JVM成神路之GC分代篇

JVM成神路之GC分代篇：掌握分代GC器、CMS收集器，及YoungGC、FullGC日志剖析，助力程序性能优化 #

引言

在《GC基础篇》中曾谈到过分代以及分区回收的概念，但基础篇更多的是建立在GC的一些算法理论上进行高谈阔论，而本篇则重点会对于分代收集器的实现进行全面详解，其中会涵盖串行收集器、并行收集器、三色标记法以及在JVM中的应用实践。而说到具体的分代GC收集器，也不得不提著名的CMS收集器，以及在日志层面，应当如何剖析YoungGC和FullGC日志，因为通过日志我们可以知道程序在运行中GC的具体行为，为程序性能的优化提供巨大的帮助。

分代GC的基本原理

分代GC是一种根据对象的生命周期将对象划分为不同代的垃圾回收算法。分代GC的思想是，将对象根据其生命周期划分为不同的代，并针对不同代采用不同的回收算法。这样可以提高GC的效率，因为可以减少需要回收的对象的数量。

分代收集器的实现

在HotSpot虚拟机中，分代GC的实现是基于三色标记法的。三色标记法是一种用于遍历图的数据结构的算法。在三色标记法中，每个节点都有三种颜色：白色、灰色和黑色。白色节点表示该节点尚未被访问，灰色节点表示该节点正在被访问，黑色节点表示该节点已被访问。

CMS收集器

CMS(Concurrent Mark Sweep)收集器是一种并行收集器，它可以并发地执行垃圾回收。CMS收集器是HotSpot虚拟机中默认的并发收集器。CMS收集器的工作流程分为以下几个步骤：

1. 初始标记：CMS收集器首先会进行初始标记，找出所有直接引用GC Roots的对象。
2. 并发标记：在初始标记之后，CMS收集器会并发地标记所有从GC Roots可达的对象。
3. 重新标记：在并发标记之后，CMS收集器会重新标记所有在并发标记期间被修改过的对象。
4. 并发清除：在重新标记之后，CMS收集器会并发地清除所有被标记为死亡的对象。

YoungGC和FullGC日志剖析

YoungGC和FullGC日志是JVM在运行过程中产生的日志，这些日志可以帮助我们分析程序的GC行为。

YoungGC日志

YoungGC日志记录了年轻代GC的信息。YoungGC日志中包含以下信息：

• GC的类型
• GC的开始时间和结束时间
• GC的持续时间
• GC回收的对象数量
• GC回收的内存大小

FullGC日志

FullGC日志记录了老年代GC的信息。FullGC日志中包含以下信息：

• GC的类型
• GC的开始时间和结束时间
• GC的持续时间
• GC回收的对象数量
• GC回收的内存大小

如何优化程序性能

通过分析YoungGC和FullGC日志，我们可以优化程序性能。以下是一些优化程序性能的技巧：

• 减少年轻代中的对象数量：可以通过减少对象的大小、减少对象的引用数量以及使用对象池来减少年轻代中的对象数量。
• 减少老年代中的对象数量：可以通过减少对象的引用数量以及使用弱引用来减少老年代中的对象数量。
• 调整GC参数：可以通过调整GC参数来优化GC的性能。GC参数包括：
  • -XX:+UseConcMarkSweepGC：使用CMS收集器
  • -XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=70：CMS收集器在老年代达到70%时开始回收
  • -XX:MaxTenuringThreshold=15：对象在年轻代中存活15次后进入老年代
• 使用并行GC：可以使用并行GC来提高GC的性能。并行GC可以同时使用多个线程来执行GC。

总结

分代GC是一种提高GC效率的垃圾回收算法。分代GC将对象根据其生命周期划分为不同的代，并针对不同代采用不同的回收算法。分代GC的实现是基于三色标记法的。CMS收集器是HotSpot虚拟机中默认的并发收集器。YoungGC和FullGC日志可以帮助我们分析程序的GC行为。通过分析YoungGC和FullGC日志，我们可以优化程序性能。