JAVA虚拟机实战篇之GC调优[1](GC调优基知、方法、工具和常见GC模式)

文章目录

版权声明
GC调优概念
GC调优核心指标(KPI)
- 吞吐量
- 延迟（Latency）
- 内存使用量
GC调优方法
- GC调优步骤
- GC调优工具
- - jstat工具
  - visualvm插件
  - Prometheus + Grafana
GC日志分析
- GC日志保存
- GC日志分析工具
- GC Viewer
- GCeasy
常见的GC模式
- 正常情况
- 缓存对象过多情况
- 内存泄漏情况
- 持续FullGC情况
- 元空间不足导致FULLGC情况

版权声明

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GC调优概念

GC调优指的是对垃圾回收（Garbage Collection）进行调优。GC调优的主要目标是避免由垃圾回收引起程序性能下降。

GC调优的核心分成三部分：

通用Jvm参数的设置
特定垃圾回收器的Jvm参数的设置。
解决由频繁的FULLGC引起的程序性能问题

GC调优没有没有唯一的标准答案，如何调优与硬件、程序本身、使用情况均有关系，重点调优的工具和方法

GC调优核心指标(KPI)

判断GC是否需要调优，需要从吞吐量、延迟和内存使用量来考虑

吞吐量

吞吐量(Throughput) ：业务吞吐量和垃圾回收吞吐量。

业务吞吐量指的在一段时间内，程序需要完成的业务数量。比如企业中对于吞吐量的要求可能会是这样的：支持用户每天生成10000笔订单；在晚上8点到10点，支持用户查询50000条商品信息。
- 保证高吞吐量的常规手段：一优化业务执行性能，减少单次业务的执行时间；二优化垃圾回收吞吐量
垃圾回收吞吐量指的是 CPU 用于执行用户代码的时间与 CPU 总执行时间的比值，即 $吞吐量 = 执行用户代码时间 / （执行用户代码时间 + GC 时间）$ 。
- 吞吐量数值越高，垃圾回收的效率就越高，允许更多的CPU时间去处理用户的业务，相应的业务吞吐量也就越高。

如下图，gceasy分析工具给出的吞吐量（较差）

延迟（Latency）

延迟指的是从用户发起一个请求到收到响应这其中经历的时间。 $延迟 = GC 延迟 + 业务执行时间$ ，如果GC时间过长，会影响到用户的使用
如下图，gceasy分析工具给出的延迟（较差）

内存使用量

内存使用量指Java应用占用系统内存的最大值，一般通过Jvm参数调整，在满足上述两个指标的前提下，值越小越好

GC调优方法

GC调优步骤

在这里插入图片描述

GC调优工具

jstat工具

Jstat工具是JDK自带的一款监控工具，可以提供各种垃圾回收、类加载、编译信息等不同的数据。
优点：操作简单、无需额外的软件
缺点：无法准确到GC产生的时间、只能用于判断GC是否存在问题

参数	含义
S0C	年轻代中第一个幸存区的容量（KB） (Survivor 0 Capacity)
S1C	年轻代中第二个幸存区的容量（KB） (Survivor 1 Capacity)
S0U	年轻代中第一个幸存区已使用的空间（KB） (Survivor 0 Used)
S1U	年轻代中第二个幸存区已使用的空间（KB） (Survivor 1 Used)
EC	年轻代中Eden区的容量（KB） (Eden Capacity)
EU	年轻代中Eden区已使用的空间（KB） (Eden Used)
OC	老年代的容量（KB） (Old Capacity)
OU	老年代已使用的空间（KB） (Old Used)
MC	方法区（Metaspace）的容量（KB） (Metaspace Capacity)
MU	方法区已使用的空间（KB） (Metaspace Used)
CCSC	压缩类空间的容量（KB） (Compressed Class Space Capacity)
CCSU	压缩类空间已使用的空间（KB） (Compressed Class Space Used)
YGC	年轻代垃圾回收的次数 (Young Generation Garbage Collection Count)
YGCT	年轻代垃圾回收所花费的时间（秒） (Young Generation GC Time)
FGC	老年代垃圾回收的次数 (Full GC Count)
FGCT	老年代垃圾回收所花费的时间（秒） (Full GC Time)
CGC	压缩类空间垃圾回收的次数 (Compressed Class Space GC Count)
CGCT	压缩类空间垃圾回收所花费的时间（秒） (Compressed Class Space GC Time)
GCT	总的垃圾回收时间（秒） (Total GC Time)

使用方法为：jstat -gc 进程ID 每次统计的间隔（毫秒）统计次数

C:\Users\HP>jps
20224
724 JpsC:\Users\HP>jstat -gc 20224 1000 5
S0C         S1C         S0U         S1U          EC           EU           OC           OU          MC         MU       CCSC      CCSU     YGC     YGCT     FGC    FGCT     CGC    CGCT       GCT
0.0      2048.0         0.0      1589.7     378880.0     208896.0     653312.0     456939.0   375360.0   371249.6   50944.0   49257.5     41     0.321     0     0.000    26     0.122     0.443
0.0      2048.0         0.0      1589.7     378880.0     217088.0     653312.0     456939.0   375360.0   371249.6   50944.0   49257.5     41     0.321     0     0.000    26     0.122     0.443
0.0      2048.0         0.0      1589.7     378880.0     227328.0     653312.0     456939.0   375360.0   371249.6   50944.0   49257.5     41     0.321     0     0.000    26     0.122     0.443
0.0      2048.0         0.0      1589.7     378880.0     235520.0     653312.0     456939.0   375360.0   371249.6   50944.0   49257.5     41     0.321     0     0.000    26     0.122     0.443
0.0      2048.0         0.0      1589.7     378880.0     243712.0     653312.0     456939.0   375360.0   371249.6   50944.0   49257.5     41     0.321     0     0.000    26     0.122     0.443

visualvm插件

VisualVm中提供了一款Visual Tool插件，实时监控Java进程的堆内存结构、堆内存变化趋势以及垃圾回收时间的变化趋势
优点：适合开发使用，能直观观察堆内存和GC的变化趋势
缺点：对程序运行性能具有一定影响，生产环境程序员没有权限进行操作
visual安装visual GC插件步骤如图

Prometheus + Grafana

Prometheus+Grafana是企业中运维常用的监控方案，其中Prometheus用来采集系统或者应用的相关数据，同时具备告警功能。Grafana可以将Prometheus采集到的数据以可视化的方式进行展示。
优点：支持系统级别和应用级别的监控，比如linux操作系统、Redis、MySQL、Java进程；支持告警并允许自定义告警指标，通过邮件、短信等方式尽早通知相关人员进行处理
缺点：环境搭建较为复杂，一般由运维人员完成