深入浅出-JVM-GC(4)常用-GC-参数介绍

从前面的3篇文章中,我们分析了5个垃圾收集器,还有一些 GC 的算法,那么,在 GC 调优中,我们肯定会先判断哪里出现的问题,然后再根据出现的问题进行调优,而调优的手段就是 JVM 提供给我们的那些参数或者说选项,这些参数将会改变 GC 的运行方式。因此,他们显得极为重要。

我们将每一个垃圾收集器相关的参数一个一个娓娓道来,注意,楼主推荐一个小程序:前阿里 JVM 大神寒泉子的公众号里面有个小程序——JVM Pocket,这个小程序介绍了所有的 JVM 参数的作用,你可以在里面搜索你想知道的参数,也可以把你了解的参数写上去供大家参考。公众号:lovestblog。

值得注意的一点是,这些参数可能会重复,还记得我们之前的那张图吗,楼主觉得有必要再发一次:

可以看到,这些收集器会有一些重复,而且,某些参数也是会作用于所有的处理器,因此,我们下面的介绍可能会有一些重复。

还有一点就是,JVM 为我们设置了很多默认的参数,但是,如果可以的话,还是建议使用显式的声明,这样更能表达意图。否则,别人不一定知道我们是否知道这些默认值。

我们开始我们的参数之旅吧!

# 1. Serial 收集器参数

串行收集器,client 的默认收集器,分为年轻代 Serial 和老年代 Serial Old 收集器。

  1. -XX:+UseSerialGC 这个参数就是可以指定使用新生代串行收集器和老年代串行收集器, “+” 号的意思是ture,开启,反之,如果是 “-”号,则是关闭。

  2. -XX:+UseParNewGC 新生代使用 ParNew 回收器,老年代使用串行收集器。

  3. -XX:+UseParallelGC 新生代私用 ParallelGC 回收器,老年代使用串行收集器。

而 Serial 收集器出现的日志为 DefNew .

# 2. ParNew 收集器参数

并行收集器是 Serial 的多线程版本,在 CPU 并行能力强大的计算机上有很大优势。

其中:

  1. -XX:+UseParNewGC 上面说过了,新生代使用 ParNew 收集器,老年代使用串行收集器。

  2. -XX:+UseConcMarkSweepGC: 新生代使用 ParNew 回收器,老年代使用 CMS。

  3. -XX:ParallelGCThreads={value} 这个参数是指定并行 GC 线程的数量,一般最好和 CPU 核心数量相当。默认情况下,当 CPU 数量小于8, ParallelGCThreads 的值等于 CPU 数量,当 CPU 数量大于 8 时,则使用公式:3+((5*CPU)/ 8);同时这个参数只要是并行 GC 都可以使用,不只是 ParNew。

而 ParNew 的 GC 日志则表吸纳出 ParNew。

# 3. PS 收集器参数

全称 Parallel Scavenge 收集器,该收集器是 Java 8 的默认收集器,因为它能够根据系统当前状态给出吞吐量最高的GC 配置。所以,在一些手工调优复杂的场合或者对实时性要求不高的场合,可以使用该处理器。

有哪些参数呢?

  1. -XX:MaxGCPauseMillis 设置最大垃圾收集停顿时间,他的值是一个大于0的整数。ParallelGC 工作时,会调整 Java 堆大小或者其他的一些参数,尽可能的把停顿时间控制在 MaxGCPauseMillis 以内。如果为了将停顿时间设置的很小,将此值也设置的很小,那么 PS 将会把堆设置的也很小,这将会到值频繁 GC ,虽然系统停顿时间小了,但总吞吐量下降了。

  2. -XX:GCTimeRatio 设置吞吐量大小,他的值是一个0 到100之间的整数,假设 GCTimeRatio 的值是 n ,那么系统将花费不超过 1/(1+n) 的时间用于垃圾收集,默认 n 是99,即不超过1% 的时间用于垃圾收集。

  3. -XX:+UseParallelGC 新生代使用 ParallelGC 回收器,老年代使用串行回收器。

  4. -XX:+UseParallelOldGC 新生代使用 ParallelGC 回收器,老年代使用 ParallelOldGC 回收器。

  5. -XX:UseAdaptiveSizePolicy: 打开自适应策略。在这种模式下,新生代的大小,eden 和 Survivor 的比例,晋升老年代的对象年龄等参数会被自动调整。以达到堆大小,吞吐量,停顿时间的平衡点。

聪明的同学相比看出来了,1 和 2 两个参数是矛盾的。因为吞吐量和停顿时间就是矛盾的。所以,要根据应用的特性来进行设置,以达到最优水平。

同时,Parallel Old 收集器也是一种关注吞吐量的并行的老年代回收器。

  1. -XX:+UseParallelOldGC 新生代使用 ParallelGC 回收器,老年代使用 ParallelOldGC 回收器。该参数可以启用 ParallelOldGC。

  2. -XX:ParallelGCGThreads 同时可以指定该参数设置并行线程数量。

而 PS 处理器的 GC 日志则是 PSYoungGen。

# 4. CMS 收集器参数

CMS 处理器关注的是停顿时间。全称 Concurrent Mark Sweep。因为该处理器较为复杂,因此可以使用较多参数。

  1. -XX:-CMSPrecleaningEnabled 不进行预清理,度过我们之前的文章的都知道,CMS 在并发标记和重新标记的这段时间内,会有一个预清理的工作,而这个通过会尝试5秒之内等待来一次 YGC。以免在后面的重新标记阶段耗费大量时间来标记新生代的对象。

  2. -XX:+UseConcMarkSweepGC 此参数将启动 CMS 回收器。默认新生代是 ParNew,也可以设置 Serial 为新生代收集器。该参数等价于 -Xconcgc。

  3. -XX:ParallelGCThreads 由于是并行处理器,当然也可以指定线程数。默认并发线程数是:(ParallelGCThreads + 3)/ 4)。

  4. -XX:ConcGCThreads 或者 -XX:ParallelCMSThreads ;除了上面设置线程的方式,你也可以通过这个两个参数任意一个手工设定 CMS 并发线程数。

  5. -XX:CMSInitiatingOccupancyFraction 由于 CMS 回收器不是独占式的,在垃圾回收的时候应用程序仍在工作,所以需要留出足够的内存给应用程序,否则会触发 FGC。而什么时候运行 CMS GC 呢?通过该参数即可设置,该参数表示的是老年代的内存使用百分比。当达到这个阈值就会执行 CMS。默认是68。 如果老年代内存增长很快,建议降低阈值,避免 FGC,如果增长慢,则可以加大阈值,减少 CMS GC 次数。提高吞吐量。

  6. -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection 由于 CMS 使用标记清理算法,内存碎片无法避免。该参数指定每次 CMS 后进行一次碎片整理。

  7. -XX:CMSFullGCsBeforeCompaction 由于每次进行碎片整理将会影响性能,你可以使用该参数设定多少次 CMS 后才进行一次碎片整理,也就是内存压缩。

  8. -XX:+CMSClassUnloadingEnabled 允许对类元数据进行回收。

  9. -XX:CMSInitiatingPermOccupancyFraction 当永久区占用率达到这一百分比时,启动 CMS 回收(前提是 -XX:+CMSClassUnloadingEnabled 激活了)。

  10. -XX:UseCMSInitiatingOccupancyOnly 表示只在到达阈值的时候才进行 CMS 回收。

  11. XX:CMSWaitDuration=2000 由于CMS GC 条件比较简单,JVM有一个线程定时扫描Old区,时间间隔可以通过该参数指定(毫秒单位),默认是2s。

CMS 的 GC 日志 就是 CMS。

# 5. G1 收集器参数

作为 Java 9 的默认垃圾收集器,该收集器和之前的收集器大不相同,该收集器可以工作在young 区,也可以工作在 old 区。有哪些参数呢?

  1. -XX:+UseG1GC 开启 G1 收集器。

  2. -XX:MaxGCPauseMillis 用于指定最大停顿时间,如果任何一次停顿超过这个设置值时,G1 就会尝试调整新生代和老年代的比例,调整堆大小,调整晋升年龄的手段,试图达到目标。和 PS 一样,停顿时间小了,对应的吞吐量也会变小。这点值得注意。

  3. -XX:ParallelGCThreads 由于是并行并发的,可以指定GC 工作线程数量。

  4. -XX:InitiatingHeapOccupancyPercent 该参数可以指定当整个堆使用率达到多少时,触发并发标记周期的执行。默认值时45,即当堆的使用率达到45%,执行并发标记周期,该值一旦设置,始终都不会被 G1修改。也就是说,G1 就算为了满足 MaxGCPauseMillis 也不会修改此值。如果该值设置的很大,导致并发周期迟迟得不到启动,那么引起 FGC 的几率将会变大。如果过小,则会频繁标记,GC 线程抢占应用程序CPU 资源,性能将会下降。

  5. -XX:GCPauseIntervalMillis 设置停顿时间间隔。

# 6. 一些通用参数

在 GC 调优中,还有一些通用的参数。通常是我们的好帮手。

  1. -XX:-+DisableExplicitGC 禁用 System.gc(),由于该方法默认会触发 FGC,并且忽略参数中的 UseG1GC 和 UseConcMarkSweepGC,因此必要时可以禁用该方法。

  2. -XX:+ExplicitGCInvokesConcurrent 该参数可以改变上面的行为,也就是说,System.gc() 后不使用 FGC ,而是使用配置的并发收集器进行并发收集。注意:使用此选项就不要 使用 上面的选项。

  3. -XX:-ScavengeBeforeFullGC 由于大部分 FGC 之前都会 YGC,减轻了 FGC 的压力,缩短了 FGC 的停顿时间,但也可能你不需要这个特性,那么你可以使用这个参数关闭,默认是 ture 开启。

  4. -XX:MaxTenuringThreshold={value} 新生代 to 区的对象在经过多次 GC 后,如果还没有死亡,则认为他是一个老对象,则可以晋升到老年代,而这个年龄(GC 次数)是可以设置的,有就是这个参数。默认值时15。超过15 则认为是无限大(因为age变量时4个 bit,超过15无法表达)。但该参数不是唯一决定对象晋升的条件。当 to 区不够或者改对象年龄已经达到了平均晋升值或者大对象等等条件。

  5. -XX:TargetSurvivorRatio={value} 决定对何时晋升的不仅只有 XX:MaxTenuringThreshold 参数,如果在 Survivor 空间中相同年龄所有对象大小的总和大鱼 Survivor 空间的一半(默认50%),年龄大于或等于该年龄的对象就可以直接进入老年代。无需在乎 XX:MaxTenuringThreshold参数。因此,MaxTenuringThreshold 只是对象晋升的最大年龄。如果将 TargetSurvivorRatio 设置的很小,对象将晋升的很快。

  6. -XX:PretenureSizeThresholds={value} 除了年龄外,对象的体积也是影响晋升的一个关键,也就是大对象。如果一个对象新生代放不下,只能直接通过分配担保机制进入老年代。该参数是设置对象直接晋升到老年代的阈值,单位是字节。只要对象的大小大于此阈值,就会直接绕过新生代,直接进入老年代。注意:这个参数只对 Serial 和 ParNew 有效,ParallelGC 无效,默认情况下该值为0,也就是不指定最大的晋升大小,一切有运行情况决定。

  7. -XX:-UseTLAB 禁用线程本地分配缓存。TLAB 的全称是 Thread LocalAllocation Buffer ,即线程本地线程分配缓存,是一个线程私有的内存区域。该设计是为了加速对象分配速度。由于对象一般都是分配在堆上,而对是线程共享的。因此肯定有锁,虽然使用 CAS 的操作,但性能仍有优化空间。通过为每一个线程分配一个 TLAB 的空间(在 eden 区),可以消除多个线程同步的开销。默认开启。

  8. -XX:TLABSize 指定 TLAB 的大小。

  9. -XX:+PrintTLAB 跟踪 TLAB 的使用情况。用以确定是用多大的 TLABSize。

  10. -XX:+ResizeTLAB 自动调整 TLAB 大小。

同时,对象也可能会在栈上分配,栈上分配,TLAB 分配,堆分配,他们的流程如下:

对象分配流程

还有一些开启 GC 日志的参数,是 GC 调优不可或缺的工具。

  1. -XX:+PrintGCDateStamps 打印 GC 日志时间戳。

  2. -XX:+PrintGCDetails 打印 GC 详情。

  3. -XX:+PrintGCTimeStamps: 打印此次垃圾回收距离jvm开始运行的所耗时间。

  4. -Xloggc: 将垃圾回收信息输出到指定文件

  5. -verbose:gc 打印 GC 日志

  6. -XX:+PrintGCApplicationStopedTime 查看 gc 造成的应用暂停时间

  7. XX:+PrintTenuringDistribution, 对象晋升的日志

  8. -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError 内存溢出时输出 dump 文件。

# 总结

好了,我们已经将一些常用的 GC 参数介绍了,当然会有遗漏的,如有遗漏或者介绍有误的,请告知本人。这些参数不仅仅是为了服务大家,同时也是自己做的一个总结,以后就不用到处找了。说白了这就是写博客的好处:总结了自己,也做了备份,同时也可能帮助了别人。

Good Luck!!!