ben evans是一名資深培訓(xùn)師兼顧問(wèn)，他在演講可視化垃圾回收中從基礎(chǔ)談起討論了垃圾回收。

以下是對(duì)其演講的簡(jiǎn)短總結(jié)。

基礎(chǔ)

當(dāng)談到釋放不再使用的內(nèi)存，垃圾回收已經(jīng)在很大程度上取代了早期技術(shù)，比如手動(dòng)內(nèi)存管理和引用計(jì)數(shù)。

這是件好事，因?yàn)閮?nèi)存管理令人厭煩，學(xué)究式地簿記是計(jì)算機(jī)擅長(zhǎng)的，而不是人擅長(zhǎng)的。在這方面，語(yǔ)言的運(yùn)行時(shí)環(huán)境比人強(qiáng)。

現(xiàn)代的垃圾回收非常高效，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)早期語(yǔ)言中典型的手工分配。通常，具有其它語(yǔ)言背景的人只盯著垃圾回收造成的中斷，卻沒(méi)有完全理解自動(dòng)內(nèi)存管理發(fā)生作用的上下文環(huán)境。

標(biāo)記&清除是java（及其它運(yùn)行時(shí)環(huán)境）用于垃圾回收的基本算法。

在標(biāo)記&清除算法中，引用會(huì)從每個(gè)線程棧的楨指向程序的堆。所以，從棧開(kāi)始，循著指針找到所有可能的引用，然后再循著這些引用遞歸下去。

當(dāng)遞歸完成，就找到了所有的活對(duì)象，其它的都是垃圾。

請(qǐng)注意，人們經(jīng)常漏掉的一點(diǎn)是，運(yùn)行時(shí)環(huán)境本身也有一個(gè)“分配清單（allocation list）”，上面列出了指向每個(gè)對(duì)象的指針，該列表由垃圾回收器負(fù)責(zé)維護(hù)，并幫助垃圾回收器進(jìn)行垃圾清理。因此，運(yùn)行時(shí)環(huán)境總是可以找出由它創(chuàng)建但尚未回收的對(duì)象。

圖一

上面插圖中所示的棧只是一個(gè)與單個(gè)應(yīng)用程序線程相關(guān)的棧；每個(gè)應(yīng)用程序線程都有一個(gè)類(lèi)似的棧，每個(gè)棧本身都有一組指向堆的指針。

如果垃圾回收器試圖在應(yīng)用程序運(yùn)行過(guò)程中獲取活對(duì)象的快照，那么它就要追蹤運(yùn)動(dòng)著的目標(biāo)，那樣很容易漏掉一些嚴(yán)重超時(shí)的對(duì)象分配，因而無(wú)法獲得一個(gè)準(zhǔn)確的快照。因此，“stop the world”是有必要的；也就是，停止應(yīng)用程序線程足夠長(zhǎng)的時(shí)間，以便捕獲活對(duì)象的快照。

下面是垃圾回收器必須遵循的兩條黃金法則：

垃圾回收器必須回收所有的垃圾。 垃圾回收器必須從不回收任何活對(duì)象。

但這兩條規(guī)則并不是對(duì)等的；如果違反了第二條規(guī)則，結(jié)果會(huì)使數(shù)據(jù)遭到破壞。

另一方面，如果違反了第一條規(guī)則，則會(huì)是另一種情況，系統(tǒng)并不總是能夠回收所有的垃圾，但最終會(huì)回收所有的垃圾，那么這是可以接受的，而實(shí)際上，這是垃圾回收器的基本原理。

hotspot

現(xiàn)在，我們來(lái)說(shuō)下hotspot，它實(shí)際上是一個(gè)c、c++以及許多特定于平臺(tái)的匯編程序組成的混合體。

當(dāng)人們想到解釋器，就會(huì)想到一個(gè)很大的while循環(huán)，其中包含一個(gè)很長(zhǎng)的switch語(yǔ)句。但hotspot解釋器比那個(gè)要復(fù)雜的多（由于性能原因）。在開(kāi)始閱讀jdk源代碼的時(shí)候，就會(huì)發(fā)現(xiàn)hotspot中實(shí)在是有許多匯編程序代碼。

對(duì)象創(chuàng)建

java會(huì)預(yù)先分配大量的連續(xù)空間，就是我們所說(shuō)的“堆”。之后，hotspot完全在用戶空間里管理這塊內(nèi)存。

如果一個(gè)java進(jìn)程占用了大量的系統(tǒng)（或內(nèi)核）時(shí)間，那么毫無(wú)疑問(wèn)，它不是在進(jìn)行垃圾回收——因?yàn)樗械睦厥諆?nèi)存“簿記（bookkeeping）”都是在用戶空間進(jìn)行的。

內(nèi)存池

圖二

“永久代（permgen）”是一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域，用于保存那些需要在程序生存期內(nèi)一直存活的東西，如類(lèi)的元數(shù)據(jù)。不過(guò)，隨著應(yīng)用程序服務(wù)器的出現(xiàn)，它們有自己的類(lèi)加載器，并且需要重新加載類(lèi)的元數(shù)據(jù)，永久代作為一個(gè)優(yōu)化決策開(kāi)始顯得糟糕，所幸，它在java 8中消失了。

java 8將會(huì)使用一個(gè)名為“元空間（metaspace）”的新概念。元空間與永久代并不完全相同。它在堆的外面，由操作系統(tǒng)管理。這意味著，它不會(huì)在java堆中，而是在本地內(nèi)存里。目前，這還不是一個(gè)非常好的消息，因?yàn)闆](méi)有多少工具能夠讓用戶輕松地查看本地內(nèi)存。所以，永久代消失是件好事，但工具趕上這個(gè)變化還需要一些時(shí)間。

java堆布局

現(xiàn)在，我們來(lái)看下java堆。注意堆空間之間的虛擬空間。它們提供了一點(diǎn)浮動(dòng)量，以允許對(duì)內(nèi)存池進(jìn)行一定量的尺寸調(diào)整，又不用為任何對(duì)象移動(dòng)付出代價(jià)。

圖三

“弱代假設(shè)（weak generational hypothesis）”

就現(xiàn)狀而言，究竟為什么要將堆分成所有這些內(nèi)存池？

圖四

有的運(yùn)行時(shí)事實(shí)無(wú)法通過(guò)靜態(tài)分析推導(dǎo)出來(lái)。上面的插圖說(shuō)明有兩組對(duì)象：一組存活時(shí)間短，一組存活時(shí)間長(zhǎng)——所以，做額外的簿記以便利用這一事實(shí)是有意義的。在java平臺(tái)中，有許多類(lèi)似的作為優(yōu)化寫(xiě)入平臺(tái)的事實(shí)。

演示

ben evans進(jìn)行了一系列的動(dòng)畫(huà)演示。第一個(gè)演示是個(gè)flash，說(shuō)明了對(duì)象在eden區(qū)和一個(gè)新生代survivor空間之間移動(dòng)，并最終進(jìn)入老年代的過(guò)程。

圖五是用javafx再現(xiàn)了同樣的過(guò)程。

圖五

運(yùn)行時(shí)開(kāi)關(guān)

‘強(qiáng)制性'參數(shù)

-verbose：gc——為用戶輸出一些gc信息 -xloggc:<文件路徑>——指定日志輸出路徑，要確保磁盤(pán)有空間 -xx：+pringgcdetails——為輔助工具提供“最低限度信息（minimum information）”

——用這個(gè)參數(shù)代替-verbose：gc

--xx：printtenuringdistribution——“過(guò)早提升（premature promotion）”信息 基本堆大小參數(shù)-xms<size>—— 設(shè)置預(yù)留給堆的最小內(nèi)存值 -xmx<size>—— 設(shè)置預(yù)留給堆的最大內(nèi)存值 -xx:maxpermsize=<size>——設(shè)置永久代的最大內(nèi)存值

——有利于spring應(yīng)用程序和應(yīng)用服務(wù)器

以前，我們被教導(dǎo)要把-xms和-xmx的值設(shè)的一樣大。不過(guò)這已經(jīng)變了。因此，現(xiàn)在可以為-xms設(shè)置一個(gè)合理范圍內(nèi)較小的值，或者根本就不設(shè)置，因?yàn)槎训倪m應(yīng)能力現(xiàn)在已經(jīng)非常好了。

其它參數(shù)-xx:newratio=n -xx:newsize=n -xx:maxnewsize=n -xx:maxheapfreeratio -xx:minheapfreeratio -xx:survivorratio=n -xx:maxtenuringthreshold=n

圖六

為什么要有日志文件

日志文件的好處是能夠用于取證分析，可以使用戶免于為了再現(xiàn)問(wèn)題而不得不再執(zhí)行一次代碼（如果是一個(gè)罕見(jiàn)的生產(chǎn)環(huán)境錯(cuò)誤，那么重現(xiàn)并不容易）。

另外，它們包含的信息比針對(duì)內(nèi)存的jmx mxbeans所能提供的信息更多，且不說(shuō)輪詢jmx本身會(huì)引入一系列g(shù)c問(wèn)題。

工具

hp jmeter（用google查詢一下）

——免費(fèi)，非常可靠，但不再提供支持/功能增強(qiáng)

gcviewer

——免費(fèi)，開(kāi)源，但界面有點(diǎn)丑

garbagecat

——名字最好聽(tīng)

ibm gcmv

——支持j9

jclarity censum

——界面最美觀，而且最有用——不過(guò)，這是我們的偏見(jiàn)！

小結(jié)

• 需要了解一些gc基礎(chǔ)理論
• 要讓新生代的大部分對(duì)象在年輕時(shí)死亡
• 打開(kāi)gc日志！——原始日志文件難以閱讀——使用工具
• 使用工具來(lái)幫助自己調(diào)優(yōu)——測(cè)量，而不是猜測(cè)

以上所述是小編給大家介紹的java 可視化垃圾回收，希望對(duì)大家有所幫助！