Java面试之JVM调优参数，垃圾收集器以及选择

前言

本来想着给自己放松一下，刷刷博客，突然被几道面试题难倒！对象头具体都包含哪些内容？你知道哪些JVM调优参数？如何选择垃圾收集器？说一下 JVM 有哪些垃圾回收器？似乎有点模糊了，那就大概看一下面试题吧。好记性不如烂键盘

*** 12万字的java面试题整理 ***

对象头具体都包含哪些内容？

在我们常用的Hotspot虚拟机中，对象在内存中布局实际包含3个部分：

1. 对象头
2. 实例数据
3. 对齐填充

而对象头包含两部分内容，Mark Word中的内容会随着锁标志位而发生变化，所以只说存储结构就好了。

1. 对象自身运行时所需的数据，也被称为Mark Word，也就是用于轻量级锁和偏向锁的关键点。具体的内容包含对象的hashcode、分代年龄、轻量级锁指针、重量级锁指针、GC标记、偏向锁线程ID、偏向锁时间戳。
2. 存储类型指针，也就是指向类的元数据的指针，通过这个指针才能确定对象是属于哪个类的实例。如果是数组的话，则还包含了数组的长度。

如果是数组的话，则还包含了数组的长度。

0ba74109-c5d4-44fc-b801-f77b4712d7a0.png

你知道哪些JVM调优参数？

「堆栈内存相关」

• -Xms 设置初始堆的大小
• -Xmx 设置最大堆的大小
• -Xmn 设置年轻代大小，相当于同时配置-XX:NewSize和-XX:MaxNewSize为一样的值
• -Xss 每个线程的堆栈大小
• -XX:NewSize 设置年轻代大小(for 1.3/1.4)
• -XX:MaxNewSize 年轻代最大值(for 1.3/1.4)
• -XX:NewRatio 年轻代与年老代的比值(除去持久代)
• -XX:SurvivorRatio Eden区与Survivor区的的比值
• -XX:PretenureSizeThreshold 当创建的对象超过指定大小时，直接把对象分配在老年代。
• -XX:MaxTenuringThreshold设定对象在Survivor复制的最大年龄阈值，超过阈值转移到老年代

「垃圾收集器相关」

• -XX:+UseParallelGC：选择垃圾收集器为并行收集器。
• -XX:ParallelGCThreads=20：配置并行收集器的线程数
• -XX:+UseConcMarkSweepGC：设置年老代为并发收集。
• -XX:CMSFullGCsBeforeCompaction=5 由于并发收集器不对内存空间进行压缩、整理，所以运行一段时间以后会产生“碎片”，使得运行效率降低。此值设置运行5次GC以后对内存空间进行压缩、整理。
• -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection：打开对年老代的压缩。可能会影响性能，但是可以消除碎片

「辅助信息相关」

• -XX:+PrintGCDetails 打印GC详细信息
• -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError让JVM在发生内存溢出的时候自动生成内存快照,排查问题用
• -XX:+DisableExplicitGC禁止系统System.gc()，防止手动误触发FGC造成问题.
• -XX:+PrintTLAB 查看TLAB空间的使用情况

说一下 JVM 有哪些垃圾回收器？

如果说垃圾收集算法是内存回收的方法论，那么垃圾收集器就是内存回收的具体实现。下图展示了7种作用于不同分代的收集器，其中用于回收新生代的收集器包括Serial、PraNew、Parallel Scavenge，回收老年代的收集器包括Serial Old、Parallel Old、CMS，还有用于回收整个Java堆的G1收集器。不同收集器之间的连线表示它们可以搭配使用。

1d0c5372-637e-44c9-a511-769407a2a20b.png

• Serial收集器（复制算法): 新生代单线程收集器，标记和清理都是单线程，优点是简单高效；
• ParNew收集器 (复制算法): 新生代收并行集器，实际上是Serial收集器的多线程版本，在多核CPU环境下有着比Serial更好的表现；
• Parallel Scavenge收集器 (复制算法): 新生代并行收集器，追求高吞吐量，高效利用 CPU。吞吐量 = 用户线程时间/(用户线程时间+GC线程时间)，高吞吐量可以高效率的利用CPU时间，尽快完成程序的运算任务，适合后台应用等对交互相应要求不高的场景；
• Serial Old收集器 (标记-整理算法): 老年代单线程收集器，Serial收集器的老年代版本；
• Parallel Old收集器 (标记-整理算法)： 老年代并行收集器，吞吐量优先，Parallel Scavenge收集器的老年代版本；
• CMS(Concurrent Mark Sweep)收集器（标记-清除算法）： 老年代并行收集器，以获取最短回收停顿时间为目标的收集器，具有高并发、低停顿的特点，追求最短GC回收停顿时间。
• G1(Garbage First)收集器 (标记-整理算法)： Java堆并行收集器，G1收集器是JDK1.7提供的一个新收集器，G1收集器基于“标记-整理”算法实现，也就是说不会产生内存碎片。此外，G1收集器不同于之前的收集器的一个重要特点是：G1回收的范围是整个Java堆(包括新生代，老年代)，而前六种收集器回收的范围仅限于新生代或老年代。
• ZGC （Z Garbage Collector）是一款由Oracle公司研发的，以低延迟为首要目标的一款垃圾收集器。它是基于动态Region内存布局，（暂时）不设年龄分代，使用了读屏障、染色指针和内存多重映射等技术来实现可并发的标记-整理算法的收集器。在 JDK 11 新加入，还在实验阶段，主要特点是：回收TB级内存（最大4T），停顿时间不超过10ms。优点：低停顿，高吞吐量， ZGC 收集过程中额外耗费的内存小。缺点：浮动垃圾
  目前使用的非常少，真正普及还是需要写时间的。

新生代收集器：Serial、 ParNew 、 Parallel Scavenge
老年代收集器： CMS 、Serial Old、Parallel Old
整堆收集器： G1 ， ZGC (因为不涉年代不在图中)。

如何选择垃圾收集器？

1. 如果你的堆大小不是很大（比如 100MB ），选择串行收集器一般是效率最高的。
   参数： -XX:+UseSerialGC 。
2. 如果你的应用运行在单核的机器上，或者你的虚拟机核数只有单核，选择串行收集器依然是合适的，这时候启用一些并行收集器没有任何收益。
   参数： -XX:+UseSerialGC 。
3. 如果你的应用是“吞吐量”优先的，并且对较长时间的停顿没有什么特别的要求。选择并行收集器是比较好的。
   参数： -XX:+UseParallelGC 。
4. 如果你的应用对响应时间要求较高，想要较少的停顿。甚至 1 秒的停顿都会引起大量的请求失败，那么选择 G1 、 ZGC 、 CMS 都是合理的。虽然这些收集器的 GC 停顿通常都比较短，但它需要一些额外的资源去处理这些工作，通常吞吐量会低一些。

参数：-XX:+UseConcMarkSweepGC 、-XX:+UseG1GC、-XX:+UseZGC 等。

从上面这些出发点来看，我们平常的 Web 服务器，都是对响应性要求非常高的。选择性其实就集中在 CMS 、 G1 、 ZGC 上。而对于某些定时任务，使用并行收集器，是一个比较好的选择。