一.垃圾回收器配置和 GC 日志分析
1.堆典型配置：
32位的操作系统限制堆大小介于1.5G到2G，64位操作系统无限制，同时系统可用虚拟内存和可用物理内存都会限制最大堆的配置。
堆空间分配典型配置：
1.-Xms：初始堆大小
2.-Xmx：最大堆大小
3.-XX:NewSize=n：设置年轻代大小
4.-XX:NewRatio=n：设置年轻代和年老代的比值。如 n 为 2，表示年轻代与年老代比值为 1:2，年轻代占整个年轻代年老代和的 1/3
5.-XX:SurvivorRatio=n：年轻代中 Eden 区与两个 Survivor 区的比值。注意 Survivor 区有两个。如 n 为 2，表示 Eden:Survivor=1:2，一个 Survivor 区占整个年轻代的 1/4
6.-XX:MaxMetaspaceSize=：设置最大化元空间大小
7.XX：MetaspaceSize=64m 初始化元空间大小；
8.-Xmn2g：设置年轻代大小为 2G。整个 JVM 内存大小 = 年轻代大小 + 年老代大小 + 元空间大小。元空间一般固定大小为 64m，所以增大年轻代后，将会减小年老代大小。此值对系统性能影响较大，Sun 官方推荐配置为整个堆的 3/8。
9.-Xss128k：设置每个线程的栈大小。JDK5.0 以后每个线程堆栈大小为 1M，以前每个线程堆栈大小为 256K。在相同物理内存下，减小这个值能生成更多的线程。但是操作系统对一个进程内的线程数还是有限制的在 3000~5000 间。
10.-XX:SurvivorRatio=4：设置年轻代中 Eden 区与 Survivor 区的大小比值。
11.-XX:MaxMetaspaceSize=16m：设置元空间大小为 16m。
12.-XX:MaxTenuringThreshold=0：设置年轻代最大年龄。如果设置为 0 的话，则年轻代对象不经过 Survivor 区，直接进入年老代。对于年老代比较多的应用，可以提高效率。如果将此值设置为一个较大值，则年轻代对象会在 Survivor 区进行多次复制，这样可以增加对象再年轻代的存活时间，增加在年轻代即被回收的概率。
13.-XX:+DisableExplicitGC：这个将会忽略手动调用 GC 的代码使得 System.gc() 的调用就会变成一个空调用，完全不会触发任何 GC
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-Xmx5120m –Xms5120m -Xmn2g -Xss128k -XX:NewRatio=4 -XX:SurvivorRatio=4 -XX:MaxMetaspaceSize=16m -XX:MaxTenuringThreshold=0
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2.垃圾回收器配置：
1.Serial 收集器：
-XX:MaxTenuringThreshold 默认值是 15，新生代对象晋升为老年代对象需要经过 15 次 GC。
2.ParNew 收集器：
-XX:MaxTenuringThreshold 默认值是 15，新生代对象晋升为老年代对象需要经过 15 次 GC。
-XX:UseAdaptiveSizePolicy JVM 根据运行参数，动态调整堆空间大小及晋升年龄值。
3.Parallel Scavenge/Parallel Old 收集器：
-XX:ParallelGCThreads 设置并发收集器年轻代收集方式为并行收集时，使用的CPU数。并行收集线程数。
-XX:UseAdaptiveSizePolicy JVM根据运行参数，动态调整堆空间大小及晋升年龄值
-XX:MaxTenuringThreshold 默认值是15，新生代对象晋升为老年代对象需要经过15次GC
-XX:GCTimeRatio 设置垃圾回收时间占程序运行时间的百分比（默认99），公式为1/(1+n)
-XX:MaxGCPauseMillis 设置并行收集最大暂停时间。
4.CMS 收集器：
-XX:ParallelCMSThreads 垃圾收集器线程数
-XX:CMSFullGCsBeforeCompaction CMS 采用标记-清理算法，会产生内存碎片，配置执行多少次 FullGC 后对内存进行整理。
-XX:UseCMSCompactAtFullCollection 配置 FullGC 后是否立即整理内存碎片。
-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction 配置老年代内存使用率达到多少后进行内存回收（ JDK6 及以上版本默认值 92%）。
-XX:CMSInitiatingOccupancyOnly 默认 false，不允许 HostSpot 根据成本自行进行决定何时进行垃圾回收。
-XX:CMSClassUnloadingEnabled 配置方法区使用 CMS 进行垃圾回收。
-XX:+CMSIncrementalMode 设置为增量模式，适用于单 CPU 情况。
-XX:+PrintGCApplicationStoppedTime 打印程序 Stop-the-World 的暂停时间。
5.G1 收集器：
-XX:G1ReservePercent 默认值 10%，预留的空闲空间的百分比。
-XX:G1HeapRegionSize 配置 Region 块的大小，范围 1MB 到 32MB，设置后会根据最小堆 Java 堆内存划分出 2048 个 Region 块。
3.垃圾收集统计配置：
-XX:+PrintGC
-XX:+PrintGCDetails
-XX:+PrintGCTimeStamps：可与上面参数一起使用
-XX:+PrintGCApplicationConcurrentTime：打印每次垃圾回收前，程序未中断的执行时间，可与上面参数一起使用
-XX:+PrintGCApplicationStoppedTime：打印垃圾回收期间程序暂停的时间，可与上面参数一起使用
-XX:PrintHeapAtGC：打印 GC 前后的详细堆栈信息
-Xloggc:filename：与上面几个配合使用，把日志信息记录到文件来分析
通过设定 -XX:+UseG1GC 在整个 Java 堆使用 G1 进行垃圾回收
通过 -XX:+UseConcMarkSweepGC 设定新生代使用 ParNew（并发复制）收集器，老年代使用 CMS Concurrent Mark-Sweep（并发标记清除）收集器执行内存回收
通过 -XX:+UseParallelOldGC 手动指定新生代使用 Parallel Scavenge（并行复制）收集器，老年代使用 Parallel Old（并行标记-压缩）收集器执行内存回收
通过 -XX:+UseSerialGC 手动指定新生代使用 Serial Coping（串行复制）收集器，老年代使用 Serial Old （串行标记-清理-压缩）收集器执行内存回收
通过 -XX:+UseParNewGC 手动指定新生代使用 ParNew（并发复制）收集器，老年代使用 Serial Old （串行标记-清理-压缩）收集器执行内存回收
通过 -XX:+UseParallelGC 手动指定新生代使用 Parallel Scavenge（并行复制）收集器，老年代使用 Serial Old （串行标记-清理-压缩）收集器执行内存回收
4.GC日志分析
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/**
* Created by cong on 2018/8/1.
* * 堆溢出
* 通过run configurations配置下列参数
* VM Args：-Xms20M -Xmx20M -Xmn10M -XX:+PrintGCDetails
* -XX:SurvivorRatio=8 -XX:+UseSerialGC
* -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
* 参数-XX：+HeapDumpOnOutOfMemoryError可以让虚拟机在出现内存溢出异常时Dump出当前的内存堆转储快照以便事后进行分析,文件在项目中lib目录的外层目录下
*/
public class HeapOutOfMemory {
static class OutOfMemoryObject {
}
public static void main(String[] args) {
List list = new ArrayList();
while (true) {
list.add(new OutOfMemoryObject());
}
}
}
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在IDE上面配置虚拟机参数，如下：
然后点击 run，如果报错，那就是虚拟机参数里带了中文标点或者参数名字错了，使用 Serial Coping（串行复制）/Serial Old （串行标记-清理-压缩）组合打印的日志，日志跟下面的使用
-XX:+UseParallelOldGC 打印的日志类似，参考下面 Parallel 的日志分析。
-XX:+UseParNewGC 使用 ParNew（并发复制）/Serial Old （串行标记-清理-压缩），日志跟下面的使用 -XX:+UseParallelOldGC 打印的日志类似，参考下面 Parallel 的日志分析。
-XX:+UseParallelOldGC 使用 Parallel Scavenge（并行复制）/ Parallel Old（并行标记-压缩） 。日志分析如下:
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[GC [PSYoungGen: 7469K->1016K(9216K)] 7469K->5241K(19456K), 0.0110178 secs] [Times: user=0.05 sys=0.02, real=0.01 secs]
/*
* [PSYoungGen: 7469K->1016K(9216K)] PSYoungGen在新生代发生Minor
* GC，回收前内存占用7469K，回收后内存占用1016K，新生代的总内存大小 7469K->5241K(19456K)
* Java整个堆空间的内存占用变化，回收前7469K，回收 后5241K，整个堆19456K 0.0110178 secs，整个Minor
* GC耗时多少秒，[Times: user=0.05 sys=0.02, real=0.01 secs] user程序耗时，sys系统耗时，real实际耗时
* 多少秒
*/
[GC-- [PSYoungGen: 9208K->9208K(9216K)] 13433K->19440K(19456K), 0.0166318 secs] [Times: user=0.02 sys=0.00, real=0.02 secs]
[Full GC [PSYoungGen: 9208K->0K(9216K)] [ParOldGen: 10232K->10207K(10240K)] 19440K->10207K(19456K) [PSPermGen: 2632K->2631K(21504K)], 0.1698064 secs] [Times: user=0.34 sys=0.00, real=0.17 secs]
[Full GC [PSYoungGen: 7735K->7728K(9216K)] [ParOldGen: 10207K->8097K(10240K)] 17942K->15826K(19456K) [PSPermGen: 2631K->2631K(21504K)], 0.1632131 secs] [Times: user=0.42 sys=0.00, real=0.15 secs]
/*
* Full GC代码整个堆的GC，PSYoungGen新生代内存使用变化，ParOldGen老年代内存使用变化，PSPermGen永久代内存使用变化，0.
* 1632131 secs本次Full GC消耗多少秒，Times: user=0.42 sys=0.00, real=0.15 secs 本次Full
* GC各种时间消耗，所有参数含义跟上面一样。
*/
[Full GC [PSYoungGen: 7728K->7728K(9216K)] [ParOldGen: 8097K->8089K(10240K)] 15826K->15818K(19456K) [PSPermGen: 2631K->2631K(21504K)], 0.0952587 secs] [Times: user=0.33 sys=0.02, real=0.10 secs]
java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
// 生成的堆快照文件java_pid26276.hprof，在lib目录下
Dumping heap to java_pid26276.hprof ...
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-XX:+UseConcMarkSweepGC 使用ParNew（并发复制）/ CMS Concurrent Mark-Sweep（并发标记清除）,日志如下：
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[GC[ParNew: 7469K->1024K(9216K), 0.0339335 secs] 7469K->7079K(19456K), 0.0339810 secs] [Times: user=0.06 sys=0.00, real=0.03 secs]
// 新生代使用ParNew做垃圾回收，参数含义跟上面分析的一样
Total time for which application threads were stopped: 0.0341067 seconds
/* 程序暂停时间0.0341067秒，-XX:+PrintGCApplicationStoppedTime打印程序Stop-the-World的暂停时间 */
[GC[ParNew: 9216K->9216K(9216K), 0.0000205 secs][CMS: 6055K->8941K(10240K), 0.0319501 secs] 15271K->13881K(19456K), [CMS Perm : 2630K->2629K(21248K)], 0.0320168 secs] [Times: user=0.03 sys=0.00, real=0.03 secs]
Total time for which application threads were stopped: 0.0321285 seconds
[GC [1 CMS-initial-mark: 8941K(10240K)] 13881K(19456K), 0.0035077 secs] [Times: user=0.02 sys=0.00, real=0.01 secs]
/*CMS初始标记，老年代内存占用大小8941K，总大小10240K，标记跟根对象集合直接相连接的对象的可达性*/
Total time for which application threads were stopped: 0.0035747 seconds
[Full GC[CMS[CMS-concurrent-mark: 0.011/0.011 secs] [Times: user=0.01 sys=0.00, real=0.01 secs]
//并发标记，从上次初始标记对象出发，标记垃圾对象和可回收对象
(concurrent mode failure): 8941K->8940K(10240K), 0.0385219 secs] 14326K->13896K(19456K), [CMS Perm : 2632K->2632K(21248K)], 0.0385659 secs] [Times: user=0.03 sys=0.00, real=0.03 secs]
/*
* 并发标记期间，新生成的对象在老年代无法有足够的内存容纳，产生concurrent mode
* failure，老年代改用串行收集器，如果不产生concurrent mode
* failure，后面还有CMS-remark，做最终标记，修正标记，会有暂停时间和内存占用和总内存，最后就是CMS-cocurrent-sweep，
* 并发清除，会有清除耗时
*/
Total time for which application threads were stopped: 0.0387397 seconds
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接着我们将上面的例子进行改造，改造如下：
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/**
* Created by cong on 2018/8/1.
* * 堆溢出
* 通过run configurations配置下列参数
* VM Args：-Xms20M -Xmx20M -Xmn10M -XX:+PrintGCDetails
* -XX:SurvivorRatio=8 -XX:+UseConcMarkSweepGC
* -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
* 参数-XX：+HeapDumpOnOutOfMemoryError可以让虚拟机在出现内存溢出异常时Dump出当前的内存堆转储快照以便事后进行分析,文件在项目中lib目录的外层目录下
*/
public class HeapOutOfMemory {
static class OutOfMemoryObject {
public byte[] spaceSize = new byte[1024 * 1024];
// 产生1024*1024个字节，也就是1024*1KB的内存 ，大小1MB
}
public static void creatHeap(int num) throws Exception {
ArrayList list = new ArrayList();
for (int i = 0; i < num; i++) {
list.add(new OutOfMemoryObject());
}
System.gc();
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
while (true) {
creatHeap(99);
}
}
}
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运行结果的，日志分析如下：
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[GC[ParNew: 8111K->8111K(9216K), 0.0000122 secs][CMS: 7176K->9216K(10240K), 0.0104259 secs] 15287K->14839K(19456K), [CMS Perm : 2632K->2632K(21248K)], 0.0104885 secs] [Times: user=0.01 sys=0.00, real=0.01 secs]
Total time for which application threads were stopped: 0.0106245 seconds
[GC [1 CMS-initial-mark: 9216K(10240K)] 15863K(19456K), 0.0004189 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]
Total time for which application threads were stopped: 0.0006342 seconds
[Full GC[CMS[CMS-concurrent-mark: 0.002/0.002 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]
(concurrent mode failure): 9216K->9216K(10240K), 0.0043732 secs] 16947K->16887K(19456K), [CMS Perm : 2632K->2632K(21248K)], 0.0044245 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]
java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
Dumping heap to java_pid1264.hprof ...
Total time for which application threads were stopped: 0.0171680 seconds
Heap dump file created [17857505 bytes in 0.018 secs]
[GC [1 CMS-initial-mark: 9216K(10240K)] 16876K(19456K), 0.0005822 secs] [Times: user=0.02 sys=0.00, real=0.00 secs]
Total time for which application threads were stopped: 0.0014073 seconds
[CMS-concurrent-mark: 0.002/0.002 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]
[CMS-concurrent-preclean: 0.001/0.001 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]
[CMS-concurrent-abortable-preclean: 0.000/0.000 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]
[GC[YG occupancy: 7863 K (9216 K)][Rescan (parallel) , 0.0002252 secs][weak refs processing, 0.0000048 secs][scrub string table, 0.0001071 secs] [1 CMS-remark: 9216K(10240K)] 17079K(19456K), 0.0003718 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]
/*
* CMS-remark，做最终标记，修正标记，老年代已用内存9216K，总内存10240K，耗时 0.0003718
*/
Total time for which application threads were stopped: 0.0005235 seconds
[CMS-concurrent-mark: 0.002/0.002 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]
/*
* CMS-cocurrent-sweep，并发清除耗时0.002秒
*/
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通过设定 -XX:+UseG1GC 在整个 Java 堆使用 G1 进行垃圾回收，日志分析如下：
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[GC pause (young) (initial-mark), 0.0028719 secs]
[Parallel Time: 2.2 ms, GC Workers: 4]
[GC Worker Start (ms): Min: 168.7, Avg: 168.8, Max: 168.9, Diff: 0.2]
[Ext Root Scanning (ms): Min: 0.9, Avg: 1.1, Max: 1.5, Diff: 0.6, Sum: 4.6]
[Update RS (ms): Min: 0.0, Avg: 0.0, Max: 0.0, Diff: 0.0, Sum: 0.0]
[Processed Buffers: Min: 0, Avg: 2.0, Max: 8, Diff: 8, Sum: 8]
[Scan RS (ms): Min: 0.0, Avg: 0.0, Max: 0.0, Diff: 0.0, Sum: 0.0]
[Object Copy (ms): Min: 0.1, Avg: 0.3, Max: 0.5, Diff: 0.4, Sum: 1.3]
[Termination (ms): Min: 0.0, Avg: 0.4, Max: 0.5, Diff: 0.5, Sum: 1.4]
[GC Worker Other (ms): Min: 0.0, Avg: 0.0, Max: 0.0, Diff: 0.0, Sum: 0.1]
[GC Worker Total (ms): Min: 1.6, Avg: 1.8, Max: 2.0, Diff: 0.4, Sum: 7.3]
[GC Worker End (ms): Min: 170.3, Avg: 170.6, Max: 170.8, Diff: 0.5]
[Code Root Fixup: 0.0 ms]
[Clear CT: 0.1 ms]
[Other: 0.6 ms]
[Choose CSet: 0.0 ms]
[Ref Proc: 0.5 ms]
[Ref Enq: 0.0 ms]
[Free CSet: 0.0 ms]
[Eden: 1024.0K(10.0M)->0.0B(9216.0K) Survivors: 0.0B->1024.0K Heap: 4857.6K(20.0M)->4720.2K(20.0M)]
[Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]
Total time for which application threads were stopped: 0.0036639 seconds
// 初始标记以及暂停时间0.0036639 seconds
[GC concurrent-root-region-scan-start]
[GC concurrent-root-region-scan-end, 0.0005495 secs]
// 扫描根region,耗时0.0005495 secs
[GC concurrent-mark-start]
[GC concurrent-mark-end, 0.0004523 secs]
// 并发标记，耗时0.0004523 secs
[GC remark [GC ref-proc, 0.0000279 secs], 0.0006380 secs]
[Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]
Total time for which application threads were stopped: 0.0008879 seconds
[GC cleanup 6809K->6809K(20M), 0.0006380 secs]
[Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]
// 清除阶段
Total time for which application threads were stopped: 0.0006810 seconds
[GC pause (young) (to-space exhausted), 0.0044659 secs]
[Parallel Time: 4.0 ms, GC Workers: 4]
[GC Worker Start (ms): Min: 176.6, Avg: 176.6, Max: 176.6, Diff: 0.0]
//Parallel Time 并行处理的部分占用时间，Worker Start – 工作线程启动的时刻
[Ext Root Scanning (ms): Min: 0.3, Avg: 0.3, Max: 0.3, Diff: 0.1, Sum: 1.1]
//External root scanning 扫描外部根锁使用的时间
[Update RS (ms): Min: 0.0, Avg: 0.0, Max: 0.0, Diff: 0.0, Sum: 0.0]
//Update Remembered Set 开始前更新缓存列表，后续并发线程可以正确处理
[Processed Buffers: Min: 0, Avg: 0.5, Max: 2, Diff: 2, Sum: 2]
[Scan RS (ms): Min: 0.0, Avg: 0.0, Max: 0.0, Diff: 0.0, Sum: 0.0]
//Scanning Remembered Sets 查询指向收集区域的指针.
[Object Copy (ms): Min: 2.6, Avg: 3.4, Max: 3.7, Diff: 1.1, Sum: 13.6]
//Object copy 每个独立线程复制和消亡对象锁花费的时间
[Termination (ms): Min: 0.0, Avg: 0.3, Max: 1.1, Diff: 1.1, Sum: 1.2]
//Termination time 当一个工作线程结束了它对特定对象的复制和扫描
[GC Worker Other (ms): Min: 0.0, Avg: 0.0, Max: 0.0, Diff: 0.0, Sum: 0.0]
[GC Worker Total (ms): Min: 4.0, Avg: 4.0, Max: 4.0, Diff: 0.0, Sum: 15.9]
//GC Worker Total– 所有GC线程所使用的时间
[GC Worker End (ms): Min: 180.6, Avg: 180.6, Max: 180.6, Diff: 0.0]
[Code Root Fixup: 0.0 ms]
[Clear CT: 0.0 ms]
[Other: 0.4 ms]
[Choose CSet: 0.0 ms]
[Ref Proc: 0.0 ms]
[Ref Enq: 0.0 ms]
[Free CSet: 0.0 ms]
//释放那些已经被收集过的区域，remembered sets所花费的时间
[Eden: 1024.0K(9216.0K)->0.0B(10.0M) Survivors: 1024.0K->0.0B Heap: 9901.8K(20.0M)->9901.8K(20.0M)]
[Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.
