生命周期是和线程同步的，随着线程的销毁，他们占用的内存会自动释放。所以，只有方法区和堆区需要进行垃圾回收，回收的对象就是那些不存在任何引用的对象。下面我们讲的是针对堆的垃圾回收，因为方法区的垃圾回收较少。 说到垃圾回收，有两个问题非常关键：

1. 哪些对象需要回收？

2. 找到需要回收的对象以后具体怎么清理？

需要回收的对象：

关于对象是否存活的算法有引用计数算法和可达性分析算法，下面我们简单介绍下。

1. 引用计数法

   引用计数算法是在JVM中被摒弃的一种对象存活判定算法，不过它也有一些知名的应用场景（如Python、FlashPlayer），因此在这里也简单介绍一下。

   用引用计数器判断对象是否存活的过程是这样的：给对象中添加一个引用计数器，每当有一个地方引用它时，计数器加1；当引用失效时，计数器减1；任何时刻计数器为0的对象就是不可能再被使用的。

   引用计数算法的实现简单，判定效率也很高，大部分情况下是一个不错的算法。它没有被JVM采用的原因是它很难解决对象之间循环引用的问题。

2. 可达性分析算法

   Java、C#等使用可达性分析算法来判断对象是否存活的。可达性分析算法的基本思想是通过一系列的称为“GC Roots"的对象作为起始点，从这些节点开始向下搜索，搜索所走过的路径称为引用链，当一个对象到GC Roots没有任何引用链相连时，则证明此对象是不可用的。如下图，对象object5、object6、object7虽然互相有关联，但是它们到GC Roots是不可达的，所以它们将会被判定是可回收的对象。

   

   在Java语言中，可作为GC Roots的对象包括下面几种：

   • 虚拟机栈（栈帧中的本地变量表）中引用的对象

   • 方法区中类静态属性引用的对象

   • 方法区中常量引用的对象

   • 本地方法栈中引用的对象

垃圾收集器

1、串行收集器（Serial） 比较老的收集器，单线程。收集时，必须暂停应用的工作线程，直到收集结束。 2、并行收集器（Parallel） 多条垃圾收集线程并行工作，在多核CPU下效率更高，应用线程仍然处于等待状态。 3、CMS收集器（Concurrent Mark Sweep） CMS收集器是缩短暂停应用时间为目标而设计的，是基于标记-清除算法实现，整个过程分为4个步骤，包括： （1）初始标记（Initial Mark） （2）并发标记（Concurrent Mark） （3）重新标记（Remark） （4）并发清除（Concurrent Sweep） 其中，初始标记、重新标记这两个步骤仍然需要暂停应用线程。初始标记只是标记一下GC Roots能直接关联到的对象，速度很快，并发标记阶段是标记可回收对象，而重新标记阶段则是为了修正并发标记期间因用户程序继续运作导致标记产生变动的那一部分对象的标记记录，这个阶段暂停时间比初始标记阶段稍长一点，但远比并发标记时间短。 由于整个过程中消耗最长的并发标记和并发清除过程收集器线程都可以与用户线程一起工作，所以，CMS收集器内存回收与用户一起并发执行的，大大减少了暂停时间。

4、G1收集器（Garbage First） G1收集器将堆内存划分多个大小相等的独立区域（Region），并且能预测暂停时间，能预测原因是它能对整个堆进行全区收集。G1跟踪各个Region里的垃圾堆积价值大小（所获得空间大小以及回收所需时间），在后台维护一个优先列表，每次根据允许的收集时间，优先回收价值最大的Region，从而保证了再有限时间内获得更高的收集效率。 G1收集器工作工程分为4个步骤，包括： （1）初始标记（Initial Mark） （2）并发标记（Concurrent Mark） （3）最终标记（Final Mark） （4）筛选回收（Live Data Counting and Evacuation） 初始标记与CMS一样，标记一下GC Roots能直接关联到的对象。并发标记从GC Root开始标记存活对象，这个阶段耗时比较长，但也可以与应用线程并发执行。而最终标记也是为了修正在并发标记期间因用户程序继续运作而导致标记产生变化的那一部分标记记录。最后在筛选回收阶段对各个Region回收价值和成本进行排序，根据用户所期望的GC暂停时间来执行回收。

垃圾收集器参数 -XX:+UseSerialGC 串行收集器 -XX:+UseParallelGC 并行收集器 -XX:+UseParallelGCThreads=8 并行收集器线程数，同时有多少个线程进行垃圾回收，一般与CPU数量相等 -XX:+UseParallelOldGC 指定老年代为并行收集 -XX:+UseConcMarkSweepGC CMS收集器（并发收集器） -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection 开启内存空间压缩和整理，防止过多内存碎片 -XX:CMSFullGCsBeforeCompaction=0 表示多少次Full GC后开始压缩和整理，0表示每次Full GC后立即执行压缩和整理 -XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=80% 表示老年代内存空间使用80%时开始执行CMS收集，防止过多的Full GC -XX:+UseG1GC G1收集器 -XX:MaxTenuringThreshold=0 在年轻代经过几次GC后还存活，就进入老年代，0表示直接进入老年代

垃圾回收算法

使用可达性分析算法可以找到需要清理的对象，找到这些需要清理的对象以后我们应该怎么清理呢？本节将介绍几种垃圾收集算法的思想及其发展过程，JAVA垃圾回收的具体实现将在稍后介绍。

1. 标记-清除算法

   标记－清除算法是最基础的垃圾收集算法，后续的收集算法都是基于它的思路并对其不足进行改进而得到的。顾名思义，算法分成“标记”、“清除”两个阶段：首先标记出所有需要回收的对象，在标记完成后统一回收所有被标记的对象. 不足有两点：

   （1）效率问题 标记和清除两个过程的效率都不高 （2）空间问题 标记清除之后会产生大量不连续的内存碎片，空间碎片太多可能会导致以后在程序运行过程中需要分配较大对象时，无法找到足够的连续内存而不得不触发另一次垃圾收集动作。 标记－清除算法的执行过程如下图所示：

   

2. 复制算法

   为了解决标记-清除算法的效率问题，一种称为“复制”的收集算法出现了，思想为：它将可用内存按容量分成大小相等的两块，每次只使用其中的一块。当这一块内存用完，就将还存活着的对象复制到另一块上面，然后再把已使用过的内存空间一次清理掉。

   这样做使得每次都是对整个半区进行内存回收，内存分配时也就不用考虑内存碎片等复杂情况，实现简单，运行高效。只是这种算法的代价是将内存缩小为原来的一半，代价可能过高了。复制算法的执行过程如下图所示：

   

3. 标记-整理算法

   复制算法在对象存活率较高时要进行较多的复制操作，效率将会变低。未来解决效率问题，标记-整理算法被提出来。主要思想为：此算法的标记过程与标记－清除算法一样，但后续步骤不是直接对可回收对象进行清理，而是让所有存活的对象都向一端移动，然后直接清理掉边界以外的内存。具体示意图如下所示：

   

4. 分代收集算法

   Java的实际GC采用了“分代收集”算法，一般把Java堆分为新生代（Young)和老年代(Old)。如下图：

   

   新生代：是所有新对象产生的地方，使用复制算法进行清理。年轻代被分为3个部分——Eden区和两个Survivor区（From和To）。当Eden区被对象填满时，就会执行Young GC。并把所有存活下来的对象转移到其中一个survivor区。Young GC同样会检查存活下来的对象，并把它们转移到另一个survivor区。这样在一段时间内，总会有一个空的survivor区。经过多次GC周期后，仍然存活下来的对象会被转移到年老代内存空间。年轻代升级为年老代的阈值默认为15，这里的15是指在新生代经历过15次Young GC。需要注意，Survivor的两个区是对称的，没先后关系。 老年代：使用标记清理或者标记整理算法。 在年轻代中经历了N次回收后仍然没有被清除的对象，就会被放到年老代中，可以说他们都是久经沙场而不亡的一代，都是生命周期较长的对象。对于年老代和永久代，就不能再采用像年轻代中那样搬移腾挪的回收算法，因为那些对于这些回收战场上的老兵来说是小儿科。通常会在老年代内存被占满时将会触发Full GC,回收整个堆内存。

   为什么分区 在新生代中，每次垃圾回收都发现有大批对象死去，只有少量存活，选择复制算法只需要付出少量存活对象的复制成本就可以完成收集。而老年代中因为对象存活率高、没有额外空间对它进行分配担保，就必须使用“标记-清理”或者“标记-整理”算法来进行回收。

JVM垃圾回收过程

1. 首先新对象都会在新生代的Eden区，两个survivor都是空的。

2. 当Eden区满了以后，会触发Young GC进行垃圾回收。

3. 无需清理的对象被移动到第一个survivor空间。清除Eden区时，将删除需要清理的对象。

4. 在下一个Young GC中，Eden区又会发生同样的事情。删除未引用的对象，并将引用的对象移动到survivor空间。但是，在这种情况下，它们被移动到第二个survivor空间（S1）。此外，来自第一个survivor空间（S0）上的最后一个Young GC后存活对象的年龄增加1并且移动到S1。所有被引用对象被移动到S1，S0和eden都会被清除。这时候的survivor空间存活对象的年龄不同。

5. 在下一次 Young GC中，重复相同的过程。然而这次survivor空间切换。引用的对象被移动到S0。幸存的对象年龄加1。Eden和S1被清除。

6. 在多次Young GC之后，幸存的对象达到一定的年龄阈值时，它们从新生代晋升到老年代。

7. 随着Young gc的不断发生，新生代的幸存对象会被逐步的移动到老年代。

8. 这是整个新生代的整个过程。最终，将对老年代进行Full GC，清理和压缩该空间。

JVM新生代垃圾回收算法细节

1、复制算法：Eden区和Survivor区

        一个 Eden区，两个survivor区，eden区占80%内存空间，每一块survivor区占 10%。 平时使用一块eden和一块survivor区所以内存使用率为 90%。

刚开始对象都分配在eden区，如果eden区快满了就触发垃圾回收，把eden区中的存活对象转移到一块空着的survivor区，eden区清空，然后再次分配新对象到eden区，再触发垃圾回收，就把eden区存活的和survivor区存活的转移到另一块空着的survivor。

这么设计的原因: 每次垃圾回收可能存活下来的对象就1%,如果eden+一块survivor满了900MB，一次垃圾回收下来有10MB存活，就把10MB转移到另一块survivor区。始终保持一块survivor区是空着的。这样可以控制内存碎片，而且内存的使用率都很高。

问题:

• 万一存活下来的对象超过10%内存空间，在另外一块survivor区放不下怎么办？

• 万一突然分配超级大的对象，大到新生代找不到连续的空间来存放，怎么办？

• 到底一个存活对象要在新生代来回倒腾多少次才会去老年代？

解答

比如 static B b = new B();

静态变量b会一直引用B对象，这类对象不会被回收掉，每在新生代里躲过一次gc被转移到一块Survivor区时，年龄就长一岁。

默认的设置是达到15岁时转移到老年代。

也可以通过jvm参数（年龄阈值）"-XX:MaxTenuringThreshold"设置

2、动态对象年龄判断

有另一个规则可以让对象早点进入老年代：动态对象年龄判断

触发时机：发生Minor Gc 后，将存活的对象移动到空闲的 Survivor区时触发

描述:虚拟机并不是永远地要求对象的年龄必须达到了MaxTenuringThreshold才能晋升老年代，如果在Survivor空间中相同年龄所有对象大小的总和大于Survivor空间的一半，年龄大于或等于该年龄的对象就可以直接进入老年代，无须等到MaxTenuringThreshold中要求的年龄。

3、大对象直接进入老年代

有一个jvm参数 "-XX：PretenureSizeThreshold "可以把他的值设为字节数。比如 1048576字节，就是1MB，如果你创建了一个大于这个大小的对象，比如一个超级大的数组，就直接把这个大对象放到老年代里。不会经过新生代。之所以这么做，就是要避免新生代出现大对象，然后屡次躲过GC,还要把他在两个Survivor区域里来回复制多次之后才进入老年代。

4、空间分配担保机制

survivor区内存比较小，所以尽可能保证在一次Minor gc后，如果survivor区放不下，老年代要放得下，所以在Minor gc前要先计算老年代的可用空间够不够，能不能兜底。

新的问题

1、什么是空间分配担保

在发生Minor GC之前，虚拟机会检查老年代最大可用的连续空间是否大于新生代所有对象的总空间，如果大于，则此次Minor GC是安全的，如果小于，则虚拟机会查看HandlePromotionFailure设置值是否允许担保失败检查。如果HandlePromotionFailure=true，那么会继续检查老年代最大可用连续空间是否大于历次晋升到老年代的对象的平均大小，如果大于，则尝试进行一次Minor GC，但这次Minor GC依然是有风险的；如果小于或者HandlePromotionFailure=false，则改为进行一次Full GC。

2、为什么要进行空间分配担保？

是因为新生代采用复制收集算法，假如大量对象在Minor GC后仍然存活（最极端情况为内存回收后新生代中所有对象均存活），而Survivor空间是比较小的，这时就需要老年代进行分配担保，把Survivor无法容纳的对象放到老年代。老年代要进行空间分配担保，前提是老年代得有足够空间来容纳这些对象，但一共有多少对象在内存回收后存活下来是不可预知的，因此只好取之前每次垃圾回收后晋升到老年代的对象大小的平均值作为参考。使用这个平均值与老年代剩余空间进行比较，来决定是否进行Full GC来让老年代腾出更多空间。

问题：Minor Gc后的对象太多无法放入Survivor区怎么办?

假如在发生gc的时候，eden区里有150MB对象存活，而Survivor区只有100MB，无法全部放入，这时就必须把这些对象全部直接转移到老年代里。

问题: 接着上面的问题，如果这时老年代的可用内存小于新生代全部对象大小，万一Minor gc后新生代的对象都存活下来，然后需要全部转移到老年代，但是老年代空间不够，怎么办？

理论上有这个可能。

这时如果设置了 "-XX:-HandlePromotionFailure"的参数，就会尝试判断，看老年代内存大小是否大于之前每一次Minor gc后进入老年代的对象的平均大小。 比如说，之前Minor gc 平均10M左右的对象进入老年代，此时老年代可用内存大于10MB,那么大概率老年代空间是足够的。 如果上面那个判断失败，或者是根本没设置这个参数，那就直接触发"Full GC"，对老年代进行垃圾回收，腾出些空间，再Minor gc。 如果判断成功了，那么大概率老年代内存是够的，就冒风险尝试Minor gc。这时有以下几种可能。

Minor Gc 后，剩余的存活对象大小，小于Survivor区，那就直接进入Survivor区。 MInor Gc 后，剩余的存活对象大小，大于Survivor区，小于老年代可用内存，那就直接去老年代。 Minor Gc后，大于Survivor，老年代，很不幸，就会发生"Handle Promotion Failure"的情况 ，触发"Full GC"。 Full gc 就是对老年代进行垃圾回收，同时也一般会对新生代进行垃圾回收。

如果 Full gc后老年代还是没有足够的空间存放剩余的存活对象，那么就会导致 “OOM” (out of memory) 内存溢出。

所以Minor gc 触发要先对老年代空间做检查看看老年代空间够不够。检查失败的时候触发"Full Gc"给老年代腾空间，或者Minor gc 后剩余对象太多放入老年代内存都不够，也要触发"Full Gc"。

总结：触发老年代垃圾回收（Full gc) 的时机

• Minor gc 前，检查一下发现之前的 Avg（进入老年代对象的大小）> 现在老年代可用空间，提前触发Full gc。

• Minor gc 后，发现剩余对象 > 老年代可用空间，触发Full gc。

图示总结：

 根据上图回答问题

1. 什么时候会触发Minor gc?

2. 触发Minor gc 之前会如何检查老年代的大小，涉及哪几个步骤和条件？

3. 什么时候在Minor Gc 之前就会提前触发一次 Full gc?

4. Minor gc 过后可能对应那几种情况?

5. 哪些情况下Minor gc 的对象会进入老年代?

JVM参数设置与分析

不管是YGC还是Full GC，GC过程中都会对导致程序运行中中断，正确的选择不同的GC策略，调整JVM、GC的参数，可以极大的减少由于GC工作，而导致的程序运行中断方面的问题，进而适当的提高Java程序的工作效率。但是调整GC是以个极为复杂的过程，由于各个程序具备不同的特点，如：web和GUI程序就有很大区别（Web可以适当的停顿，但GUI停顿是客户无法接受的），而且由于跑在各个机器上的配置不同（主要cup个数，内存不同），所以使用的GC种类也会不同(如何选择见GC种类及如何选择。本文将注重介绍JVM、GC的一些重要参数的设置来提高系统的性能。

JVM参数含义

参数名称	含义	默认值	备注
-Xms	初始堆大小	物理内存的1/64(<1GB)	默认(MinHeapFreeRatio参数可以调整)空余堆内存小于40%时，JVM就会增大堆直到-Xmx的最大限制.
-Xmx	最大堆大小	物理内存的1/4(<1GB)	默认(MaxHeapFreeRatio参数可以调整)空余堆内存大于70%时，JVM会减少堆直到 -Xms的最小限制
-Xmn	年轻代大小(1.4or lator)		注意：此处的大小是（eden+ 2 survivor space).与jmap -heap中显示的New gen是不同的。 整个堆大小=年轻代大小 + 年老代大小 + 永久代大小（1.8后取消永久代）. 增大年轻代后,将会减小年老代大小.此值对系统性能影响较大,Sun官方推荐配置为整个堆的3/8
-XX:NewSize	设置年轻代大小(for 1.3/1.4)
-XX:MaxNewSize	年轻代最大值(for 1.3/1.4)
-XX:PermSize	设置持久代(perm gen)初始值	物理内存的1/64
-XX:MaxPermSize	设置持久代最大值	物理内存的1/4
-Xss	每个线程的堆栈大小		JDK5.0以后每个线程堆栈大小为1M,以前每个线程堆栈大小为256K.更具应用的线程所需内存大小进行 调整.在相同物理内存下,减小这个值能生成更多的线程.但是操作系统对一个进程内的线程数还是有限制的,不能无限生成,经验值在3000~5000左右 一般小的应用， 如果栈不是很深， 应该是128k够用的 大的应用建议使用256k。这个选项对性能影响比较大，需要严格的测试。（校长） 和threadstacksize选项解释很类似,官方文档似乎没有解释,在论坛中有这样一句话:"” -Xss is translated in a VM flag named ThreadStackSize” 一般设置这个值就可以了。
-XX:ThreadStackSize	Thread Stack Size		(0 means use default stack size) [Sparc: 512; Solaris x86: 320 (was 256 prior in 5.0 and earlier); Sparc 64 bit: 1024; Linux amd64: 1024 (was 0 in 5.0 and earlier); all others 0.]
-XX:NewRatio	年轻代(包括Eden和两个Survivor区)与年老代的比值(除去持久代)		-XX:NewRatio=4表示年轻代与年老代所占比值为1:4,年轻代占整个堆栈的1/5 Xms=Xmx并且设置了Xmn的情况下，该参数不需要进行设置。
-XX:SurvivorRatio	Eden区与Survivor区的大小比值		设置为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:LargePageSizeInBytes	内存页的大小不可设置过大， 会影响Perm的大小		=128m
-XX:+UseFastAccessorMethods	原始类型的快速优化
-XX:+DisableExplicitGC	关闭System.gc()		这个参数需要严格的测试
-XX:MaxTenuringThreshold	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 该参数只有在串行GC时才有效.
-XX:+AggressiveOpts	加快编译
-XX:+UseBiasedLocking	锁机制的性能改善
-Xnoclassgc	禁用垃圾回收
-XX:SoftRefLRUPolicyMSPerMB	每兆堆空闲空间中SoftReference的存活时间	1s	softly reachable objects will remain alive for some amount of time after the last time they were referenced. The default value is one second of lifetime per free megabyte in the heap
-XX:PretenureSizeThreshold	对象超过多大是直接在旧生代分配	0	单位字节 新生代采用Parallel Scavenge GC时无效 另一种直接在旧生代分配的情况是大的数组对象,且数组中无外部引用对象.
-XX:TLABWasteTargetPercent	TLAB占eden区的百分比	1%
-XX:+CollectGen0First	FullGC时是否先YGC	false
并行收集器相关参数
-XX:+UseParallelGC	Full GC采用parallel MSC (此项待验证)		选择垃圾收集器为并行收集器.此配置仅对年轻代有效.即上述配置下,年轻代使用并发收集,而年老代仍旧使用串行收集.(此项待验证)
-XX:+UseParNewGC	设置年轻代为并行收集		可与CMS收集同时使用 JDK5.0以上,JVM会根据系统配置自行设置,所以无需再设置此值
-XX:ParallelGCThreads	并行收集器的线程数		此值最好配置与处理器数目相等 同样适用于CMS
-XX:+UseParallelOldGC	年老代垃圾收集方式为并行收集(Parallel Compacting)		这个是JAVA 6出现的参数选项
-XX:MaxGCPauseMillis	每次年轻代垃圾回收的最长时间(最大暂停时间)		如果无法满足此时间,JVM会自动调整年轻代大小,以满足此值.
-XX:+UseAdaptiveSizePolicy	自动选择年轻代区大小和相应的Survivor区比例		设置此选项后,并行收集器会自动选择年轻代区大小和相应的Survivor区比例,以达到目标系统规定的最低相应时间或者收集频率等,此值建议使用并行收集器时,一直打开.
-XX:GCTimeRatio	设置垃圾回收时间占程序运行时间的百分比		公式为1/(1+n)
-XX:+ScavengeBeforeFullGC	Full GC前调用YGC	true	Do young generation GC prior to a full GC. (Introduced in 1.4.1.)
CMS相关参数
-XX:+UseConcMarkSweepGC	使用CMS内存收集		测试中配置这个以后,-XX:NewRatio=4的配置失效了,原因不明.所以,此时年轻代大小最好用-Xmn设置.???
-XX:+AggressiveHeap			试图是使用大量的物理内存 长时间大内存使用的优化，能检查计算资源（内存， 处理器数量） 至少需要256MB内存 大量的CPU／内存， （在1.4.1在4CPU的机器上已经显示有提升）
-XX:CMSFullGCsBeforeCompaction	多少次后进行内存压缩		由于并发收集器不对内存空间进行压缩,整理,所以运行一段时间以后会产生"碎片",使得运行效率降低.此值设置运行多少次GC以后对内存空间进行压缩,整理.
-XX:+CMSParallelRemarkEnabled	降低标记停顿
-XX+UseCMSCompactAtFullCollection	在FULL GC的时候， 对年老代的压缩		CMS是不会移动内存的， 因此， 这个非常容易产生碎片， 导致内存不够用， 因此， 内存的压缩这个时候就会被启用。 增加这个参数是个好习惯。 可能会影响性能,但是可以消除碎片
-XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly	使用手动定义初始化定义开始CMS收集		禁止hostspot自行触发CMS GC
-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=70	使用cms作为垃圾回收 使用70％后开始CMS收集	92	为了保证不出现promotion failed(见下面介绍)错误,该值的设置需要满足以下公式CMSInitiatingOccupancyFraction计算公式
-XX:CMSInitiatingPermOccupancyFraction	设置Perm Gen使用到达多少比率时触发	92
-XX:+CMSIncrementalMode	设置为增量模式		用于单CPU情况
-XX:+CMSClassUnloadingEnabled
辅助信息
-XX:+PrintGC			输出形式:[GC 118250K->113543K(130112K), 0.0094143 secs] [Full GC 121376K->10414K(130112K), 0.0650971 secs]
-XX:+PrintGCDetails			输出形式:[GC [DefNew: 8614K->781K(9088K), 0.0123035 secs] 118250K->113543K(130112K), 0.0124633 secs] [GC DefNew: 8614K->8614K(9088K), 0.0000665 secs 121376K->10414K(130112K), 0.0436268 secs]
-XX:+PrintGCTimeStamps
-XX:+PrintGC:PrintGCTimeStamps			可与-XX:+PrintGC -XX:+PrintGCDetails混合使用 输出形式:11.851: [GC 98328K->93620K(130112K), 0.0082960 secs]
-XX:+PrintGCApplicationStoppedTime	打印垃圾回收期间程序暂停的时间.可与上面混合使用		输出形式:Total time for which application threads were stopped: 0.0468229 seconds
-XX:+PrintGCApplicationConcurrentTime	打印每次垃圾回收前,程序未中断的执行时间.可与上面混合使用		输出形式:Application time: 0.5291524 seconds
-XX:+PrintHeapAtGC	打印GC前后的详细堆栈信息
-Xloggc:filename	把相关日志信息记录到文件以便分析. 与上面几个配合使用
-XX:+PrintClassHistogram	garbage collects before printing the histogram.
-XX:+PrintTLAB	查看TLAB空间的使用情况
XX:+PrintTenuringDistribution	查看每次minor GC后新的存活周期的阈值		Desired survivor size 1048576 bytes, new threshold 7 (max 15) new threshold 7即标识新的存活周期的阈值为7。

GC性能方面的考虑

对于GC的性能主要有2个方面的指标：吞吐量throughput（工作时间不算gc的时间占总的时间比）和暂停pause（gc发生时app对外显示的无法响应）。

1. Total Heap

默认情况下，jvm会增加/减少heap大小以维持free space在整个vm中占的比例，这个比例由MinHeapFreeRatio和MaxHeapFreeRatio指定。

一般而言，server端的app会有以下规则：

• 对vm分配尽可能多的memory；

• 将Xms和Xmx设为一样的值。如果虚拟机启动时设置使用的内存比较小，这个时候又需要初始化很多对象，虚拟机就必须重复地增加内存。

• 处理器核数增加，内存也跟着增大。

1. The Young Generation

另外一个对于app流畅性运行影响的因素是young generation的大小。young generation越大，minor collection越少；但是在固定heap size情况下，更大的young generation就意味着小的tenured generation，就意味着更多的major collection(major collection会引发minor collection)。

NewRatio反映的是young和tenured generation的大小比例。NewSize和MaxNewSize反映的是young generation大小的下限和上限，将这两个值设为一样就固定了young generation的大小（同Xms和Xmx设为一样）。

如果希望，SurvivorRatio也可以优化survivor的大小，不过这对于性能的影响不是很大。SurvivorRatio是eden和survior大小比例。

一般而言，server端的app会有以下规则：

• 首先决定能分配给vm的最大的heap size，然后设定最佳的young generation的大小；

• 如果heap size固定后，增加young generation的大小意味着减小tenured generation大小。让tenured generation在任何时候够大，能够容纳所有live的data（留10%-20%的空余）。

经验&&规则

1. 年轻代大小选择

   • 响应时间优先的应用:尽可能设大,直到接近系统的最低响应时间限制(根据实际情况选择).在此种情况下,年轻代收集发生的频率也是最小的.同时,减少到达年老代的对象.

   • 吞吐量优先的应用:尽可能的设置大,可能到达Gbit的程度.因为对响应时间没有要求,垃圾收集可以并行进行,一般适合8CPU以上的应用.

   • 避免设置过小.当新生代设置过小时会导致:1.YGC次数更加频繁 2.可能导致YGC对象直接进入旧生代,如果此时旧生代满了,会触发FGC.

2. 年老代大小选择

   1. 响应时间优先的应用:年老代使用并发收集器,所以其大小需要小心设置,一般要考虑并发会话率和会话持续时间等一些参数.如果堆设置小了,可以会造成内存碎 片,高回收频率以及应用暂停而使用传统的标记清除方式;如果堆大了,则需要较长的收集时间.最优化的方案,一般需要参考以下数据获得: 并发垃圾收集信息、持久代并发收集次数、传统GC信息、花在年轻代和年老代回收上的时间比例。

   2. 吞吐量优先的应用:一般吞吐量优先的应用都有一个很大的年轻代和一个较小的年老代.原因是,这样可以尽可能回收掉大部分短期对象,减少中期的对象,而年老代尽存放长期存活对象.

3. 较小堆引起的碎片问题 因为年老代的并发收集器使用标记,清除算法,所以不会对堆进行压缩.当收集器回收时,他会把相邻的空间进行合并,这样可以分配给较大的对象.但是,当堆空间较小时,运行一段时间以后,就会出现"碎片",如果并发收集器找不到足够的空间,那么并发收集器将会停止,然后使用传统的标记,清除方式进行回收.如果出现"碎片",可能需要进行如下配置: -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection:使用并发收集器时,开启对年老代的压缩. -XX:CMSFullGCsBeforeCompaction=0:上面配置开启的情况下,这里设置多少次Full GC后,对年老代进行压缩

4. 用64位操作系统，Linux下64位的jdk比32位jdk要慢一些，但是吃得内存更多，吞吐量更大

5. XMX和XMS设置一样大，MaxPermSize和MinPermSize设置一样大，这样可以减轻伸缩堆大小带来的压力

6. 使用CMS的好处是用尽量少的新生代，经验值是128M－256M， 然后老生代利用CMS并行收集， 这样能保证系统低延迟的吞吐效率。 实际上cms的收集停顿时间非常的短，2G的内存， 大约20－80ms的应用程序停顿时间

7. 系统停顿的时候可能是GC的问题也可能是程序的问题，多用jmap和jstack查看，或者killall -3 java，然后查看java控制台日志，能看出很多问题。(相关工具的使用方法将在后面的blog中介绍)

8. 仔细了解自己的应用，如果用了缓存，那么年老代应该大一些，缓存的HashMap不应该无限制长，建议采用LRU算法的Map做缓存，LRUMap的最大长度也要根据实际情况设定。

9. 采用并发回收时，年轻代小一点，年老代要大，因为年老大用的是并发回收，即使时间长点也不会影响其他程序继续运行，网站不会停顿

10. JVM参数的设置(特别是 –Xmx –Xms –Xmn -XX:SurvivorRatio -XX:MaxTenuringThreshold等参数的设置没有一个固定的公式，需要根据PV old区实际数据 YGC次数等多方面来衡量。为了避免promotion faild可能会导致xmn设置偏小，也意味着YGC的次数会增多，处理并发访问的能力下降等问题。每个参数的调整都需要经过详细的性能测试，才能找到特定应用的最佳配置。

promotion failed: 垃圾回收时promotion failed是个很头痛的问题，一般可能是两种原因产生，第一个原因是救助空间不够，救助空间里的对象还不应该被移动到年老代，但年轻代又有很多对象需要放入救助空间；第二个原因是年老代没有足够的空间接纳来自年轻代的对象；这两种情况都会转向Full GC，网站停顿时间较长。

解决方方案一：

第一个原因我的最终解决办法是去掉救助空间，设置-XX:SurvivorRatio=65536 -XX:MaxTenuringThreshold=0即可，第二个原因我的解决办法是设置CMSInitiatingOccupancyFraction为某个值（假设70），这样年老代空间到70%时就开始执行CMS，年老代有足够的空间接纳来自年轻代的对象。

解决方案一的改进方案：

又有改进了，上面方法不太好，因为没有用到救助空间，所以年老代容易满，CMS执行会比较频繁。我改善了一下，还是用救助空间，但是把救助空间加大，这样也不会有promotion failed。具体操作上，32位Linux和64位Linux好像不一样，64位系统似乎只要配置MaxTenuringThreshold参数，CMS还是有暂停。为了解决暂停问题和promotion failed问题，最后我设置-XX:SurvivorRatio=1 ，并把MaxTenuringThreshold去掉，这样即没有暂停又不会有promotoin failed，而且更重要的是，年老代和永久代上升非常慢（因为好多对象到不了年老代就被回收了），所以CMS执行频率非常低，好几个小时才执行一次，这样，服务器都不用重启了。

-Xmx4000M -Xms4000M -Xmn600M -XX:PermSize=500M -XX:MaxPermSize=500M -Xss256K -XX:+DisableExplicitGC -XX:SurvivorRatio=1 -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:+UseParNewGC -XX:+CMSParallelRemarkEnabled -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection -XX:CMSFullGCsBeforeCompaction=0 -XX:+CMSClassUnloadingEnabled -XX:LargePageSizeInBytes=128M -XX:+UseFastAccessorMethods -XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly -XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=80 -XX:SoftRefLRUPolicyMSPerMB=0 -XX:+PrintClassHistogram -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCTimeStamps -XX:+PrintHeapAtGC -Xloggc:log/gc.log

CMSInitiatingOccupancyFraction值与Xmn的关系公式

上面介绍了promontion faild产生的原因是EDEN空间不足的情况下将EDEN与From survivor中的存活对象存入To survivor区时,To survivor区的空间不足，再次晋升到old gen区，而old gen区内存也不够的情况下产生了promontion faild从而导致full gc.那可以推断出：eden+from survivor < old gen区剩余内存时，不会出现promontion faild的情况，即： (Xmx-Xmn)(1-CMSInitiatingOccupancyFraction/100)>=(Xmn-Xmn/(SurvivorRatior+2)) 进而推断出： CMSInitiatingOccupancyFraction <=((Xmx-Xmn)-(Xmn-Xmn/(SurvivorRatior+2)))/(Xmx-Xmn)100

例如： 当xmx=128 xmn=36 SurvivorRatior=1时 CMSInitiatingOccupancyFraction<=((128.0-36)-(36-36/(1+2)))/(128-36)100 =73.913 当xmx=128 xmn=24 SurvivorRatior=1时 CMSInitiatingOccupancyFraction<=((128.0-24)-(24-24/(1+2)))/(128-24)100=84.615… 当xmx=3000 xmn=600 SurvivorRatior=1时 CMSInitiatingOccupancyFraction<=((3000.0-600)-(600-600/(1+2)))/(3000-600)100=83.33 CMSInitiatingOccupancyFraction低于70% 需要调整xmn或SurvivorRatior值。 另：网上一童鞋推断出的公式是：:(Xmx-Xmn)(100-CMSInitiatingOccupancyFraction)/100>=Xmn 这个公式个人认为不是很严谨，在内存小的时候会影响xmn的计算。

调优实例分析

java application项目（非web项目） 改进前：

-Xms128m
-Xmx128m
-XX:NewSize=64m
-XX:PermSize=64m
-XX:+UseConcMarkSweepGC
-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=78
-XX:ThreadStackSize=128
-Xloggc:logs/gc.log
-Dsun.rmi.dgc.server.gcInterval=3600000
-Dsun.rmi.dgc.client.gcInterval=3600000
-Dsun.rmi.server.exceptionTrace=true

问题:

1. permsize 设置较小,很容易达到报警范围(0.8)

2. 没有设置MaxPermSize，堆增长会带来额外压力。

3. NewSize较大，old gen 剩余空间64m，一方面可能会带来old区容易增长到报警范围（监控数据显示oldgenused长期在50m左右，接近78%，容易出现full gc）,另一方面也存在promontion fail风险

改进后：

-Xms128m
-Xmx128m
-Xmn24m
-XX:PermSize=80m
-XX:MaxPermSize=80m
-Xss256k
-XX:SurvivorRatio=1
-XX:MaxTenuringThreshold=20
-XX:+UseParNewGC
-XX:+UseConcMarkSweepGC
-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=75
-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection
-XX:+CMSParallelRemarkEnabled
-XX:CMSFullGCsBeforeCompaction=2
-XX:SoftRefLRUPolicyMSPerMB=0
-XX:+PrintClassHistogram
-XX:+PrintGCDetails
-XX:+PrintGCTimeStamps
-XX:+PrintHeapAtGC
-Xloggc:logs/gc.log
-Dsun.rmi.dgc.server.gcInterval=3600000
-Dsun.rmi.dgc.client.gcInterval=3600000
-Dsun.rmi.server.exceptionTrace=true

修改点：

1. PermSize与MaxPermSize都设置为80，一方面避免non heap warn(报警阀值0.8 非对内存一般占用到60M以内），一方面避免堆伸缩带来的压力

2. 通过设置Xmn=24M及SurvivorRatio=1 使得Eden区=from space=to space=8M,降低了Eden区大小，降低YGC的时间(降低到3-4ms左右),同时通过设MaxTenuringThreshold=20，使得old gen的增长很缓慢。带来的问题是YGC的次数明显提高了很多。

3. 其他参数优化 修改后带来的好处见JVM参数设置

再次改进后：

-Xms128m
-Xmx128m
-Xmn36m
-XX:PermSize=80m
-XX:MaxPermSize=80m
-Xss256k
-XX:SurvivorRatio=1
-XX:MaxTenuringThreshold=20
-XX:+UseParNewGC
-XX:+UseConcMarkSweepGC
-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=73
-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection
-XX:+CMSParallelRemarkEnabled
-XX:CMSFullGCsBeforeCompaction=2
-XX:SoftRefLRUPolicyMSPerMB=0
-XX:+PrintClassHistogram
-XX:+PrintGCDetails
-XX:+PrintGCTimeStamps
-XX:+PrintHeapAtGC
-Xloggc:logs/gc.log
-Dsun.rmi.dgc.server.gcInterval=3600000
-Dsun.rmi.dgc.client.gcInterval=3600000
-Dsun.rmi.server.exceptionTrace=true

修改点：在上面的基础上调整Xmn大小到36M，设置CMSInitiatingOccupancyFraction=73。

Eden区与Survivor区大小都增加到12M，通过CMSInitiatingOccupancyFraction计算公式,计算得出value为73是，可以避免promotion faild问题，同时满足堆内存监控报警值在80%：内存大小128M80%=102.4M 102.4M-36M=66.4M(老生代达到此值报警） 老生代达到67.15M（92M0.73）将发生Full GC，所以在老生代大小达到66.4M时也就是WARN报警时将很有可能出现Full GC。

增大了Eden和Survivor区的值，会减小YGC的次数，但由于空间变大理论上也会相应的增加YGC的时间，不过由于新生代本身就很小（才36M）这点儿变化可以忽略掉。实际的监控值显示YGC的时间在4-5ms之间。是可以接受范围。

SurvivorRatio 这个值还得在仔细考虑下,有待优化中 网上某个牛人的配置 :每天几百万pv一点问题都没有，网站没有停顿

$JAVA_ARGS
.=
"
-Dresin.home=$SERVER_ROOT
-server
-Xms6000M
-Xmx6000M
-Xmn500M
-XX:PermSize=500M
-XX:MaxPermSize=500M
-XX:SurvivorRatio=65536
-XX:MaxTenuringThreshold=0
-Xnoclassgc
-XX:+DisableExplicitGC
-XX:+UseParNewGC
-XX:+UseConcMarkSweepGC
-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection
-XX:CMSFullGCsBeforeCompaction=0
-XX:+CMSClassUnloadingEnabled
-XX:-CMSParallelRemarkEnabled
-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=90
-XX:SoftRefLRUPolicyMSPerMB=0
-XX:+PrintClassHistogram
-XX:+PrintGCDetails
-XX:+PrintGCTimeStamps
-XX:+PrintHeapAtGC
-Xloggc:log/gc.log
";

说明一下， -XX:SurvivorRatio=65536 -XX:MaxTenuringThreshold=0就是去掉了救助空间；

-Xnoclassgc禁用类垃圾回收，性能会高一点；

-XX:+DisableExplicitGC禁止System.gc()，免得程序员误调用gc方法影响性能；

-XX:+UseParNewGC，对年轻代采用多线程并行回收，这样收得快；

带CMS参数的都是和并发回收相关的，不明白的可以上网搜索；

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550010%=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；

SoftRefLRUPolicyMSPerMB这个参数我认为可能有点用，官方解释是softly reachable objects will remain alive for some amount of time after the last time they were referenced. The default value is one second of lifetime per free megabyte in the heap，我觉得没必要等1秒；

-Xmx4000M
-Xms4000M
-Xmn600M
-XX:PermSize=500M
-XX:MaxPermSize=500M
-Xss256K
-XX:+DisableExplicitGC
-XX:SurvivorRatio=1
-XX:+UseConcMarkSweepGC
-XX:+UseParNewGC
-XX:+CMSParallelRemarkEnabled
-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection
-XX:CMSFullGCsBeforeCompaction=0
-XX:+CMSClassUnloadingEnabled
-XX:LargePageSizeInBytes=128M
-XX:+UseFastAccessorMethods
-XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly
-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=80
-XX:SoftRefLRUPolicyMSPerMB=0
-XX:+PrintClassHistogram
-XX:+PrintGCDetails
-XX:+PrintGCTimeStamps
-XX:+PrintHeapAtGC
-Xloggc:log/gc.log

改进方案： 上面方法不太好，因为没有用到救助空间，所以年老代容易满，CMS执行会比较频繁。我改善了一下，还是用救助空间，但是把救助空间加大，这样也不会有promotion failed。 具体操作上，32位Linux和64位Linux好像不一样，64位系统似乎只要配置MaxTenuringThreshold参数，CMS还是有暂停。为了解决暂停问题和promotion failed问题，最后我设置-XX:SurvivorRatio=1 ，并把MaxTenuringThreshold去掉，这样即没有暂停又不会有promotoin failed，而且更重要的是，年老代和永久代上升非常慢（因为好多对象到不了年老代就被回收了），所以CMS执行频率非常低，好几个小时才执行一次，这样，服务器都不用重启了。 某网友:

$JAVA_ARGS
.=
"
-Dresin.home=$SERVER_ROOT
-server
-Xmx3000M
-Xms3000M
-Xmn600M
-XX:PermSize=500M
-XX:MaxPermSize=500M
-Xss256K
-XX:+DisableExplicitGC
-XX:SurvivorRatio=1
-XX:+UseConcMarkSweepGC
-XX:+UseParNewGC
-XX:+CMSParallelRemarkEnabled
-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection
-XX:CMSFullGCsBeforeCompaction=0
-XX:+CMSClassUnloadingEnabled
-XX:LargePageSizeInBytes=128M
-XX:+UseFastAccessorMethods
-XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly
-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=70
-XX:SoftRefLRUPolicyMSPerMB=0
-XX:+PrintClassHistogram
-XX:+PrintGCDetails
-XX:+PrintGCTimeStamps
-XX:+PrintHeapAtGC
-Xloggc:log/gc.log
";

64位jdk参考设置，年老代涨得很慢，CMS执行频率变小，CMS没有停滞，也不会有promotion failed问题，内存回收得很干净。