JVM垃圾收集机制详解与性能调优

概述

Java虚拟机中的垃圾收集主要是针对堆内存进行的,其目的是识别出已死对象,并回收其占用的内存。正确理解和使用垃圾收集机制,对于提升Java程序性能非常重要。

常见的垃圾收集器包括串行收集器、吞吐量收集器和并发收集器。下一节我先介绍垃圾收集的基本原理,然后详细对比不同收集器的工作机制、使用场景等。

垃圾收集基本原理

Java中的垃圾收集主要判断对象是否还被引用,从而判定对象是否可回收。

判断一个对象是否可回收,最基本的算法是引用计数法。它对每个对象进行引用统计,如果引用计数为0,则对象不可能再被使用,可以回收。

但仅靠引用计数法,无法解决循环引用的问题。所以Java虚拟机使用的主要是可达性分析算法,它通过GC Roots作为起点,对对象间引用关系进行可达性分析,判断哪些对象不可达,然后将其回收。

例如:

Object o1 = new Object();
Object o2 = new Object();o1.ref = o2; // o1引用o2
o2.ref = o1; // o2引用o1o1 = null; // 断开o1对o2的引用

上面代码中,通过GC Roots找不到引用o1和o2的路径,它们将不再可达,可以被回收。

序列收集器

Serial收集器是最基本的收集器,它是进行串行收集,也就是停止所有工作线程,以单线程方式进行堆内存的垃圾回收。

由于需要停止其他线程,会导致程序间断和较大停顿,所以适用于客户端环境。

吞吐量收集器

吞吐量收集器的目标是达到一个可控制的吞吐量,它规避了垃圾收集时导致的停顿问题。

通过并行收集老年代,并且不收集新生代以达到最小停顿。适用于后台批处理任务。

并发收集器

并发收集器同时采用标记-清除算法和标记-复制算法,实现了对老年代的并发收集。

可以降低停顿时间,适用于需要同时运行垃圾收集和用户程序的情况。

例如:

JVM参数:
-XX:+UseConcMarkSweepGC 
-XX:ParallelGCThreads=4

上面配置会使用并发收集器,适用于注重系统响应速度的服务端应用。

性能调优

垃圾收集调优需要根据不同应用场景进行。以下是一些常见建议:

• 尽量产生少量垃圾
• 将新生代调大,例如设置为整个堆的3/8
• 收集器选择:串行收集器用于客户端,吞吐量收集器用于后台批处理,并发收集器用于对停顿时间敏感的应用

总结

掌握垃圾收集器的工作原理,并根据应用场景选择合适的收集器,能有效提升Java应用程序的性能。同时代码层面应该尽量减少垃圾对象的产生。