一、為什么會有年輕代
我們先來屢屢,為什么需要把堆分代?不分代不能完成他所做的事情么?其實不分代完全可以,分代的唯一理由就是優化GC性能。你先想想,如果沒有分代,那我們所有的對象都在一塊,GC的時候我們要找到哪些對象沒用,這樣就會對堆的所有區域進行掃描。而我們的很多對象都是朝生夕死的,如果分代的話,我們把新創建的對象放到某一地方,當GC的時候先把這塊存“朝生夕死”對象的區域進行回收,這樣就會騰出很大的空間出來。
二.年輕代中的GC
新生代大小(PSYoungGen total 9216K)=eden大小(eden space 8192K)+1個survivor大小(from space 1024K)
HotSpot JVM把年輕代分為了三部分:1個Eden區和2個Survivor區(分別叫from和to)。默認比例為8(Eden):1(一個survivor),為啥默認會是這個比例,接下來我們會聊到。一般情況下,新創建的對象都會被分配到Eden區(一些大對象特殊處理),這些對象經過第一次Minor GC后,如果仍然存活,將會被移到Survivor區。對象在Survivor區中每熬過一次Minor GC,年齡就會增加1歲,當它的年齡增加到一定程度時,就會被移動到年老代中。
因為年輕代中的對象基本都是朝生夕死的(80%以上),所以在年輕代的垃圾回收算法使用的是復制算法,復制算法的基本思想就是將內存分為兩塊,每次只用其中一塊,當這一塊內存用完,就將還活着的對象復制到另外一塊上面。復制算法不會產生內存碎片。
在GC開始的時候,對象只會存在於Eden區和名為“From”的Survivor區,Survivor區“To”是空的。緊接着進行GC,Eden區中所有存活的對象都會被復制到“To”,而在“From”區中,仍存活的對象會根據他們的年齡值來決定去向。年齡達到一定值(年齡閾值,可以通過-XX:MaxTenuringThreshold來設置)的對象會被移動到年老代中,沒有達到閾值的對象會被復制到“To”區域。經過這次GC后,Eden區和From區已經被清空。這個時候,“From”和“To”會交換他們的角色,也就是新的“To”就是上次GC前的“From”,新的“From”就是上次GC前的“To”。不管怎樣,都會保證名為To的Survivor區域是空的。Minor GC會一直重復這樣的過程,直到“To”區被填滿,“To”區被填滿之后,會將所有對象移動到年老代中。
三、一個對象的這一輩子
我是一個普通的Java對象,我出生在Eden區,在Eden區我還看到和我長的很像的小兄弟,我們在Eden區中玩了挺長時間。有一天Eden區中的人實在是太多了,我就被迫去了Survivor區的“From”區,自從去了Survivor區,我就開始漂了,有時候在Survivor的“From”區,有時候在Survivor的“To”區,居無定所。直到我18歲的時候,爸爸說我成人了,該去社會上闖闖了。於是我就去了年老代那邊,年老代里,人很多,並且年齡都挺大的,我在這里也認識了很多人。在年老代里,我生活了20年(每次GC加一歲),然后被回收。
四、為什么要有Survivor區
先不去想為什么有兩個Survivor區,第一個問題是,設置Survivor區的意義在哪里?
如果沒有Survivor,Eden區每進行一次Minor GC,存活的對象就會被送到老年代。老年代很快被填滿,觸發Major GC(因為Major GC一般伴隨着Minor GC,也可以看做觸發了Full GC)。老年代的內存空間遠大於新生代,進行一次Full GC消耗的時間比Minor GC長得多。你也許會問,執行時間長有什么壞處?頻發的Full GC消耗的時間是非常可觀的,這一點會影響大型程序的執行和響應速度,更不要說某些連接會因為超時發生連接錯誤了。
好,那我們來想想在沒有Survivor的情況下,有沒有什么解決辦法,可以避免上述情況:
方案 | 優點 | 缺點 |
---|---|---|
增加老年代空間 | 更多存活對象才能填滿老年代。降低Full GC頻率 | 隨着老年代空間加大,一旦發生Full GC,執行所需要的時間更長 |
減少老年代空間 | Full GC所需時間減少 | 老年代很快被存活對象填滿,Full GC頻率增加 |
顯而易見,沒有Survivor的話,上述兩種解決方案都不能從根本上解決問題。
我們可以得到第一條結論:Survivor的存在意義,就是減少被送到老年代的對象,進而減少Full GC的發生,Survivor的預篩選保證,只有經歷16次Minor GC還能在新生代中存活的對象,才會被送到老年代。
五、為什么要設置兩個Survivor區
設置兩個Survivor區最大的好處就是解決了碎片化,下面我們來分析一下。
為什么一個Survivor區不行?第一部分中,我們知道了必須設置Survivor區。假設現在只有一個survivor區,我們來模擬一下流程:
剛剛新建的對象在Eden中,一旦Eden滿了,觸發一次Minor GC,Eden中的存活對象就會被移動到Survivor區。這樣繼續循環下去,下一次Eden滿了的時候,問題來了,此時進行Minor GC,Eden和Survivor各有一些存活對象,如果此時把Eden區的存活對象硬放到Survivor區,很明顯這兩部分對象所占有的內存是不連續的,也就導致了內存碎片化。
我繪制了一幅圖來表明這個過程。其中色塊代表對象,白色框分別代表Eden區(大)和Survivor區(小)。Eden區理所當然大一些,否則新建對象很快就導致Eden區滿,進而觸發Minor GC,有悖於初衷。
碎片化帶來的風險是極大的,嚴重影響Java程序的性能。堆空間被散布的對象占據不連續的內存,最直接的結果就是,堆中沒有足夠大的連續內存空間,接下去如果程序需要給一個內存需求很大的對象分配內存。。。畫面太美不敢看。。。這就好比我們爬山的時候,背包里所有東西緊挨着放,最后就可能省出一塊完整的空間放相機。如果每件行李之間隔一點空隙亂放,很可能最后就要一路把相機掛在脖子上了。
那么,順理成章的,應該建立兩塊Survivor區,剛剛新建的對象在Eden中,經歷一次Minor GC,Eden中的存活對象就會被移動到第一塊survivor space S0,Eden被清空;等Eden區再滿了,就再觸發一次Minor GC,Eden和S0中的存活對象又會被復制送入第二塊survivor space S1(這個過程非常重要,因為這種復制算法保證了S1中來自S0和Eden兩部分的存活對象占用連續的內存空間,避免了碎片化的發生)。S0和Eden被清空,然后下一輪S0與S1交換角色,如此循環往復。如果對象的復制次數達到16次,該對象就會被送到老年代中。下圖中每部分的意義和上一張圖一樣,就不加注釋了。
上述機制最大的好處就是,整個過程中,永遠有一個survivor space是空的,另一個非空的survivor space無碎片。
那么,Survivor為什么不分更多塊呢?比方說分成三個、四個、五個?顯然,如果Survivor區再細分下去,每一塊的空間就會比較小,很容易導致Survivor區滿,因此,我認為兩塊Survivor區是經過權衡之后的最佳方案。
參考:
http://blog.csdn.net/antony9118/article/details/51425581
http://stackoverflow.com/questions/21476348/java-gc-why-two-survivor-spaces
六、有關年輕代的JVM參數
JDK8默認的:
新生代 ( Young ) 與老年代 ( Old ) 的比例的值為 1:2 ( 該值可以通過參數 –XX:NewRatio 來指定 ),即:新生代 ( Young ) = 1/3 的堆空間大小。
老年代 ( Old ) = 2/3 的堆空間大小。其中,新生代 ( Young ) 被細分為 Eden 和 兩個 Survivor 區域,這兩個 Survivor 區域分別被命名為 from 和 to,以示區分。
默認的,Edem : from : to = 8 : 1 : 1 ( 可以通過參數 –XX:SurvivorRatio 來設定 ),即: Eden = 8/10 的新生代空間大小,from = to = 1/10 的新生代空間大小。
JVM 每次只會使用 Eden 和其中的一塊 Survivor 區域來為對象服務,所以無論什么時候,總是有一塊 Survivor 區域是空閑着的。因此,新生代實際可用的內存空間為 9/10 ( 即90% )的新生代空間。
Metaspace:元空間的初始大小是21M,如果啟動后GC過於頻繁,請將該值設置得大一些。更多Meatspace內容見《Metaspace 之一:Metaspace整體介紹(永久代被替換原因、元空間特點、元空間內存查看分析方法)》
1)-XX:NewSize和-XX:MaxNewSize(jdk1.3or1.4)
用於設置年輕代的大小,建議設為整個堆大小的1/3或者1/4,兩個值設為一樣大。
2)-Xmn(jdk1.4or lator)
用於設置年輕代大小。例如:-Xmn10m,設置新生代大小為10m。此處的大小是(eden+ 2 survivor space).與jmap -heap中顯示的New gen是(eden+1 survivor space)不同的。
3)-XX:SurvivorRatio
用於設置Eden和其中一個Survivor的比值,默認比例為8(Eden):1(一個survivor),這個值也比較重要。
例如:-XX:SurvivorRatio=4:設置年輕代中Eden區與Survivor區的大小比值。設置為4,則兩個Survivor區與一個Eden區的比值為2:4,一個Survivor區占整個年輕代的1/6。
例子:-XX:SurvivorRatio=8,則兩個Survivor區與一個Eden區的比值為2:8,一個Survivor區占整個年輕代的1/10。
package com.jvm.study.part3; import java.util.concurrent.TimeUnit; public class GCTest { private static final int _1MB = 1024 * 1024; /** * @VM args:-verbose:gc -Xms20m -Xmx20m -Xmn10m -XX:SurvivorRatio=8 */ public static void testAllocation() { byte[] allocation1, allocation2, allocation3, allocation4; allocation1 = new byte[2 * _1MB]; System.out.println("1"); allocation2 = new byte[2 * _1MB]; System.out.println("2"); allocation3 = new byte[2 * _1MB]; System.out.println("3"); allocation4 = new byte[2 * _1MB]; System.out.println("4"); } public static void main(String[] args) throws InterruptedException { TimeUnit.SECONDS.sleep(30); testAllocation(); } }
結果:
1 2 3 [GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 7136K->632K(9216K)] 7136K->6784K(19456K), 0.0084250 secs] [Times: user=0.01 sys=0.01, real=0.01 secs] [Full GC (Ergonomics) [PSYoungGen: 632K->0K(9216K)] [ParOldGen: 6152K->6635K(10240K)] 6784K->6635K(19456K), [Metaspace: 2562K->2562K(1056768K)], 0.0092126 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.01 secs] 4 Heap PSYoungGen total 9216K, used 2290K [0x00000000ff600000, 0x0000000100000000, 0x0000000100000000) eden space 8192K, 27% used [0x00000000ff600000,0x00000000ff83c960,0x00000000ffe00000) from space 1024K, 0% used [0x00000000ffe00000,0x00000000ffe00000,0x00000000fff00000) to space 1024K, 0% used [0x00000000fff00000,0x00000000fff00000,0x0000000100000000) ParOldGen total 10240K, used 6635K [0x00000000fec00000, 0x00000000ff600000, 0x00000000ff600000) object space 10240K, 64% used [0x00000000fec00000,0x00000000ff27afa8,0x00000000ff600000) Metaspace used 2569K, capacity 4486K, committed 4864K, reserved 1056768K class space used 277K, capacity 386K, committed 512K, reserved 1048576K
結果分析:
1、-Xmn=10m,但實際的新生代大小(PSYoungGen total 9216K)=eden大小(eden space 8192K)+1個survivor大小(from space 1024K)
4)-XX:+PrintTenuringDistribution
這個參數用於顯示每次Minor GC時Survivor區中各個年齡段的對象的大小。
5).-XX:InitialTenuringThreshol和-XX:MaxTenuringThreshold
用於設置晉升到老年代的對象年齡的最小值和最大值,每個對象在堅持過一次Minor GC之后,年齡就加1。