GC策略选择

GC

以栈或寄存器中的引用【GC Roots】为起点，可以找到堆中的对象，又从这些对象找到对堆中其他对象的引用，这种引用逐步扩展，最终以null引用或者基本类型结束，这样就形成了一颗以Java栈中引用所对应的对象为根节点的一颗对象树，如果栈中有多个引用，则最终会形成多颗对象树。
在这些对象树上的对象，都是当前系统运行所需要的对象，不能被垃圾回收。而其他剩余对象，则可以视为无法被引用到的对象，可以被当做垃圾进行回收。因此，垃圾回收的起点是一些根对象（java栈, 静态变量, 寄存器…）。而最简单的Java栈就是Java程序执行的main函数。
这即是“标记-清除”的回收方式。

在Java语言中，GC Roots包括：

  虚拟机栈中引用的对象。

  方法区中类静态属性实体引用的对象。

  方法区中常量引用的对象。

  本地方法栈中JNI引用的对象。

Minor GC

     一般情况下，当新对象生成且在Eden申请空间失败时，就会触发Minor GC。对Eden区域进行GC，清除非存活对象，并且把尚且存活的对象移动到Survivor区；然后整理Survivor的两个区。因为大部分对象都是从Eden区开始的，同时Eden区不会分配的很大，所以Eden区的GC会频繁进行。因而，一般在这里需要使用速度快、效率高的算法，使Eden去能尽快空闲出来。

     虚拟机给每个对象定义了一个对象年龄（Age）计数器。如果对象在 Eden 出生并经过第一次 Scavenge GC 后仍然存活，并且能被 Survivor 容纳的话，将被移动到 Survivor 空间中，并将对象年龄设为 1。对象在 Survivor 区中每熬过一次 Scavenge GC，年龄就增加 1 岁，当它的年龄增加到一定程度（默认为 15 岁）时，就会晋升到老年代中。对象晋升老年代的年龄阈值，可以通过参数 -XX:MaxTenuringThreshold 来设置。

Major GC 

清理老年代。但是由于很多MojorGC 是由MinorGC 触发的,所以有时候很难将MajorGC 和MinorGC区分开。

Full GC

     对整个堆进行整理，包括Young、Tenured和Perm。Full GC因为需要对整个对进行回收，所以很慢，因此应该尽可能减少Full GC的次数。在对JVM调优的过程中，很大一部分工作就是对于FullGC的调节。有如下原因可能导致Full GC：

1.  年老代（Tenured）被写满
2.  System.gc()被显示调用
3. 上一次GC之后Heap的各域分配策略动态变化
4. metaSpace 被写满

GC算法

基本回收策略

1. 引用计数（Reference Counting）: 原理是此对象有一个引用，即增加一个计数，删除一个引用则减少一个计数。垃圾回收时，只用收集计数为0的对象。此算法最致命的是无法处理循环引用的问题。
2. 复制（Copying）:  把内存空间划为两个相等的区域，每次只使用其中一个区域。垃圾回收时，遍历当前使用区域，把正在使用中的对象复制到另外一个区域中。此算法每次只处理正在使用中的对象，因此只需要付出少量存活对象的复制成本就可以完成收集，同时复制过去以后还能进行相应的内存整理，不会出现“碎片”问题。当然，此算法的缺点也是很明显的，就是需要两倍内存空间
3. 标记-清除（Mark-Sweep）： 第一阶段从引用根节点开始标记所有被引用的对象，第二阶段遍历整个堆，把未标记的对象清除。此算法需要暂停整个应用，同时会产生内存碎片。
4. 标记-整理（Mark-Compact）:结合了“标记-清除”和“复制”两个算法的优点。也是分两阶段，第一阶段从根节点开始标记所有被引用对象，第二阶段遍历整个堆，清除未标记对象并且把存活对象“压缩”到堆的其中一块，按顺序排放。此算法避免了“标记-清除”的碎片问题，同时也避免了“复制”算法的空间问题。

根据JVM的内存结构对堆进行分代收集：

在新生代中，每次垃圾收集都是有大批对象死去，少量存活； 且分Eden区+2个Survivor区。 比较适合复制算法。
而老年代中，对象存活率高，没有额外空间供其分配，就必须用“标记-清理-整理”算法。 常见如： CMS(Concurrent Mark-Sweep)以牺牲吞吐量为代价来获得最短回收停顿时间。对于要求服务器响应速度的应用上，这种垃圾回收器非常适合。在启动JVM参数加上-XX:+UseConcMarkSweepGC 表示对于老年代的回收采用CMS。其基础算法是：标记—清除。

系统线程分

串行(Serial)收集: 使用单线程处理所有垃圾回收工作; 

并行(ParNew)收集: 并行收集使用多线程处理垃圾回收工作，因而速度快，效率高。而且理论上CPU数目越多，越能体现出并行收集器的优势。

并发(Parallel)收集: 可以保证大部分工作都并发进行（应用不停止），垃圾回收只暂停很少的时间 。相对于串行收集和并行收集而言，前面两个在进行垃圾回收工作时，需要暂停整个运行环境，而只有垃圾回收程序在运行，因此，系统在垃圾回收时会有明显的暂停，而且暂停时间会因为堆越大而越长。

指令

•  -XX:+UseSerialGC： 年轻代的串行收集。使用复制算法， 使用一个线程进行GC，串行，其它工作线程暂停
• -XX:+UseParNewGC: 设置年轻代为并行收集。 使用复制算法，Serial收集器的多线程版，用多个线程进行GC，并行，其它工作线程暂停。
• -XX:+UseParallelGC：吞吐量优先的垃圾回收器，作用在新生代，使用复制算法，关注CPU吞吐量，即运行用户代码的时间/总时间。
• -XX:ParallelGCThreads=<N>： 设置并行垃圾回收的线程数。可设置与机器处理器数量相等
• -XX:+UseParallelOldGC： 年老代并行收集 ，默认是使用单线程进行垃圾回收。
• -XX:MaxGCPauseMillis=<N>： 指定垃圾回收时的最长暂停时间。
• -XX:GCTimeRatio=<N>： 吞吐量为垃圾回收时间与非垃圾回收时间的比值。公式为1/（1+N）。例如，-XX:GCTimeRatio=19时，表示5%的时间用于垃圾回收。默认情况为99，即1%的时间用于垃圾回收。
• -XX:+UseConcMarkSweepGC： 打开并发收集。
• -XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=<N>： 指定还有多少剩余堆时开始执行并发收集。  并发收集器主要减少年老代的暂停时间，他在应用不停止的情况下使用独立的垃圾回收线程，跟踪可达对象。在每个年老代垃圾回收周期中，在收集初期并发收集器 会对整个应用进行简短的暂停，在收集中还会再暂停一次。第二次暂停会比第一次稍长，在此过程中多个线程同时进行垃圾回收工作。
• -XX:+UseAdaptiveSizePolicy：设置此选项后，并行收集器会自动选择年轻代区大小和相应的Survivor区比例，以达到目标系统规定的最低相应时间或者收集频率等，此值建议使用并行收集器时，一直打开。     
• -XX:+UseConcMarkSweepGC：设置年老代为并发收集。
• -XX:CMSFullGCsBeforeCompaction：由于并发收集器不对内存空间进行压缩、整理，所以运行一段时间以后会产生“碎片”，使得运行效率降低。此值设置运行多少次GC以后对内存空间进行压缩、整理。
• -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection：打开对年老代的压缩。可能影响性能，但可消除碎片 
• -XX:+PrintTenuringDistribution： 用于显示每次Minor GC时Survivor区中各个年龄段的对象的大小
• -XX:NewSize和-XX:MaxNewSize： 用于设置年轻代的大小
• -XX:InitialTenuringThreshol和-XX:MaxTenuringThreshold： 用于设置晋升到老年代的对象年龄的最小值和最大值，每个对象在坚持过一次Minor GC之后，年龄就加1。

eg.

java -Xmx3550m -Xms3550m -Xss128k -XX:NewRatio=4 -XX:SurvivorRatio=4 -XX:MaxPermSize=16m -XX:MaxTenuringThreshold=0

-Xmx3550m：设置JVM最大可用内存为3550M。

-Xms3550m：设置JVM初始内存为3550m。此值可以设置与-Xmx相同，以避免每次垃圾回收完成后JVM重新分配内存。

-Xmn2g：设置年轻代大小为2G。整个堆大小= 年轻代大小 + 年老代大小 + 持久代大小。持久代一般固定大小为64m，所以增大年轻代后，将会减小年老代大小。此值对系统性能影响较大，Sun官方推荐配置为整个堆的3/8。

-Xss128k：设置每个线程的堆栈大小。JDK5.0以后每个线程堆栈大小为1M，以前每个线程堆栈大小为256K。更具应用的线程所需内存大小进行调整。在相同物理内存下，减小这个值能生成更多的线程。但是操作系统对一个进程内的线程数还是有限制的，不能无限生成，经验值在3000~5000左右。

-XX:NewRatio=4:设置年轻代（包括Eden和两个Survivor区）与年老代的比值（除去持久代）。设置为4，则年轻代与年老代所占比值为1：4，年轻代占整个堆栈的1/5

-XX:SurvivorRatio=4：设置年轻代中Eden区与Survivor区的大小比值。设置为4，则两个Survivor区与一个Eden区的比值为2:4，一个Survivor区占整个年轻代的1/6

-XX:MaxPermSize=16m:设置持久代大小为16m。

-XX:MaxTenuringThreshold=0：设置垃圾最大年龄。如果设置为0的话，则年轻代对象不经过Survivor区，直接进入年老代。对于年老代比较多的应用，可以提高效率。如果将此值设置为一个较大值，则年轻代对象会在Survivor区进行多次复制，这样可以增加对象再年轻代的存活时间，增加在年轻代即被回收的概论。

来源：oschina

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