深入Java虚拟机:JVM G1GC的算法与实现 PDF 超清版

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深入Java虚拟机:JVM G1GC的算法与实现》是一本关于Java虚拟机相关的电子书资源,介绍了关于Java虚拟机、JVM、G1GC、算法与实现方面的内容,本书是由人民邮电出版社出版,格式为PDF,资源大小129 MB,中村成洋编写,目前豆瓣、亚马逊、当当、京东等综合评分为:7.1分,我们还提供了样章在线阅读,一起来看下具体内容。

编辑推荐

结合实用JVM,图解Java垃圾回收机制的关键技术!
·90张图表+33段代码,轻松理解G1GC算法原理
·HotSpotVM源码剖析,深入探讨G1GC具体实现
1.深入Java虚拟机底层原理,详细解读经典GC算法;
2.理论结合实际,基于HotSpotVM源码探讨具体实现;
3.图文并茂、深入浅出,辅以大量插图和代码细致讲解。

内容简介

本书深入Java虚拟机底层原理,对JVM内存管理中的垃圾回收算法G1GC进行了详细解读。全书分为“算法篇”和“实现篇”两大部分:前一部分主要介绍G1GC的算法原理,内容包括G1GC的并发标记、转移功能、软实时性的实现和分代G1GC模式;后一部分聚焦算法篇中没有详细讲解的实现部分,基于HotSpotVM源码,讲解对象管理功能、内存分配器的机制、线程管理方法和G1GC的具体实现。
本书以图配文,通俗易懂,既系统介绍了G1GC的基础算法,又贴近现实,剖析了实用JVM中的G1GC实现,同时还包含了作者对G1GC的研究成果和独到见解,是深入理解JVM和G1GC机制的佳作。

作者简介

中村成洋(作者) 生于1985年。日本网络应用通信研究所研究员。因为偶然的机会对GC产生浓厚兴趣,本人却说不清为何喜欢GC,被人追问原因时,总是回答“是缘分”。现在是CRuby的committer,每天致力于GC的改善。著有《垃圾回收的算法与实现》。 吴炎昌(译者) 毕业于西北工业大学软件工程专业,曾供职于多家日本软件公司,从事系统开发工作。2015年回国后加入美团点评,现任系统研发工程师。爱好旅行、电影和品尝各种美食,有一位志趣相投的伴侣。

目录

  • 算法篇
  • 第 1章 G1GC是什么
  • 1.1 G1GC和实时性 2
  • 1.2 堆结构 5
  • 1.3 执行过程 5
  • 1.4 并发标记和转移 7
  • 第 2章 并发标记
  • 2.1 什么是并发标记 8
  • 2.2 标记位图 9
  • 2.3 执行步骤 10
  • 2.4 步骤①——初始标记阶段 10
  • 2.5 步骤②——并发标记阶段 12
  • 2.6 步骤③——最终标记阶段 18
  • 2.7 步骤④——存活对象计数 19
  • 2.8 步骤⑤——收尾工作 21
  • 2.9 总结 22
  • 第3章 转移
  • 3.1 什么是转移 25
  • 3.2 转移专用记忆集合 26
  • 3.3 转移专用写屏障 28
  • 3.4 转移专用记忆集合维护线程 31
  • 3.5 热卡片 32
  • 3.6 执行步骤 32
  • 3.7 步骤①——选择回收集合 33
  • 3.8 步骤②——根转移 34
  • 3.9 步骤③——转移 39
  • 3.10 标记信息的作用 39
  • 3.11 总结 40
  • 第4章 软实时性
  • 4.1 用户的需求 41
  • 4.2 预测转移时间 42
  • 4.3 预测可信度 43
  • 4.4 GC暂停处理的调度 44
  • 4.5 并发标记中的暂停处理 46
  • 第5章 分代G1GC模式
  • 5.1 不同点 47
  • 5.2 新生代区域 48
  • 5.3 分代对象转移 49
  • 5.4 执行过程简述 49
  • 5.5 分代选择回收集合 51
  • 5.6 设置最大新生代区域数 51
  • 5.7 GC的切换 52
  • 5.8 GC执行的时机 52
  • 第6章 算法篇总结
  • 6.1 关系图 53
  • 6.2 优点 54
  • 6.3 缺点 54
  • 6.4 结束语 55
  • 实现篇
  • 第7章 准备工作
  • 7.1 什么是HotSpotVM 58
  • 7.2 什么是OpenJDK 58
  • 7.3 获取源码 59
  • 7.4 代码结构 60
  • 7.5 两个特殊类 61
  • 7.6 适用于各种操作系统的接口 63
  • 第8章 对象管理功能
  • 8.1 对象管理功能的接口 64
  • 8.2 对象管理功能的全貌 65
  • 8.3 CollectedHeap类 66
  • 8.4 CollectorPolicy类 67
  • 8.5 各个GC类 68
  • 第9章 堆结构
  • 9.1 VM堆 70
  • 9.2 G1GC堆 72
  • 9.3 常驻空间 75
  • 第 10章 分配器
  • 10.1 内存分配的流程 76
  • 10.2 VM堆的申请 77
  • 10.3 VM堆的分配 79
  • 10.4 对象的分配 86
  • 10.5 TLAB 90
  • 第 11章 对象结构
  • 11.1 oopDesc类 92
  • 11.2 klassOopDesc类 93
  • 11.3 Klass类 94
  • 11.4 类之间的关系 95
  • 11.5 不要在oopDesc类中定义虚函数 96
  • 11.6 对象头 97
  • 第 12章 HotSpotVM的线程管理
  • 12.1 线程操作的抽象化 103
  • 12.2 Thread类 103
  • 12.3 线程的生命周期 104
  • 12.4 Windows线程的创建 107
  • 12.5 Windows线程的处理开始 110
  • 12.6 Linux线程的创建 113
  • 12.7 开始Linux线程的处理 117
  • 第 13章 线程的互斥处理
  • 13.1 什么是互斥处理 119
  • 13.2 互斥量 119
  • 13.3 监视器 120
  • 13.4 监视器的实现 122
  • 13.5 Monitor类 127
  • 13.6 Mutex类 129
  • 13.7 MutexLocker类 130
  • 第 14章 GC线程(并行篇)
  • 14.1 并行执行的流程 132
  • 14.2 AbstractWorkGang类 136
  • 14.3 AbstractGangTask类 137
  • 14.4 GangWorker类 137
  • 14.5 并行GC的执行示例 138
  • 第 15章 GC线程(并发篇)
  • 15.1 ConcurrentGCThread类 146
  • 15.2 SuspendibleThreadSet类 147
  • 15.3 安全点 150
  • 15.4 VM线程 152
  • 第 16章 并发标记
  • 16.1 并发标记的全貌 155
  • 16.2 步骤①——初始标记阶段 160
  • 16.3 步骤②——并发标记阶段 168
  • 16.4 步骤③——最终标记阶段 170
  • 16.5 步骤④——存活对象计数 172
  • 16.6 步骤⑤——收尾工作 172
  • 第 17章 转移
  • 17.1 转移的全貌 174
  • 17.2 步骤①——选择回收集合 178
  • 17.3 步骤②——根转移 181
  • 17.4 步骤③——转移 185
  • 第 18章 预测与调度
  • 18.1 根据历史记录进行预测 187
  • 18.2 并发标记的调度 194
  • 18.3 转移的调度 195
  • 第 19章 准确式GC的实现
  • 19.1 栈图 197
  • 19.2 句柄区域与句柄标记 209
  • 第 20章 写屏障的性能开销
  • 20.1 运行时切换GC算法 212
  • 20.2 解释器的写屏障 214
  • 20.3 JIT编译器的写屏障 216
  • 后记 220
  • 参考文献 223
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精选笔记1:优化Java虚拟机总结(jvm调优)

14小时15分钟前回答

堆设置

-Xmx3550m:设置JVM最大堆内存为3550M。
-Xms3550m:设置JVM初始堆内存为3550M。此值可以设置与-Xmx相同,以避免每次垃圾回收完成后JVM重新分配内存。
-Xss128k:设置每个线程的栈大小。JDK5.0以后每个线程栈大小为1M,之前每个线程栈大小为256K。应当根据应用的线程所需内存大小进行调整。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,不能无限生成,经验值在3000~5000左右。
-Xmn2g:设置堆内存年轻代大小为2G。整个堆内存大小=年轻代大小+年老代大小+持久代大小。持久代一般固定大小为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。
-XX:PermSize=256M:设置堆内存持久代初始值为256M。(貌似是Eclipse等IDE的初始化参数)
-XX:MaxNewSize=size:新生成的对象能占用内存的最大值。
-XX:MaxPermSize=512M:设置持久代最大值为512M。
-XX:NewRatio=4:设置堆内存年轻代(包括Eden和两个Survivor区)与堆内存年老代的比值(除去持久代)。设置为4,则年轻代所占与年老代所占的比值为1:4。
-XX:SurvivorRatio=4:设置堆内存年轻代中Eden区与Survivor区大小的比值。设置为4,则两个Survivor区(JVM堆内存年轻代中默认有2个Survivor区)与一个Eden区的比值为2:4,一个Survivor区占整个年轻代的1/6。
-XX:MaxTenuringThreshold=7:表示一个对象如果在救助空间(Survivor区)移动7次还没有被回收就放入年老代。

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,这样做可以提高效率。

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,这样可以增加对象在年轻代存活时间,增加对象在年轻代即被回收的概率。

回收器选择

JVM给了三种选择:串行收集器、并行收集器、并发收集器,但是串行收集器只适用于小数据量的情况,所以这里的选择主要针对并行收集器和并发收集器。

默认情况下,JDK5.0以前都是使用串行收集器,如果想使用其他收集器需要在启动时加入相应参数。JDK5.0以后,JVM会根据当前系统配置进行智能判断。

串行收集器

-XX:+UseSerialGC:设置串行收集器

并行收集器(吞吐量优先)

-XX:+UseParallelGC:选择垃圾收集器为并行收集器。此配置仅对年轻代有效。即上述配置下,年轻代使用并发收集,而年老代仍旧使用串行收集。
-XX:ParallelGCThreads=20:配置并行收集器的线程数,即:同时多少个线程一起进行垃圾回收。此值最好配置与处理器数目相等。
-XX:+UseParallelOldGC:配置年老代垃圾收集方式为并行收集。JDK6.0支持对年老代并行收集。
-XX:MaxGCPauseMillis=100:设置每次年轻代垃圾回收的最长时间(单位毫秒),如果无法满足此时间,JVM会自动调整年轻代大小,以满足此值。
-XX:+UseAdaptiveSizePolicy:设置此选项后,并行收集器会自动选择年轻代区大小和相应的Survivor区比例,以达到目标系统规定的最低响应时间或者收集频率等。

此参数建议使用并行收集器时,一直打开。

并发收集器(响应时间优先)

-XX:+UseParNewGC:设置年轻代为并发收集。可与CMS收集同时使用。JDK5.0以上,JVM会根据系统配置自行设置,所以无需再设置此值。

CMS,全称ConcurrentLowPauseCollector,是jdk1.4后期版本开始引入的新gc算法,在jdk5和jdk6中得到了进一步改进,它的主要适合场景是对响应时间的重要性需求大于对吞吐量的要求,能够承受垃圾回收线程和应用线程共享处理器资源,并且应用中存在比较多的长生命周期的对象的应用。CMS是用于对tenuredgeneration的回收,也就是年老代的回收,目标是尽量减少应用的暂停时间,减少FullGC发生的几率,利用和应用程序线程并发的垃圾回收线程来标记清除年老代。

-XX:+UseConcMarkSweepGC:设置年老代为并发收集。测试中配置这个以后,-XX:NewRatio=4的配置失效了。所以,此时年轻代大小最好用-Xmn设置。
-XX:CMSFullGCsBeforeCompaction=: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。此参数设置运行次FullGC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,但是可以消除内存碎片。
-XX:+CMSIncrementalMode:设置为增量收集模式。一般适用于单CPU情况。
-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=70:表示年老代空间到70%时就开始执行CMS,确保年老代有足够的空间接纳来自年轻代的对象。

注:如果使用throughputcollector和concurrentlowpausecollector这两种垃圾收集器,需要适当的挺高内存大小,为多线程做准备。

其它

-XX:+ScavengeBeforeFullGC:新生代GC优先于FullGC执行。
-XX:-DisableExplicitGC:禁止调用System.gc(),但JVM的gc仍然有效。
-XX:+MaxFDLimit:最大化文件描述符的数量限制。
-XX:+UseThreadPriorities:启用本地线程优先级API,即使java.lang.Thread.setPriority()生效,反之无效。
-XX:SoftRefLRUPolicyMSPerMB=0:“软引用”的对象在最后一次被访问后能存活0毫秒(默认为1秒)。
-XX:TargetSurvivorRatio=90:允许90%的Survivor空间被占用(默认为50%)。提高对于Survivor的使用率——超过就会尝试垃圾回收。

辅助信息

-XX:-CITime:打印消耗在JIT编译的时间
-XX:ErrorFile=./hs_err_pid.log:保存错误日志或者数据到指定文件中
-XX:-ExtendedDTraceProbes:开启solaris特有的dtrace探针
-XX:HeapDumpPath=./java_pid.hprof:指定导出堆信息时的路径或文件名
-XX:-HeapDumpOnOutOfMemoryError:当首次遭遇内存溢出时导出此时堆中相关信息
-XX:OnError=";":出现致命ERROR之后运行自定义命令
-XX:OnOutOfMemoryError=";":当首次遭遇内存溢出时执行自定义命令
-XX:-PrintClassHistogram:遇到Ctrl-Break后打印类实例的柱状信息,与jmap-histo功能相同
-XX:-PrintConcurrentLocks:遇到Ctrl-Break后打印并发锁的相关信息,与jstack-l功能相同
-XX:-PrintCommandLineFlags:打印在命令行中出现过的标记
-XX:-PrintCompilation:当一个方法被编译时打印相关信息
-XX:-PrintGC:每次GC时打印相关信息
-XX:-PrintGCDetails:每次GC时打印详细信息
-XX:-PrintGCTimeStamps:打印每次GC的时间戳
-XX:-TraceClassLoading:跟踪类的加载信息
-XX:-TraceClassLoadingPreorder:跟踪被引用到的所有类的加载信息
-XX:-TraceClassResolution:跟踪常量池
-XX:-TraceClassUnloading:跟踪类的卸载信息
-XX:-TraceLoaderConstraints:跟踪类加载器约束的相关信息

JVM服务调优实战

服务器:8cup,8Gmem

e.g.

java-Xmx3550m-Xms3550m-Xss128k-XX:NewRatio=4-XX:SurvivorRatio=4-XX:MaxPermSize=16m-XX:MaxTenuringThreshold=0

调优方案:

-Xmx5g:设置JVM最大可用内存为5G。
-Xms5g:设置JVM初始内存为5G。此值可以设置与-Xmx相同,以避免每次垃圾回收完成后JVM重新分配内存。
-Xmn2g:设置年轻代大小为2G。整个堆内存大小=年轻代大小+年老代大小+持久代大小。持久代一般固定大小为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。
-XX:+UseParNewGC:设置年轻代为并行收集。可与CMS收集同时使用。JDK5.0以上,JVM会根据系统配置自行设置,所以无需再设置此值。
-XX:ParallelGCThreads=8:配置并行收集器的线程数,即:同时多少个线程一起进行垃圾回收。此值最好配置与处理器数目相等。
-XX:SurvivorRatio=6:设置年轻代中Eden区与Survivor区的大小比值。根据经验设置为6,则两个Survivor区与一个Eden区的比值为2:6,一个Survivor区占整个年轻代的1/8。
-XX:MaxTenuringThreshold=30:设置垃圾最大年龄(次数)。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。设置为30表示一个对象如果在Survivor空间移动30次还没有被回收就放入年老代。
-XX:+UseConcMarkSweepGC:设置年老代为并发收集。测试配置这个参数以后,参数-XX:NewRatio=4就失效了,所以,此时年轻代大小最好用-Xmn设置,因此这个参数不建议使用。

参考资料-JVM堆内存的分代

虚拟机的堆内存共划分为三个代:年轻代(YoungGeneration)、年老代(OldGeneration)和持久代(PermanentGeneration)。其中持久代主要存放的是Java类的类信息,与垃圾收集器要收集的Java对象关系不大。所以,年轻代和年老代的划分才是对垃圾收集影响比较大的。

年轻代

所有新生成的对象首先都是放在年轻代的。年轻代的目标就是尽可能快速的收集掉那些生命周期短的对象。年轻代分三个区。一个Eden区,两个Survivor区(一般而言)。

大部分对象在Eden区中生成。当Eden区满时,还存活的对象将被复制到Survivor区(两个中的一个),当一个Survivor区满时,此区的存活对象将被复制到另外一个Survivor区,当另一个Survivor区也满了的时候,从前一个Survivor区复制过来的并且此时还存活的对象,将被复制“年老区(Tenured)”。

需要注意,两个Survivor区是对称的,没先后关系,所以同一个Survivor区中可能同时存在从Eden区复制过来对象,和从另一个Survivor区复制过来的对象;而复制到年老区的只有从前一个Survivor区(相对的)过来的对象。而且,Survivor区总有一个是空的。特殊的情况下,根据程序需要,Survivor区是可以配置为多个的(多于两个),这样可以增加对象在年轻代中的存在时间,减少被放到年老代的可能。

年老代

在年轻代中经历了N(可配置)次垃圾回收后仍然存活的对象,就会被放到年老代中。因此,可以认为年老代中存放的都是一些生命周期较长的对象。

持久代

用于存放静态数据,如JavaClass,Method等。持久代对垃圾回收没有显著影响,但是有些应用可能动态生成或者调用一些Class,例如Hibernate等,在这种时候需要设置一个比较大的持久代空间来存放这些运行过程中动态增加的类型。持久代大小通过-XX:MaxPermSize=进行设置。

总结

以上就是本文关于优化Java虚拟机总结(jvm调优)的全部内容,希望对大家有所帮助。感兴趣的朋友可以继续参阅本站其他相关专题,如有不足之处,欢迎留言指出。感谢朋友们对本站的支持!

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学习笔记

22小时36分钟前回答

java虚拟机内存溢出及泄漏实例

测试参数设置: 1、循环调用new A()实现堆溢出,java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space, 虚拟机参数:-Xms1M -Xmx1M -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError,解释:将-Xmx和-Xms设置为一样可以避免堆自动扩展,-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError可以让虚拟机在出现内存溢出异常时Dump出当前的堆内存转储快照 // while (true){// new A().do2();// } 2、循环调用对象引用的方式实现栈溢出。java.lang.StackOverflowError, 虚拟机参数:-Xss128k, 解释:设置虚拟机栈的大小为128kn 在单线程下,无论栈帧太大还是虚拟机栈容量太小,内存无法分配的时候都会抛出以上错误 void do2(){ do2();}; 3、循环调用String.intern()方法来写入常量池,常量池溢出。java.lang.OutOfMemory……

18小时4分钟前回答

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