说一下 JVM 有哪些垃圾回收算法?
标记-清除算法:标记无用对象,然后进行清除回收。缺点:效率不高,无法清 除垃圾碎片。
复制算法(新生代)
标记-整理算法:(老年代)
标记无用对象,让所有存活的对象都向一端移动,然后直接清 除掉端边界以外的 内存。
简述分代垃圾回收器是怎么工作的?
分代回收器有两个分区:老生代和新生代,新生代默认的空间占比总空间的 1/3,老生代的默认占比是2/3。
新生代使用的是复制算法,新生代里有 3 个分区:Eden、To Survivor、From Survivor,它们的默认占比是 8:1:1,
它的执行流程如下:
把 Eden + From Survivor 存活的对象放入 To Survivor 区;
清空 Eden 和 From Survivor 分区;
From Survivor 和 To Survivor 分区交换,From Survivor 变 To Survivor,To Survivor 变 FromSurvivor。
每次在 From Survivor 到 To Survivor 移动时都存活的对象,年龄就 +1,当年 龄到达 15(默认配置是15)时,升级为老生代。大对象也会直接进入老生代。
老生代当空间占用到达某个值之后就会触发全局垃圾收回,一般使用标记整理的 执行算法。以上这些循环往复就构成了整个分代垃圾回收的整体执行流程。
老年代回收器:Serial Old、Parallel Old、CMS
注意 CMS 这家伙
Minor GC 是指发生在新生代的 GC,因为 Java 对象大多都是朝生夕死,所 有 Minor GC 非常频繁,一般回收速度也非常快;
Major GC/Full GC 是指发生在老年代的 GC,出现了 Major GC 通常会伴 随至少一次 Minor GC。
Major GC 的速度通常会比 Minor GC 慢 10 倍以上。
简述java类加载机制?
虚拟机把描述类的数据从Class文件加载到内存,并对数据进行校验,解析和初 始化,最终形成可以被虚拟机直接使用的java类型。
对象从新生代区域消失的过程,我们称之为 “minor GC”
对象从老年代区域消失的过程,我们称之为 “major GC”
常见的JVM调优方法有哪些?可以具体到调整哪个参数,调
成什么值?
调优工具
console,jProfile,VisualVM
Dump线程详细信息:查看线程内部运行情况
死锁检查
查看堆内类、对象信息查看:数量、类型等
线程监控
线程信息监控:系统线程数量。
线程状态监控:各个线程都处在什么样的状态下
热点分析
CPU热点:检查系统哪些方法占用的大量CPU时间
内存热点:检查哪些对象在系统中数量最大(一定时间内存活对象和销毁对象一起统计)
内存泄漏检查
调优方法
一切都是为了这一步,调优,在调优之前,我们需要记住下面的原则:
1、多数的Java应用不需要在服务器上进行GC优化;
2、多数导致GC问题的Java应用,都不是因为我们参数设置错误,而是代码问题;
3、在应用上线之前,先考虑将机器的JVM参数设置到最优(最适合);
4、减少创建对象的数量;
5、减少使用全局变量和大对象;
6、GC优化是到最后不得已才采用的手段;
7、在实际使用中,分析GC情况优化代码比优化GC参数要多得多;
GC优化的目的有两个:
1、将转移到老年代的对象数量降低到最小;
2、减少full GC的执行时间;
为了达到上面的目的,一般地,你需要做的事情有:
1、减少使用全局变量和大对象;
2、调整新生代的大小到最合适;
3、设置老年代的大小为最合适;
4、选择合适的GC收集器;
在上面的4条方法中,用了几个“合适”,那究竟什么才算合适,一般的,请参考上面“收集器搭配”和“启动内存分配”两节中的建议。但这些建议不是万能的,需要根据您的机器和应用情况进行发展和变化,实际
操作中,可以将两台机器分别设置成不同的GC参数,并且进行对比,选用那些确实提高了性能或减少了
GC时间的参数。
真正熟练的使用GC调优,是建立在多次进行GC监控和调优的实战经验上的,进行监控和调优的一般步
骤为:
1,监控GC的状态
使用各种JVM工具,查看当前日志,分析当前JVM参数设置,并且分析当前堆内存快照和gc日志,根据实
际的各区域内存划分和GC执行时间,觉得是否进行优化;
2,分析结果,判断是否需要优化
如果各项参数设置合理,系统没有超时日志出现,GC频率不高,GC耗时不高,那么没有必要进行GC优
化;如果GC时间超过1-3秒,或者频繁GC,则必须优化;
注:如果满足下面的指标,则一般不需要进行GC:
Minor GC执行时间不到50ms;
Minor GC执行不频繁,约10秒一次;
Full GC执行时间不到1s;
Full GC执行频率不算频繁,不低于10分钟1次;
3,调整GC类型和内存分配
如果内存分配过大或过小,或者采用的GC收集器比较慢,则应该优先调整这些参数,并且先找1台或几
台机器进行beta,然后比较优化过的机器和没有优化的机器的性能对比,并有针对性的做出最后选择;
4,不断的分析和调整
通过不断的试验和试错,分析并找到最合适的参数
5,全面应用参数
如果找到了最合适的参数,则将这些参数应用到所有服务器,并进行后续跟踪。
一个服务系统,经常出现卡顿,分析原因,发现Full GC时间太长:
实例3:
一应用在性能测试过程中,发现内存占用率很高,Full GC频繁,使用sudo -u admin -H jmap -dump:format=b,file=文件名.hprof pid 来dump内存,生成dump文件,并使用Eclipse下的mat差距进行分析,发现:
从图中可以看出,这个线程存在问题,队列LinkedBlockingQueue所引用的大量对象并未释放,导致整个线程占用内存高达378m,此时通知开发人员进行代码优化,将相关对象释放掉即可。
Java中的常量池
Java中的常量池,实际上分为两种形态:静态常量池和运行时常量池。
所谓静态常量池,即*.class文件中的常量池,class文件中的常量池不仅仅包含字符串(数字)字面量,还包含类、方法的信息,占用class文件绝大部分空间。
而运行时常量池,则是jvm虚拟机在完成类装载操作后,将class文件中的常量池载入到内存中,并保存在方法区中,我们常说的常量池,就是指方法区中的运行时常量池。
写代码分别使得JVM的堆、栈和持久代发生内存溢出(栈溢 出)
G1收集器
G1 GC是Jdk7的新特性之一、Jdk7+版本都可以自主配置G1作为JVM GC选项;作为JVM GC算法的一次重
大升级、DK7u后G1已相对稳定、且未来计划替代CMS。
不同于其他的分代回收算法、G1将堆空间划分成了互相独立的区块。每块区域既有可能属于O区、也有
可能是Y区,且每类区域空间可以是不连续的(对比CMS的O区和Y区都必须是连续的)。区别如下:
- G1在压缩空间方面有优势
- G1通过将内存空间分成区域(Region)的方式避免内存碎片问题
- Eden, Survivor, Old区不再固定、在内存使用效率上来说更灵活
- G1可以通过设置预期停顿时间(Pause Time)来控制垃圾收集时间避免应用雪崩现象
- G1在回收内存后会马上同时做合并空闲内存的工作、而CMS默认是在STW(stop the world)的时
候做 - G1会在Young GC中使用、而CMS只能在O区使用
自旋锁
自旋锁原理非常简单,如果持有锁的线程能在很短时间内释放锁资源,那么那些等待竞争锁的线程就不需要做内核态和用户态之间的切换进入阻塞挂起状态,它们只需要等一等(自旋),等持有锁的线程释放锁后即可立即获取锁,这样就避免用户线程和内核的切换的消耗。
线程自旋是需要消耗 cup 的,说白了就是让 cup 在做无用功,如果一直获取不到锁,那线程也不能一直占用 cup 自旋做无用功,所以需要设定一个自旋等待的最大时间。
如果持有锁的线程执行的时间超过自旋等待的最大时间扔没有释放锁,就会导致其它争用锁的线程在最大等待时间内还是获取不到锁,这时争用线程会停止自旋进入阻塞状态。
自旋锁的优缺点
自旋锁尽可能的减少线程的阻塞,这对于锁的竞争不激烈,且占用锁时间非常短的代码块来说性能能大幅度的提升,因为自旋的消耗会小于线程阻塞挂起再唤醒的操作的消耗,这些操作会导致线程发生两次上下文切换!
但是如果锁的竞争激烈,或者持有锁的线程需要长时间占用锁执行同步块,这时候就不适合使用自旋锁了,因为自旋锁在获取锁前一直都是占用 cpu 做无用功,占着 XX 不 XX,同时有大量线程在竞争一个锁,会导致获取锁的时间很长,线程自旋的消耗大于线程阻塞挂起操作的消耗,其它需要 cup 的线程又不能获取到 cpu,造成 cpu 的浪费。所以这种情况下我们要关闭自旋锁;
自旋锁时间阈值(1.6引入了适应性自旋锁)
自旋锁的目的是为了占着 CPU 的资源不释放,等到获取到锁立即进行处理。但是如何去选择自旋的执行时间呢?如果自旋执行时间太长,会有大量的线程处于自旋状态占用 CPU 资源,进而会影响整体系统的性能。因此自旋的周期选的额外重要。
JVM 对于自旋周期的选择,jdk1.5 这个限度是一定的写死的,在 1.6 引入了适应性自旋锁,适应性自旋锁意味着自旋的时间不在是固定的了,而是由前一次在同一个锁上的自旋时间以及锁的拥有者的状态来决定,基本认为一个线程上下文切换的时间是最佳的一个时间,同时 JVM 还针对当前 CPU 的负荷情况做了较多的优化,如果平均负载小于 CPUs 则一直自旋,如果有超过(CPUs/2) 个线程正在自旋,则后来线程直接阻塞,如果正在自旋的线程发现 Owner 发生了变化则延迟自旋时间(自旋计数)或进入阻
塞,如果 CPU 处于节电模式则停止自旋,自旋时间的最坏情况是 CPU 的存储延迟(CPU A 存储了一个
数据,到 CPU B 得知这个数据直接的时间差),自旋时会适当放弃线程优先级之间的差异。