JVM 新生代(Young Generation)、老年代(Old Generation)、永久代(Perm Generation)

JAVA herman 598浏览
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最近,我有看了一些 JVM 的知识,发现一些知识容易健忘,在这里做一些笔记。总结下来,回头有时间了再来回顾。

当前主流虚拟机(Hotspot VM)的垃圾回收都采用“分代回收”的算法。“分代回收”是基于这样一个事实:对象的生命周期不同,所以针对不同生命周期的对象可以采取不同的回收方式,以便提高回收效率。

Hotspot VM 将内存划分为不同的物理区,就是“分代”思想的体现。如图所示,JVM 内存主要由新生代、老年代、永久代构成。

JVM 分代回收

  • 新生代(Young Generation):大多数对象在新生代中被创建,其中很多对象的生命周期很短。每次新生代的垃圾回收(又称Minor GC)后只有少量对象存活,所以选用复制算法,只需要少量的复制成本就可以完成回收。

    新生代内又分三个区:一个Eden区,两个Survivor区(一般而言),大部分对象在Eden区中生成。当Eden区满时,还存活的对象将被复制到两个Survivor区(中的一个)。当这个Survivor区满时,此区的存活且不满足“晋升”条件的对象将被复制到另外一个Survivor区。对象每经历一次Minor GC,年龄加1,达到“晋升年龄阈值”后,被放到老年代,这个过程也称为“晋升”。显然,“晋升年龄阈值”的大小直接影响着对象在新生代中的停留时间,在Serial和ParNew GC两种回收器中,“晋升年龄阈值”通过参数MaxTenuringThreshold设定,默认值为15。

  • 老年代(Old Generation):在新生代中经历了N次垃圾回收后仍然存活的对象,就会被放到年老代,该区域中对象存活率高。老年代的垃圾回收(又称Major GC)通常使用“标记-清理”或“标记-整理”算法。整堆包括新生代和老年代的垃圾回收称为Full GC(HotSpot VM里,除了CMS之外,其它能收集老年代的GC都会同时收集整个GC堆,包括新生代)。

  • 永久代(Perm Generation):主要存放元数据,例如Class、Method的元信息,与垃圾回收要回收的Java对象关系不大。相对于新生代和年老代来说,该区域的划分对垃圾回收影响比较小。

常见垃圾回收器

不同的垃圾回收器,适用于不同的场景。常用的垃圾回收器:

  • 串行(Serial)回收器是单线程的一个回收器,简单、易实现、效率高。
  • 并行(ParNew)回收器是Serial的多线程版,可以充分的利用 CPU 资源,减少回收的时间。
  • 吞吐量优先(Parallel Scavenge)回收器,侧重于吞吐量的控制。
  • 并发标记清除(CMS,Concurrent Mark Sweep)回收器是一种以获取最短回收停顿时间为目标的回收器,该回收器是基于“标记-清除”算法实现的。

JVM 参数基本策略

各分区的大小对 GC 的性能影响很大。如何将各分区调整到合适的大小,分析活跃数据的大小是很好的切入点。

活跃数据的大小是指,应用程序稳定运行时长期存活对象在堆中占用的空间大小,也就是 Full GC 后堆中老年代占用空间的大小。可以通过 GC 日志中 Full GC 之后老年代数据大小得出,比较准确的方法是在程序稳定后,多次获取GC数据,通过取平均值的方式计算活跃数据的大小。活跃数据和各分区之间的比例关系如下:

JVM 活跃数据和各分区之间的比例关系

例如,根据GC日志获得老年代的活跃数据大小为300M,那么各分区大小可以设为:

总堆:1200MB = 300MB × 4* 新生代:450MB = 300MB × 1.5* 老年代: 750MB = 1200MB – 450MB*

这部分设置仅仅是堆大小的初始值,后面的优化中,可能会调整这些值,具体情况取决于应用程序的特性和需求。

大家都知道 GC 暂停很容易造成性能瓶颈。现代 JVM 在发布的时候都自带了高级的垃圾回收器,不过从我的使用经验来看,要找出某个应用最优的配置真是难上加难。手动调优或许仍有一线希望,但是你得了解 GC 算法的确切机制才行。所以学习 GC 任重道远。

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