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java应用性能调优之详解System的gc垃圾回收方法

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一、什么是System.gc()?

System.gc()是用Java,C#和许多其他流行的高级编程语言提供的API。当它被调用时,它将尽最大努力从内存中清除垃圾(即未被引用的对象)。名词解释:GC,Garbage Collection,垃圾回收,下文会经常使用。

二、谁可以调用System.gc()?

 System.gc() 可以从应用程序堆栈的各个部分调用:

  • 您自己开发的应用程序可以显式的调用 System.gc() 方法。
  •  System.gc() 也可以由您的第三方库,框架触发。
  • 可以由外部工具(如VisualVM)通过使用JMX触发
  • 如果您的应用程序使用了RMI,RMI会定期调用 System.gc() 。

三、调用System.gc()有什么弊端?

当 System.gc() 或 Runtime.getRuntime().gc()API被调用时,将触发完整的GC事件。在GC完成之前,整个JVM将冻结(即正在运行的所有服务将被暂停),通常完整的GC需要很长时间才能完成。因此在不合适的时间运行GC,将导致不良的用户体验,甚至是崩溃。
JVM具有复杂的算法,该算法始终在后台运行,进行所有计算以及有关何时触发GC的计算。当您显式调用System.gc()调用时,所有这些计算都将被抛掉。

四、哪些场景适合显式调用System.gc()?

GC操作应该由JVM自行控制,在绝大部分的场景都不建议程序员手动写代码显式进行System.gc()操作,但是也不排除其中个别例外:在我们开发多个微服务时,每个服务都有多个备份节点。在非业务高峰时段,我们可以从微服务-负载均衡的节点池中取出其中一个JVM实例。然后通过该JVM上的JMX显式触发System.gc()调用,一旦GC事件完成并且从内存中清除了垃圾,将该JVM放回到微服务-负载均衡的节点池中。
当然这个过程需要很好的微服务管理及服务发布机制配合,这样既能保证JVM垃圾内存的有效清理,又不影响业务的正常运行。

五、如何检测您的应用程序正在进行System.gc()?

如第二小节所讲: System.gc() 可以从多个渠道进行的调用,而不仅仅是从您的应用程序源代码进行的调用。因此,搜索您的应用程序代码System.gc() 字符串,不足以知道 GC是否正在被调用。这就构成了一个挑战:如何检测应用程序是否正在进行垃圾回收?这就是GC日志派上用场的地方。

// java 8 启用GC日志:
// -XX:+PrintGCDetails -Xloggc:<gc-log-file-path> ,例如下面这行代码
-XX:+PrintGCDetails -Xloggc:/opt/tmp/myapp-gc.log

// java 9 启用GC日志:-Xlog:gc*:file=<gc-log-file-path> ,例如下面这行代码
-Xlog:gc*:file=/opt/tmp/myapp-gc.log

建议始终在所有生产服务器中始终启用GC日志,因为它有助于您排除故障并优化应用程序性能。启用GC日志只会增加微不足道的开销。还可以将您的GC日志上传到垃圾收集日志分析器工具,例如GCeasy,HP JMeter等。这些工具将生成丰富的垃圾收集分析报告。

GCeasy.io工具报告的GC原因

上图摘自GCeasy生成的报告。

六、如何禁止GC显式调用或调整调用GC的频率?

如果我们就是想避免程序员显式调用GC,避免不成熟的程序员在不合适时间调用GC,避免人为造成的GC崩溃,该怎么办?可以通过如下方法:

搜索和替换

在代码库中搜索 System.gc() 和Runtime.getRuntime().gc()。如果看到匹配项,则将其删除。但是这种方法无法避免第三方库、框架或通过外部源进行调用,那么参考第二种方法。

通过JVM参数强制禁止

通过传递JVM参数  -XX:+DisableExplicitGC来强制禁止显式调用。这种方式强制、有效,应用程序内的任何GC显式代码调用System.gc() 都将被禁止生效。JVM自身的GC策略不受此参数影响,只禁止人为的触发GC。

RMI

如果您的应用程序正在使用RMI,则可以控制GC调用的频率 。启动应用程序时,可以使用以下JVM参数配置该频率:

  •  -Dsun.rmi.dgc.server.gcInterval=n
  •  -Dsun.rmi.dgc.client.gcInterval=n

这些属性的默认值在

  • JDK 1.4.2和5.0是60000毫秒(即60秒)
  • JDK 6和更高版本是3600000毫秒(即60分钟)

如果您的应用主机内存资源非常富余,您可以将这些属性设置为很高的值,以便可以将GC带来的对应用程序的影响最小化。这也是应用程序性能优化的一种方式之一。

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