尚硅谷JVM从入门到精通宋红康版|第十七章、垃圾回收器
垃圾回收器
GC分类与性能指标
垃圾收集器没有在规范中进行过多的规定,可以由不同的厂商、不同版本的JVM来实现。
由于JDK的版本处于高速迭代过程中,因此Java发展至今已经衍生了众多的GC版本。
从不同角度分析垃圾收集器,可以将GC分为不同的类型。
Java不同版本新特性
- 语法层面:Lambda表达式、switch、自动拆箱装箱、enum
- API层面:Stream API、新的日期时间、Optional、String、集合框架
- 底层优化:JVM优化、GC的变化、元空间、静态域、字符串常量池位置变化
垃圾收集器分类
按线程数分
按线程数分(垃圾回收线程数),可以分为串行垃圾回收器和并行垃圾回收器。
串行回收指的是在同一时间段内只允许有一个CPU用于执行垃圾回收操作,此时工作线程被暂停,直至垃圾收集工作结束。
- 在诸如单CPU处理器或者较小的应用内存等硬件平台不是特别优越的场合,串行回收器的性能表现可以超过并行回收器和并发回收器。所以,串行回收默认被应用在客户端的Client模式下的JVM中
- 在并发能力比较强的CPU上,并行回收器产生的停顿时间要短于串行回收器。
和串行回收相反,并行收集可以运用多个CPU同时执行垃圾回收,因此提升了应用的吞吐量,不过并行回收仍然与串行回收一样,采用独占式,使用了“stop-the-world”机制。
按工作模式分
按照工作模式分,可以分为并发式垃圾回收器和独占式垃圾回收器。
- 并发式垃圾回收器与应用程序线程交替工作,以尽可能减少应用程序的停顿时间。
- 独占式垃圾回收器(Stop the world)一旦运行,就停止应用程序中的所有用户线程,直到垃圾回收过程完全结束。
按碎片处理方式分
按碎片处理方式分,可分为压缩武垃圾回收器和非压缩式垃圾回收器。
- 压缩式垃圾回收器会在回收完成后,对存活对象进行压缩整理,消除回收后的碎片。
- 非压缩式的垃圾回收器不进行这步操作。
按工作的内存区间分,又可分为年轻代垃圾回收器和老年代垃圾回收器。
评估GC的性能指标
- 吞吐量:运行用户代码的时间占总运行时间的比例(总运行时间 = 程序的运行时间 + 内存回收的时间)
- 垃圾收集开销:吞吐量的补数,垃圾收集所用时间与总运行时间的比例。
- 暂停时间:执行垃圾收集时,程序的工作线程被暂停的时间。
- 收集频率:相对于应用程序的执行,收集操作发生的频率。
- 内存占用:Java堆区所占的内存大小。
- 快速:一个对象从诞生到被回收所经历的时间。
吞吐量、暂停时间、内存占用 这三者共同构成一个“不可能三角”。三者总体的表现会随着技术进步而越来越好。一款优秀的收集器通常最多同时满足其中的两项。
这三项里,暂停时间的重要性日益凸显。因为随着硬件发展,内存占用多些越来越能容忍,硬件性能的提升也有助于降低收集器运行时对应用程序的影响,即提高了吞吐量。而内存的扩大,对延迟反而带来负面效果。
简单来说,主要抓住两点:
这三项里,暂停时间的重要性日益凸显。因为随着硬件发展,内存占用多些越来越能容忍,硬件性能的提升也有助于降低收集器运行时对应用程序的影响,即提高了吞吐量。而内存的扩大,对延迟反而带来负面效果。
简单来说,主要抓住两点:
- 吞吐量
- 暂停时间
性能指标:吞吐量
吞吐量就是CPU用于运行用户代码的时间与CPU总消耗时间的比值,即吞吐量=运行用户代码时间 /(运行用户代码时间+垃圾收集时间)
比如:虚拟机总共运行了100分钟,其中垃圾收集花掉1分钟,那吞吐量就是99%。
这种情况下,应用程序能容忍较高的暂停时间,因此,高吞吐量的应用程序有更长的时间基准,快速响应是不必考虑的
吞吐量优先,意味着在单位时间内,STW的时间最短:0.2+0.2=e.4
性能指标:暂停时间
“暂停时间”是指一个时间段内应用程序线程暂停,让Gc线程执行的状态
例如,GC期间1ee毫秒的暂停时间意味着在这1e0毫秒期间内没有应用程序线程是活动的。暂停时间优先,意味着尽可能让单次STW的时间最短:0.1+0.1 + 0.1+ 0.1+ 0.1=0.5
吞吐量vs暂停时间
高吞吐量较好因为这会让应用程序的最终用户感觉只有应用程序线程在做“生产性”工作。直觉上,吞吐量越高程序运行越快。
低暂停时间(低延迟)较好因为从最终用户的角度来看不管是GC还是其他原因导致一个应用被挂起始终是不好的。这取决于应用程序的类型,有时候甚至短暂的200毫秒暂停都可能打断终端用户体验。因此,具有低的较大暂停时间是非常重要的,特别是对于一个交互式应用程序。
不幸的是”高吞吐量”和”低暂停时间”是一对相互竞争的目标(矛盾)。
因为如果选择以吞吐量优先,那么必然需要降低内存回收的执行频率,但是这样会导致GC需要更长的暂停时间来执行内存回收。
相反的,如果选择以低延迟优先为原则,那么为了降低每次执行内存回收时的暂停时间,也只能频繁地执行内存回收,但这又引起了年轻代内存的缩减和导致程序吞吐量的下降。
在设计(或使用)GC算法时,我们必须确定我们的目标:一个GC算法只可能针对两个目标之一(即只专注于较大吞吐量或最小暂停时间),或尝试找到一个二者的折衷。
现在标准:在最大吞吐量优先的情况下,降低停顿时间
不同的垃圾回收器概述
垃圾收集机制是Java的招牌能力,极大地提高了开发效率。这当然也是面试的热点。
那么,Java常见的垃圾收集器有哪些?
GC垃圾收集器是和JVM一脉相承的,它是和JVM进行搭配使用,在不同的使用场景对应的收集器也是有区别
垃圾回收器发展史
有了虚拟机,就一定需要收集垃圾的机制,这就是Garbage Collection,对应的产品我们称为Garbage Collector。
- 1999年随JDK1.3.1一起来的是串行方式的serialGc,它是第一款GC。ParNew垃圾收集器是Serial收集器的多线程版本
- 2002年2月26日,Parallel GC和Concurrent Mark Sweep GC跟随JDK1.4.2一起发布·
- Parallel GC在JDK6之后成为HotSpot默认GC。
- 2012年,在JDK1.7u4版本中,G1可用。
- 2017年,JDK9中G1变成默认的垃圾收集器,以替代CMS。
- 2018年3月,JDK10中G1垃圾回收器的并行完整垃圾回收,实现并行性来改善最坏情况下的延迟。
- 2018年9月,JDK11发布。引入Epsilon 垃圾回收器,又被称为 "No-Op(无操作)“ 回收器。同时,引入ZGC:可伸缩的低延迟垃圾回收器(Experimental)
- 2019年3月,JDK12发布。增强G1,自动返回未用堆内存给操作系统。同时,引入Shenandoah GC:低停顿时间的GC(Experimental)。·2019年9月,JDK13发布。增强zGC,自动返回未用堆内存给操作系统。
- 2020年3月,JDK14发布。删除cMs垃圾回收器。扩展zGC在macos和Windows上的应用
7种经典的垃圾收集器
- 串行回收器:Serial、Serial old
- 并行回收器:ParNew、Parallel Scavenge、Parallel old
- 并发回收器:CMS、G11
7款经典收集器与垃圾分代之间的关系
新生代收集器:Serial、ParNew、Paralle1 Scavenge;
老年代收集器:Serial old、Parallel old、CMS;
整堆收集器:G1;
垃圾收集器的组合关系
- 两个收集器间有连线,表明它们可以搭配使用:Serial/Serial old、Serial/CMS、ParNew/Serial old、ParNew/CMS、Parallel Scavenge/Serial 0ld、Parallel Scavenge/Parallel 01d、G1;
- 其中Serial o1d作为CMs出现"Concurrent Mode Failure"失败的后备预案。
- (红色虚线)由于维护和兼容性测试的成本,在JDK 8时将Serial+CMS、ParNew+Serial old这两个组合声明为废弃(JEP173),并在JDK9中完全取消了这些组合的支持(JEP214),即:移除。
- (绿色虚线)JDK14中:弃用Paralle1 Scavenge和Serialold GC组合(JEP366)
- (青色虚线)JDK14中:删除CMs垃圾回收器(JEP363)
为什么要有很多收集器,一个不够吗?因为Java的使用场景很多,移动端,服务器等。所以就需要针对不同的场景,提供不同的垃圾收集器,提高垃圾收集的性能。
虽然我们会对各个收集器进行比较,但并非为了挑选一个最好的收集器出来。没有一种放之四海皆准、任何场景下都适用的完美收集器存在,更加没有万能的收集器。所以我们选择的只是对具体应用最合适的收集器。
如何查看默认垃圾收集器
-XX:+PrintcommandLineFlags:查看命令行相关参数(包含使用的垃圾收集器)
使用命令行指令:jinfo -flag 相关垃圾回收器参数 进程ID
Serial回收器:串行回收
Serial收集器是最基本、历史最悠久的垃圾收集器了。JDK1.3之前回收新生代唯一的选择。
Serial收集器作为HotSpot中client模式下的默认新生代垃圾收集器。
Serial收集器采用复制算法、串行回收和"stop-the-World"机制的方式执行内存回收。
除了年轻代之外,Serial收集器还提供用于执行老年代垃圾收集的Serial old收集器。Serial old收集器同样也采用了串行回收和"stop the World"机制,只不过内存回收算法使用的是标记-压缩算法。
- Serial old是运行在Client模式下默认的老年代的垃圾回收器
- Serial 0ld在Server模式下主要有两个用途:
- 与新生代的Parallel scavenge配合使用
- 作为老年代CMS收集器的后备垃圾收集方案
这个收集器是一个单线程的收集器,但它的“单线程”的意义并不仅仅说明它只会使用一个CPU或一条收集线程去完成垃圾收集工作,更重要的是在它进行垃圾收集时,必须暂停其他所有的工作线程,直到它收集结束(Stop The World)
优势:简单而高效(与其他收集器的单线程比),对于限定单个cPU的环境来说,Serial收集器由于没有线程交互的开销,专心做垃圾收集自然可以获得最高的单线程收集效率。
运行在client模式下的虚拟机是个不错的选择。
在用户的桌面应用场景中,可用内存一般不大(几十MB至一两百MB),可以在较短时间内完成垃圾收集(几十ms至一百多ms),只要不频繁发生,使用串行回收器是可以接受的。
在HotSpot虚拟机中,使用-XX:+UseSerialGC参数可以指定年轻代和老年代都使用串行收集器。
等价于新生代用Serial GC,且老年代用Serial old GC
总结
这种垃圾收集器大家了解,现在已经不用串行的了。而且在限定单核cpu才可以用。现在都不是单核的了。
对于交互较强的应用而言,这种垃圾收集器是不能接受的。一般在Java web应用程序中是不会采用串行垃圾收集器的。
ParNew回收器:并行回收
如果说serialGC是年轻代中的单线程垃圾收集器,那么ParNew收集器则是serial收集器的多线程版本。
- Par是Parallel的缩写,New:只能处理的是新生代
ParNew 收集器除了采用并行回收的方式执行内存回收外,两款垃圾收集器之间几乎没有任何区别。ParNew收集器在年轻代中同样也是采用复制算法、"stop-the-World"机制。
ParNew 是很多JVM运行在Server模式下新生代的默认垃圾收集器。
- 对于新生代,回收次数频繁,使用并行方式高效。
- 对于老年代,回收次数少,使用串行方式节省资源。(CPU并行需要切换线程,串行可以省去切换线程的资源)
由于ParNew收集器是基于并行回收,那么是否可以断定ParNew收集器的回收效率在任何场景下都会比serial收集器更高效?
因为除Serial外,目前只有ParNew GC能与CMS收集器配合工作
在程序中,开发人员可以通过选项"-XX:+UseParNewGC"手动指定使用ParNew收集器执行内存回收任务。它表示年轻代使用并行收集器,不影响老年代。
-XX:ParallelGCThreads限制线程数量,默认开启和CPU数据相同的线程数。
Parallel回收器:吞吐量优先
HotSpot的年轻代中除了拥有ParNew收集器是基于并行回收的以外,Parallel Scavenge收集器同样也采用了复制算法、并行回收和"Stop the World"机制。
那么Parallel 收集器的出现是否多此一举?
- 和ParNew收集器不同,ParallelScavenge收集器的目标则是达到一个可控制的吞吐量(Throughput),它也被称为吞吐量优先的垃圾收集器。
- 自适应调节策略也是Paralle1 Scavenge与ParNew一个重要区别。
高吞吐量则可以高效率地利用CPU时间,尽快完成程序的运算任务,主要适合在后台运算而不需要太多交互的任务。因此,常见在服务器环境中使用。例如,那些执行批量处理、订单处理、工资支付、科学计算的应用程序。
Paralle1收集器在JDK1.6时提供了用于执行老年代垃圾收集的Paralle1o1d收集器,用来代替老年代的serialold收集器。
Parallel old收集器采用了标记-压缩算法,但同样也是基于并行回收和"stop-the-World"机制。
在程序吞吐量优先的应用场景中,IParalle1收集器和Parallel old收集器的组合,在server模式下的内存回收性能很不错。在Java8中,默认是此垃圾收集器。
参数配置
CMS回收器:低延迟
G1回收器:区域化分代式
垃圾回收器总结
GC日志分析
垃圾回收器的新发展
视频链接:https://www.bilibili.com/video/BV1PJ411n7xZ
参考笔记:https://gitee.com/moxi159753/LearningNotes/tree/master/JVM
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C中只能有一个实例的单例类 前面讨论的 President 类很不错,但存在一个缺陷:无法禁止通过实例化多个对象来创建多名总统: President One, Two, Three; 由于复制构造函数是私有的,其中每个对象都是不可复制的,但您的目…...
2024/5/7 7:26:29 - python django 小程序图书借阅源码
开发工具: PyCharm,mysql5.7,微信开发者工具 技术说明: python django html 小程序 功能介绍: 用户端: 登录注册(含授权登录) 首页显示搜索图书,轮播图࿰…...
2024/5/8 1:37:29 - 电子学会C/C++编程等级考试2022年03月(一级)真题解析
C/C++等级考试(1~8级)全部真题・点这里 第1题:双精度浮点数的输入输出 输入一个双精度浮点数,保留8位小数,输出这个浮点数。 时间限制:1000 内存限制:65536输入 只有一行,一个双精度浮点数。输出 一行,保留8位小数的浮点数。样例输入 3.1415926535798932样例输出 3.1…...
2024/5/7 17:09:45 - 配置失败还原请勿关闭计算机,电脑开机屏幕上面显示,配置失败还原更改 请勿关闭计算机 开不了机 这个问题怎么办...
解析如下:1、长按电脑电源键直至关机,然后再按一次电源健重启电脑,按F8健进入安全模式2、安全模式下进入Windows系统桌面后,按住“winR”打开运行窗口,输入“services.msc”打开服务设置3、在服务界面,选中…...
2022/11/19 21:17:18 - 错误使用 reshape要执行 RESHAPE,请勿更改元素数目。
%读入6幅图像(每一幅图像的大小是564*564) f1 imread(WashingtonDC_Band1_564.tif); subplot(3,2,1),imshow(f1); f2 imread(WashingtonDC_Band2_564.tif); subplot(3,2,2),imshow(f2); f3 imread(WashingtonDC_Band3_564.tif); subplot(3,2,3),imsho…...
2022/11/19 21:17:16 - 配置 已完成 请勿关闭计算机,win7系统关机提示“配置Windows Update已完成30%请勿关闭计算机...
win7系统关机提示“配置Windows Update已完成30%请勿关闭计算机”问题的解决方法在win7系统关机时如果有升级系统的或者其他需要会直接进入一个 等待界面,在等待界面中我们需要等待操作结束才能关机,虽然这比较麻烦,但是对系统进行配置和升级…...
2022/11/19 21:17:15 - 台式电脑显示配置100%请勿关闭计算机,“准备配置windows 请勿关闭计算机”的解决方法...
有不少用户在重装Win7系统或更新系统后会遇到“准备配置windows,请勿关闭计算机”的提示,要过很久才能进入系统,有的用户甚至几个小时也无法进入,下面就教大家这个问题的解决方法。第一种方法:我们首先在左下角的“开始…...
2022/11/19 21:17:14 - win7 正在配置 请勿关闭计算机,怎么办Win7开机显示正在配置Windows Update请勿关机...
置信有很多用户都跟小编一样遇到过这样的问题,电脑时发现开机屏幕显现“正在配置Windows Update,请勿关机”(如下图所示),而且还需求等大约5分钟才干进入系统。这是怎样回事呢?一切都是正常操作的,为什么开时机呈现“正…...
2022/11/19 21:17:13 - 准备配置windows 请勿关闭计算机 蓝屏,Win7开机总是出现提示“配置Windows请勿关机”...
Win7系统开机启动时总是出现“配置Windows请勿关机”的提示,没过几秒后电脑自动重启,每次开机都这样无法进入系统,此时碰到这种现象的用户就可以使用以下5种方法解决问题。方法一:开机按下F8,在出现的Windows高级启动选…...
2022/11/19 21:17:12 - 准备windows请勿关闭计算机要多久,windows10系统提示正在准备windows请勿关闭计算机怎么办...
有不少windows10系统用户反映说碰到这样一个情况,就是电脑提示正在准备windows请勿关闭计算机,碰到这样的问题该怎么解决呢,现在小编就给大家分享一下windows10系统提示正在准备windows请勿关闭计算机的具体第一种方法:1、2、依次…...
2022/11/19 21:17:11 - 配置 已完成 请勿关闭计算机,win7系统关机提示“配置Windows Update已完成30%请勿关闭计算机”的解决方法...
今天和大家分享一下win7系统重装了Win7旗舰版系统后,每次关机的时候桌面上都会显示一个“配置Windows Update的界面,提示请勿关闭计算机”,每次停留好几分钟才能正常关机,导致什么情况引起的呢?出现配置Windows Update…...
2022/11/19 21:17:10 - 电脑桌面一直是清理请关闭计算机,windows7一直卡在清理 请勿关闭计算机-win7清理请勿关机,win7配置更新35%不动...
只能是等着,别无他法。说是卡着如果你看硬盘灯应该在读写。如果从 Win 10 无法正常回滚,只能是考虑备份数据后重装系统了。解决来方案一:管理员运行cmd:net stop WuAuServcd %windir%ren SoftwareDistribution SDoldnet start WuA…...
2022/11/19 21:17:09 - 计算机配置更新不起,电脑提示“配置Windows Update请勿关闭计算机”怎么办?
原标题:电脑提示“配置Windows Update请勿关闭计算机”怎么办?win7系统中在开机与关闭的时候总是显示“配置windows update请勿关闭计算机”相信有不少朋友都曾遇到过一次两次还能忍但经常遇到就叫人感到心烦了遇到这种问题怎么办呢?一般的方…...
2022/11/19 21:17:08 - 计算机正在配置无法关机,关机提示 windows7 正在配置windows 请勿关闭计算机 ,然后等了一晚上也没有关掉。现在电脑无法正常关机...
关机提示 windows7 正在配置windows 请勿关闭计算机 ,然后等了一晚上也没有关掉。现在电脑无法正常关机以下文字资料是由(历史新知网www.lishixinzhi.com)小编为大家搜集整理后发布的内容,让我们赶快一起来看一下吧!关机提示 windows7 正在配…...
2022/11/19 21:17:05 - 钉钉提示请勿通过开发者调试模式_钉钉请勿通过开发者调试模式是真的吗好不好用...
钉钉请勿通过开发者调试模式是真的吗好不好用 更新时间:2020-04-20 22:24:19 浏览次数:729次 区域: 南阳 > 卧龙 列举网提醒您:为保障您的权益,请不要提前支付任何费用! 虚拟位置外设器!!轨迹模拟&虚拟位置外设神器 专业用于:钉钉,外勤365,红圈通,企业微信和…...
2022/11/19 21:17:05 - 配置失败还原请勿关闭计算机怎么办,win7系统出现“配置windows update失败 还原更改 请勿关闭计算机”,长时间没反应,无法进入系统的解决方案...
前几天班里有位学生电脑(windows 7系统)出问题了,具体表现是开机时一直停留在“配置windows update失败 还原更改 请勿关闭计算机”这个界面,长时间没反应,无法进入系统。这个问题原来帮其他同学也解决过,网上搜了不少资料&#x…...
2022/11/19 21:17:04 - 一个电脑无法关闭计算机你应该怎么办,电脑显示“清理请勿关闭计算机”怎么办?...
本文为你提供了3个有效解决电脑显示“清理请勿关闭计算机”问题的方法,并在最后教给你1种保护系统安全的好方法,一起来看看!电脑出现“清理请勿关闭计算机”在Windows 7(SP1)和Windows Server 2008 R2 SP1中,添加了1个新功能在“磁…...
2022/11/19 21:17:03 - 请勿关闭计算机还原更改要多久,电脑显示:配置windows更新失败,正在还原更改,请勿关闭计算机怎么办...
许多用户在长期不使用电脑的时候,开启电脑发现电脑显示:配置windows更新失败,正在还原更改,请勿关闭计算机。。.这要怎么办呢?下面小编就带着大家一起看看吧!如果能够正常进入系统,建议您暂时移…...
2022/11/19 21:17:02 - 还原更改请勿关闭计算机 要多久,配置windows update失败 还原更改 请勿关闭计算机,电脑开机后一直显示以...
配置windows update失败 还原更改 请勿关闭计算机,电脑开机后一直显示以以下文字资料是由(历史新知网www.lishixinzhi.com)小编为大家搜集整理后发布的内容,让我们赶快一起来看一下吧!配置windows update失败 还原更改 请勿关闭计算机&#x…...
2022/11/19 21:17:01 - 电脑配置中请勿关闭计算机怎么办,准备配置windows请勿关闭计算机一直显示怎么办【图解】...
不知道大家有没有遇到过这样的一个问题,就是我们的win7系统在关机的时候,总是喜欢显示“准备配置windows,请勿关机”这样的一个页面,没有什么大碍,但是如果一直等着的话就要两个小时甚至更久都关不了机,非常…...
2022/11/19 21:17:00 - 正在准备配置请勿关闭计算机,正在准备配置windows请勿关闭计算机时间长了解决教程...
当电脑出现正在准备配置windows请勿关闭计算机时,一般是您正对windows进行升级,但是这个要是长时间没有反应,我们不能再傻等下去了。可能是电脑出了别的问题了,来看看教程的说法。正在准备配置windows请勿关闭计算机时间长了方法一…...
2022/11/19 21:16:59 - 配置失败还原请勿关闭计算机,配置Windows Update失败,还原更改请勿关闭计算机...
我们使用电脑的过程中有时会遇到这种情况,当我们打开电脑之后,发现一直停留在一个界面:“配置Windows Update失败,还原更改请勿关闭计算机”,等了许久还是无法进入系统。如果我们遇到此类问题应该如何解决呢࿰…...
2022/11/19 21:16:58 - 如何在iPhone上关闭“请勿打扰”
Apple’s “Do Not Disturb While Driving” is a potentially lifesaving iPhone feature, but it doesn’t always turn on automatically at the appropriate time. For example, you might be a passenger in a moving car, but your iPhone may think you’re the one dri…...
2022/11/19 21:16:57