Java 内存管理可视化

开源项目:https://github.com/kittylyst/jfx-mem 提供给我们一个Java内存分配和GC的可视化过程。
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运行方法:

下载代码到本地,使用IDEA打开工程,新建配置,选择“Application”。
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区块解释:

eden区用户新分配内存区,也是使用最为频繁的区域,一般线程的TLAB(Thread Local Allocation Buffer)都是在eden去开辟,且线程间隔离。eden区 、survivor区、old区的内存之和为Heap区,其中eden区与servivor为Young Gen(新生代)。当eden区满后会触发一次YGC,eden区中还需要被使用的对象会被移到survivor区中(survivor一般为2个,也成为from区、to区),这样整个Eden区都是未被使用的空间,可共继续创建对象,当Eden区再次用完,再触发一次Yong GC,将Eden区和From区还在被使用的对象复制到To区,下一次Yong GC则是将Eden区和To区的还被使用的对象复制到From区。因此,进过多次Yong GC,某些对象会在From区和To区多次复制,如果超过某个阀值对象还未被释放,则将该对象复制到Old Generation。如果Old Generation空间也用完,那么就会触发一次Full GC,即所谓的全量回收,全量回收会对系统性能产生较大影响,因此应根据系统业务特点和对象周期,合理设置Yong Generation 和 Old Generation大小,尽量减少 Full GC。为什么Full GC会对系统性能产生较大影响,原因是Full GC不可避免的需要“stop the world” 让应用程序的所有经常暂停。

执行过程:

从动画中我们还可以看出,Old区采用的跟踪计数器(相对于引用计数器)的算法是:标记-清除-压缩 的方式,那我们常用的跟踪计数器的算法有那些呢,各有什么优缺点?
常见的垃圾回收方法有:
1. 复制;
    从根集合搜扫描出存活的对象,然后将存活的对象复制到一块新的未使用的空间中,当要回收的空间中存活的对象较少时,比较高效;
2. 标记-清除;
    从根集合开始扫描,对存活的对象进行标记,比较完毕后,再扫描整个空间中未标记的对象,然后进行回收,不需要对对象进行移动;弊端是造成内存碎片,可能内存有500M,当需要100M时就没有内存了,需要触发一次FGC。
3. 标记-压缩;
    标记形式和“标记清除”一样,但是回收不存活的对象后,会把所有存活的对象在内存空间中进行移动,好处是减少了内存碎片,缺点是成本比较高;
新时代中对象存活时间比较短,YGC次数也比较多,故可以采用效率比较高的复制策略,YGC触发时,把Eden区和From区还存在应用关系的复制到To区中,下一次是把Eden区和To区复制到From区。
新时代可用的GC方法和老年代可用的GC方法是不一样的:
新时代可用GC方法:串行GC(Serial GC)、并行回收GC(Parallel Scavenge)、并发GC(ParNew)
老年代可用GC方法:串行GC(Serial MSC)、并行GC(Parallel MSC)、并发GC(CMS)
GC 的组合类型(每个参数类型都对应了YGC、FGC采用的GC策略):
参数 描述
UseSerialGC 虚拟机运行在Client模式的默认值,打开此开关参数后,使用Serial+Serial Old收集器组合进行垃圾收集。
UseParNewGC 打开此开关参数后,使用ParNew+Serial Old收集器组合进行垃圾收集。
UseConcMarkSweepGC 打开此开关参数后,使用ParNew+CMS+Serial Old收集器组合进行垃圾收集。Serial Old作为CMS收集器出现Concurrent Mode Failure的备用垃圾收集器。
UseParallelGC 虚拟机运行在Server模式的默认值,打开此开关参数后,使用Parallel Scavenge+Serial Old收集器组合进行垃圾收集。
UseParallelOldGC 打开此开关参数后,使用Parallel Scavenge+Parallel Old收集器组合进行垃圾收集。
查看我们小二后台的jvm参数设置,我们使用的是CMS方式:
351A7DAA-946A-45EE-96EA-DF1579A25F66
-XX:+UseConcMarkSweepGC 表示使用CMS策略;CMS策略默认只做标记-清除,并不做压缩,如果期望FGC的时候,同时做压缩,解决内存碎片的问题,可以采用的方式是添加参数:-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection;
-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=80 表示只有在第一次Old区使用率超过80%时,自动触发CMS GC,后面都是使用HotSpot VM自动计算出来的值。
-XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly 表示命令JVM不基于运行时收集的数据来启动CMS垃圾收集周期。而是,当该标志被开启时,JVM通过CMSInitiatingOccupancyFraction的值进行每一次CMS收集,而不仅仅是第一次。
-XX:+CMSClassUnloadingEnabled 相对于并行收集器,CMS收集器默认不会对永久代进行垃圾回收。如果希望对永久代进行垃圾回收,可用设置标志-XX:+CMSClassUnloadingEnabled。在早期JVM版本中,要求设置额外的标志-XX:+CMSPermGenSweepingEnabled。注意,即使没有设置这个标志,一旦永久代耗尽空间也会尝试进行垃圾回收,但是收集不会是并行的,而再一次进行Full GC。
如果想更深入了解CMS收集器的原理,可以参考:http://ifeve.com/useful-jvm-flags-part-7-cms-collector/
A81E0376-D222-4F60-B4FE-174611EE3C2B
从上图中可以看出,Old区满了,即将做一次FGC,如果FGC后内存还是满了,就会触发OutOfMemory。
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