1.什么是垃圾

没有引用指向的对象

C语言申请内存：malloc free C++： new delete Java: new ？ 自动内存回收，编程上简单，系统不容易出错，手动释放内存，容易出两种类型的问题：

  1. 忘记回收
  2. 多次回收

没有任何引用指向的一个对象或者多个对象（循环引用）

2.如何定位垃圾

  1. 引用计数 无法解决循环引用

选区_127.png

  1. 根可达算法(根搜索算法 Root Searching) 解决循环引用

根对象是什么：
root.jpg

  1. 线程栈变量

main()会起一个main线程，线程里面有一个main栈针图片.png，栈针里面会有变量

  1. 静态变量

  2. 常量池

    1.      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**。<br />     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。这种常量池主要用于存放两大类常量：**字面量**(Literal)和**符号引用量**(Symbolic References)，字面量相当于Java语言层面常量的概念，如文本字符串，声明为final的常量值等，符号引用则属于编译原理方面的概念，包括了如下三种类型的常量：
  • 类和接口的全限定名
  • 字段名称和描述符

  • 方法名称和描述符

    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。
    c. JNI指针
    调用C C++ 本地方法所用到的那些个对象

    3.常见的垃圾回收算法

  1. 标记清除（mark-sweep） - 位置不连续 产生碎片

算法相对简单，存活对象多的时候效率较高
两边扫描（先找不可回收的，标记，然后再找可回收的），效率偏低
容易产生碎片

  1. 拷贝算法 - 没有碎片，浪费空间

图片.png

  1. 适用于存活对象较少的情况，只扫描一遍，效率提高，没有碎片
  2. 空间浪费，移动复制对象，需要调整引用
    1. 标记压缩 - 没有碎片，效率偏低
  3. 不会产生碎片，方便对象分配，不会产生内存减半
  4. 扫描两次（第一遍找出有用的块，第二遍移动，多线程可能还会有问题），需要移动对象，效率偏低

    4.JVM内存分代模型（用于分代垃圾回收算法）

    image.png

  1. 部分垃圾回收器使用的模型

    除Epsilon ZGC Shenandonah 之外的GC都是使用逻辑分代模型 G1是逻辑分代 物理不分代 除此之外不仅逻辑分代，而且物理分代

  2. 新生代 + 老年代 + 永久代（1.7）/ 元数据区(1.8) Metaspace

    1. 永久代 元数据 - Class
    2. 永久代必须指定大小限制 ，元数据可以设置，也可以不设置，无上限（受限于物理内存）
    3. 字符串常量 1.7 - 永久代，1.8 - 堆
    4. MethodArea逻辑概念 - 永久代、元数据
  3. 新生代 = Eden + 2个suvivor区
    1. YGC回收之后，大多数的对象会被回收，活着的进入s0
    2. 再次YGC，活着的对象eden + s0 -> s1
    3. 再次YGC，eden + s1 -> s0
    4. 年龄足够 -> 老年代 （15 CMS 6）
    5. s区装不下 -> 老年代
  4. 老年代
    1. 顽固分子
    2. 老年代满了FGC Full GC
  5. GC Tuning (Generation)
    1. 尽量减少FGC
    2. MinorGC = YGC
    3. MajorGC = FGC
  6. 动态年龄：（不重要）

s1->s2超过50%，直接将年龄最大的放入old区
图片.png
https://www.jianshu.com/p/989d3b06a49d

  1. 分配担保：（不重要） YGC期间 survivor区空间不够了 空间担保直接进入老年代 参考：https://cloud.tencent.com/developer/article/1082730

    5.常见的垃圾回收器

    2.png

    Serial

    STW
    图片.png

    Parallel Scavenge(PS) + Parallel Old(PO)

    图片.png

    ParNew(Parallel Scavenge变种以配合CMS）

  2. JDK诞生 Serial追随 提高效率，诞生了PS，为了配合CMS，诞生了PN，CMS是1.4版本后期引入，CMS是里程碑式的GC，它开启了并发回收的过程，但是CMS毛病较多，因此目前任何一个JDK版本默认是CMS 并发垃圾回收是因为无法忍受STW

  3. Serial 年轻代 串行回收
  4. PS 年轻代 并行回收
  5. ParNew 年轻代 配合CMS的并行回收
  6. SerialOld
  7. ParallelOld
  8. ConcurrentMarkSweep 老年代 并发的， 垃圾回收和应用程序同时运行，降低STW的时间(200ms) CMS问题比较多，所以现在没有一个版本默认是CMS，只能手工指定 CMS既然是MarkSweep，就一定会有碎片化的问题，碎片到达一定程度，CMS的老年代分配对象分配不下的时候，使用SerialOld 进行老年代回收 想象一下： PS + PO -> 加内存 换垃圾回收器 -> PN + CMS + SerialOld（几个小时 - 几天的STW） 几十个G的内存，单线程回收 -> G1 + FGC 几十个G -> 上T内存的服务器 ZGC 算法：三色标记 + Incremental Update
  9. G1(10ms) 算法：三色标记 + SATB
  10. ZGC (1ms) PK C++ 算法：ColoredPointers + LoadBarrier
  11. Shenandoah 算法：ColoredPointers + WriteBarrier
  12. Eplison
  13. PS 和 PN区别的延伸阅读： ▪https://docs.oracle.com/en/java/javase/13/gctuning/ergonomics.html#GUID-3D0BB91E-9BFF-4EBB-B523-14493A860E73
  14. 垃圾收集器跟内存大小的关系
    1. Serial 几十兆
    2. PS 上百兆 - 几个G
    3. CMS - 20G
    4. G1 - 上百G
    5. ZGC - 4T - 16T（JDK13）

1.8默认的垃圾回收：PS + ParallelOld

常见垃圾回收器组合参数设定：(1.8)

  • -XX:+UseSerialGC = Serial New (DefNew) + Serial Old
    • 小型程序。默认情况下不会是这种选项，HotSpot会根据计算及配置和JDK版本自动选择收集器
  • -XX:+UseParNewGC = ParNew + SerialOld
  • -XX:+UseConc(urrent)MarkSweepGC = ParNew + CMS + Serial Old
  • -XX:+UseParallelGC = Parallel Scavenge + Parallel Old (1.8默认) 【PS + SerialOld】
  • -XX:+UseParallelOldGC = Parallel Scavenge + Parallel Old
  • -XX:+UseG1GC = G1
  • Linux中没找到默认GC的查看方法，而windows中会打印UseParallelGC
    • java +XX:+PrintCommandLineFlags -version
    • 通过GC的日志来分辨

  • Linux下1.8版本默认的垃圾回收器到底是什么？

    • 1.8.0_181 默认（看不出来）Copy MarkCompact
    • 1.8.0_222 默认 PS + PO

      GC算法的基础概念

  • Card Table 由于做YGC时，需要扫描整个OLD区，效率非常低，所以JVM设计了CardTable， 如果一个OLD区CardTable中有对象指向Y区，就将它设为Dirty，下次扫描时，只需要扫描Dirty Card 在结构上，Card Table用BitMap来实现

    案例汇总

    内存溢出的三种类型：
    1.第一种OutOfMemoryError： PermGen space，发生这种问题的原意是程序中使用了大量的jar或class
    2.第二种OutOfMemoryError： Java heap space，发生这种问题的原因是java虚拟机创建的对象太多
    3.第三种OutOfMemoryError：unable to create new native thread，创建线程数量太多，占用内存过大

  1. 如果有一个系统，内存一直消耗不超过10%，但是观察GC日志，发现FGC总是频繁产生，会是什么引起的？ System.gc()，可能是引用了某些class

    GC常用参数

  • -Xmn -Xms -Xmx -Xss 年轻代 最小堆 最大堆 栈空间
  • -XX:+UseTLAB 使用TLAB，默认打开
  • -XX:+PrintTLAB 打印TLAB的使用情况
  • -XX:TLABSize 设置TLAB大小
  • -XX:+DisableExplictGC System.gc()不管用 ，FGC
  • -XX:+PrintGC
  • -XX:+PrintGCDetails
  • -XX:+PrintHeapAtGC
  • -XX:+PrintGCTimeStamps
  • -XX:+PrintGCApplicationConcurrentTime (低) 打印应用程序时间
  • -XX:+PrintGCApplicationStoppedTime （低） 打印暂停时长
  • -XX:+PrintReferenceGC （重要性低） 记录回收了多少种不同引用类型的引用
  • -verbose:class 类加载详细过程
  • -XX:+PrintVMOptions
  • -XX:+PrintFlagsFinal -XX:+PrintFlagsInitial 必须会用
  • -Xloggc:opt/log/gc.log
  • -XX:MaxTenuringThreshold 升代年龄，最大值15

  • 锁自旋次数 -XX:PreBlockSpin 热点代码检测参数-XX:CompileThreshold 逃逸分析 标量替换 … 这些不建议设置

    Parallel常用参数

  • -XX:SurvivorRatio

  • -XX:PreTenureSizeThreshold 大对象到底多大
  • -XX:MaxTenuringThreshold
  • -XX:+ParallelGCThreads 并行收集器的线程数，同样适用于CMS，一般设为和CPU核数相同
  • -XX:+UseAdaptiveSizePolicy 自动选择各区大小比例

    拓展

  1. -XX:MaxTenuringThreshold控制的是什么？ A: 对象升入老年代的年龄 B: 老年代触发FGC时的内存垃圾比例
  2. 生产环境中，倾向于将最大堆内存和最小堆内存设置为：（为什么？） A: 相同 B：不同
  3. JDK1.8默认的垃圾回收器是： A: ParNew + CMS B: G1 C: PS + ParallelOld D: 以上都不是
  4. 什么是响应时间优先？
  5. 什么是吞吐量优先？
  6. ParNew和PS的区别是什么？
  7. ParNew和ParallelOld的区别是什么？（年代不同，算法不同）
  8. 长时间计算的场景应该选择：A：停顿时间 B: 吞吐量
  9. 大规模电商网站应该选择：A：停顿时间 B: 吞吐量
  10. HotSpot的垃圾收集器最常用有哪些？
  11. 常见的HotSpot垃圾收集器组合有哪些？
  12. JDK1.7 1.8 1.9的默认垃圾回收器是什么？如何查看？
  13. 所谓调优，到底是在调什么？
  14. 如果采用PS + ParrallelOld组合，怎么做才能让系统基本不产生FGC
  15. 如果采用ParNew + CMS组合，怎样做才能够让系统基本不产生FGC
    1.加大JVM内存
    2.加大Young的比例
    3.提高Y-O的年龄
    4.提高S区比例
    5.避免代码内存泄漏
  16. G1是否分代？G1垃圾回收器会产生FGC吗？
  17. 如果G1产生FGC，你应该做什么？
    1. 扩内存
    2. 提高CPU性能（回收的快，业务逻辑产生对象的速度固定，垃圾回收越快，内存空间越大）
    3. 降低MixedGC触发的阈值，让MixedGC提早发生（默认是45%）
  18. 问：生产环境中能够随随便便的dump吗？ 小堆影响不大，大堆会有服务暂停或卡顿（加live可以缓解），dump前会有FGC

  19. 问：常见的OOM问题有哪些？ 栈 堆 MethodArea 直接内存

    参考资料

  20. https://blogs.oracle.com/jonthecollector]([https://blogs.oracle.com/jonthecollector/our-collectors)[/our-collectors](https://blogs.oracle.com/jonthecollector/our-collectors%29[/our-collectors)]([https://blogs.oracle.com/jonthecollector/our-collectors](https://blogs.oracle.com/jonthecollector/our-collectors))

  21. https://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/tools/unix/java.html
  22. http://java.sun.com/javase/technologies/hotspot/vmoptions.jsp
  23. JVM调优参考文档：https://docs.oracle.com/en/java/javase/13/gctuning/introduction-garbage-collection-tuning.html#GUID-8A443184-7E07-4B71-9777-4F12947C8184
  24. https://www.cnblogs.com/nxlhero/p/11660854.html 在线排查工具
  25. https://www.jianshu.com/p/507f7e0cc3a3 arthas常用命令
  26. Arthas手册：
    1. 启动arthas java -jar arthas-boot.jar
    2. 绑定java进程
    3. dashboard命令观察系统整体情况
    4. help 查看帮助
    5. help xx 查看具体命令帮助
  27. jmap命令参考：https://www.jianshu.com/p/507f7e0cc3a3
    1. jmap -heap pid
    2. jmap -histo pid
    3. jmap -clstats pid