对java1.8 jvm 和 gc的 部分理解，以及JVM调优

JVM有很多种，我们平时基本都是使用的Hotspot

主要有3个子系统构成：

1. 类加载系统 -----javac命令编译，java命令执行，执行类装载系统，然后加载到下面的内存区域
2. 运行时数据区（内存结构）-----下面详解
3. 字节码执行引擎 -----最终由引擎运行加载到内存中的数据

• 本次学习的是 运行时数据区

内存结构通常分为5个区

所有线程共有的：（优化主要就是这两个区）

    堆区（一般来说，所有的对象都在堆区，也有可能放在栈，不扣细节，想了解的，搜索 java逃逸分析）
    
    方法区/元空间（常量池，静态变量，类元信息等）

线程私有的：

	虚拟机栈/栈区(一般存放局部变量，基础数据类型；栈帧是指当一个方法调用另一个方法时，
			会创建一个新的栈区来存放这个方法的数据，我们称这个区域栈帧；
		栈帧中的信息：
			局部变量表（记录变量），
			操作数栈（对变量操作时需要，比如a+b，需要另外的栈来执行），
			动态链接（方法中，可能会调用其他方法，记录其他方法的内存地址），
			方法出口（当前方法执行完毕时，返回上一个方法的位置，以及返回值也在这里记录）)
			
	本地方法栈/本地方法区（其他语言实现的功能）
	
	程序计数器（记录当前线程代码运行的位置，线程独有）

GC概念

• 堆中是分区的，有 年轻代，老年代（永久代）；
• 年轻代 又分为1个 Eden区，和两个Survivor区；下面称呼S0区，S1区
• 堆的内存，会分给老年代，和年轻代，默认比例2：1；
• 年轻代分配给Eden和S0，S1的内存默认比例8：1：1；
• 一般来说，每次new出一个对象，都是放在Eden区，我们一直new 对象，会填满Eden；
  此时会触发 minor GC； 一个单独的线程，专门负责的，当GC时，会暂停所有其他线程
• 可达性算法：当触发GC时，会将GC Roots 作为起点，从这些节点向下搜索 引用的对象，凡是被找到的对象，都会被标记为 “非垃圾对象”，其余未被标记的，全部清除；
• GC Roots ：线程栈的本地变量，静态变量，本地方法栈的变量 等
• 被标记 “非垃圾对象” 的，会被复制到S0区；并且给这些对象 的分代年龄+1；
• 然后我们继续new对象，再一次将 Eden区填满时，再次执行GC，使用可达性算法 扫描Eden区，和S0区，将 “非垃圾对象”复制到S1区，将Eden和S0区 未被标记的对象 清除；
• 这样重复执行，当某个对象的 分代年龄达到15时（不同的垃圾回收器，不一样），会被复制到 老年代；
• 当老年代也被填满了，且有数据要进入老年代，就会进行Full GC；
• Full GC：会对整个堆区中的垃圾 对象进行回收；如果老年代内存不够用，就会OOM；
• OutOfMemory：内存溢出

JVM调优概念

• 因为GC时，虚拟机会暂停其他所有线程，特别是当Full GC频繁，且时间久时，严重影响用户体验；虚拟机调优 就是为了 降低GC次数，降低GC时间，且尽量避免Full GC；
• 案例：某电商平台，大促销活动时，每秒500个订单，只有1台服务器 负责订单系统；
  • 服务器配置：4核8G；2个G留给系统，5G分配给堆空间，1G分配给其他
  • 每个订单假定1KB，每秒产生500KB，下单还涉及到其他操作，比如库存，优惠券，积分等等，这里假定这个数据放大20倍，是10M；订单系统还负责有订单查询等等操作，再假定这个数据放大10倍，就是说，每秒产生100M的数据，而这些数据，都是在使用一次 之后，就变成垃圾的；
  • 因为堆区默认分配的空间为 老年代：新生代 为 2：1；
  • 则 老年代有约3.3G，新生代约1.6G；
  • 而新生代中，Eden和两个Survivor 的默认比例是8：1：1；
  • 1.6G内存分发之后，就是Eden区 1280 M，S0和S1各 160M；
  • 而我们每秒产生的垃圾对象约100M，大约13秒，就会占满Eden区，进行一次minor GC
  • 而当我们在GC的时候，这1秒正在运行中的订单对象，不会被清除，我们假设这1秒也产生了100M的对象，就会被挪到S0区域；
  • 这里要提一个机制：动态年龄判断机制；根据这个机制，当一次进入Survivor的对象大于这个Survivor内存的一半时，很大概率会直接放入老年代,Survivor区有160M，一次产生的100M左右的数据，就可能会进入老年代；
  • 这样就导致，大约13秒，就会有100M左右的数据进入老年代，大约33次，7.8分钟，就要进行一次Full GC；这，，问题就出来了，这么频繁的Full GC，用户体验肯定是极差的；
  • 而这些被加入到老年代的对象，其实都是使用一次之后，就变成垃圾的对象，我们用Full GC来回收他们，肯定是不合适的；

  解决方案

  • 我们通过计算，大约评估出了每秒要产生100M的垃圾对象，就可以对这些参数进行修改了
  • 1：将堆空间中的内存，2G分配给老年代，3G分配给新生代；这样，Eden就会有 2400M，S0和S1区各300M；24秒一次minor GC，那一秒产生的约100M的对象被放入S0，下一次minor GC，这些对象就会被清除，不会进入到老年代，问题就解决了；
  • 2：我们可以通过压测，确定老年代需要的内存大小，将更多的内存分配给 年轻代，尽量避免Full GC；
  • 3：JKD1.9之后，默认使用的是G1垃圾回收器，还可以修改GC的最大持续时间；比如一次GC只允许200ms；

  其他：待补充

可以通过 工具确定对内存进行分析：阿里开源 JVM内存调优工具：arthas