Java网络服务的垃圾回收性能调优

以下内容主要来自于对（Tuning Java Garbage Collection for Web Services）这篇文章的翻译，建议大家先读原文，自己的翻译水平太有限

作为java垃圾回收领域的专家，我不厌其烦地一遍又一遍地回答相同的问题：“为什么我的服务会有频繁的GC停顿？”；“如何去避免长时间的GC停顿？”；“并发模式（应该指CMS中的并发标记）失败的后果有多严重？”。本着授人以鱼不如授人以渔的精神，我写下这篇文章来教你如何进行垃圾回收调优，以使得你的服务可以像LinkedIn一样避免长时间垃圾回收而流畅运行。请注意，我们调优对象是类似于LinkedIn一样的服务，且我们将对程序如何使用内存做出一些假设。基本原则将具有普适性，但如果使用内存的方式与假设不同的话，则下面讲的技术和分析方法是失效的。

值得庆幸的是，我们会简单地选择使用CMS作为垃圾回收算法（因为在大部分情况下，默认的就是最好的），在大部分情况（非所有情况）下，默认方法的性表现的都很出色。在高负载的情况下，这也是你最怕出现问题的时候，默认方法和参数将表现不太理想（strugling(不知如何翻译是好！！)），幸运的是，当你认真排查full GC日志的时候，很很容易地找出问题所在。

如何阅读GC日志

Young GC(大部分情况下).

年轻代有两个survivor区，但每次只会使用一个survivor。survivor可存着上一次垃圾回收后幸存的对象，之所以没有将它们放入老年代，因为我们认为他们（大部分）会很快会消亡（不可达），而在老年代回收他们的代价将变得非常高。值得注意的是，对于经过一至两次垃圾回收就会消亡的对象，虽然放在suvivor区进行回收代价也是挺高的，但相对于放在老年代回收要好很多。对于LinkedIn的服务，大部分内存使用都是在外部请求的进程中消耗的，经过两至三次垃圾回收，再将存活的对象放入老年代表现得最好（这句不知道如何翻译，就按照自己的理解了）

CMS

CMS是很复杂的，因此我们忽略了很多不重要的内部，为了达到我们的目的，我们只需要关注几个重要的阶段。
在并发标记清理（concurrent mark and sweep）有很多内容，但并不重要。大部分情况下，我们更关注，full GC 何时开始（老年代占比多少时触发full GC）以及full GC需要花多长时间。在垃圾清理完成之前，如果老年代新生的对象占满了内存，则虚拟机则会在GC完成之前发生停顿。如果由于历史的原因，在使用单线程的垃圾回收器，通常这并不是一个好的选择…….

如何使用GC日志数据

跳过前面内容的读者，需要从现在开始认真阅读了。带着你刚学的如何阅读GC日志的知识，我们将计算以下6个参数（参数都将简写，为方便编辑公式）：
1.对象分配速率Allocation Rate（简写为AR）：年轻代的大小除以两次Young GC之间的间隔
2.提升速率The Promotion Rate（PR）：老年代的增长速度.
3.suvivor死亡率The Survivor Death Ratio（SDR）：第N代suvivor的大小除以第N-1代的大小，
4.老年代垃圾回收时间Old Gen collection times（OGCT）：从CMS -initial-mark 到 concurrent-reset的时间，即一次FULL GC时间，你需要了解平均值和最大值.
5.Young GC时间（YGCT）：平均值和最大值.
6.老年代缓冲区大小（OGB）：PR*max(OGCT)(1+a).
我经常提醒大家既然内存是由项目分配置的，那GC调优就要调整项目本身。值得注意的是，项目调整主要是调整分配速率和SDR。

以上这些指标为我们调整堆起了重要的引导作用。首先，你要确定在一次CMS后，OGB得到了清理，否则你在高负载情况下你将遇到并发模式失败。

几种调优的方向

只要满足基本条件，我们可以通过以下三件事情（技术上我们可以增大或减小这些参数，但基本都是增大这些参数）来改善GC效率.
1.增加年轻代的大小：这样，一个垃圾回收之前，将容纳更多的垃圾对象的产生，而且将会降低Young GC 的执行频率。假设你的服务分配内存只依赖于外部请求，增大Young的大小并不会影响YOUNG GC 复制到suvivor区Objects的数量（大小更合适），因此会降低PR。但是这会让Yong GC 的时间变得更长，如果Young GC的时间已经达到了你的可容忍度，你就要好好考虑了。
2.增加最大的surviror age:这会使得更多对象在被移至老年代之前死亡，将降低老年代的对象的增长速率并降低full GC执行次数，且OGB所需要的大小也可以降低。这也意味着你需要增加survivor空间大小，否则当survivor发生溢出时，就会将所有的对象拷贝至老年代，而且会增加survivor区对象的拷贝的时间。当调.整survivor age时，需要监控SDR，当它达到50%时（为何是这个？），应该将其移至老年代。
3.增加老年代的大小：这无疑会降低fullGC的频率，幸运的是CMS 停顿（初始标记阶段和再标签阶段）的时间会相对稳定（为啥会稳定？），这一特点将保证你的服务不会在高负载情况下产生内存溢出。

总结：

调整垃圾回收器有以下原则：
1.首先确定你的服务是否需要调优，如果停顿时间和频率都没有问题，一般你不需要调整.
2.如果AR或者PR有问题，请重写代码，不要随意在代码中分配内存.
3.确定你需要改变的目标，然后做出改变，并确定是否达到了你的目标。

我自己推导了几个重要的公式，但不知道怎么在markdown上编辑，如果有兴趣可以找我讨论一下