JVM Full GC / Old Gen 学习笔记

## GC 和 Full GC 的定义

**GC（Garbage Collection，垃圾回收）**是JVM自动管理内存的一种机制，用来回收不再使用的对象所占用的内存空间。

JVM的垃圾回收机制主要分为两种：Minor GC 和 Full GC。
**Minor GC：**主要回收 **新生代（Young Generation）**中的对象。它通常发生在新生代的空间不足时，频率较高。回收后，新生代的空间得到释放，一部分存活的对象会晋升到老年代。
**Full GC（或 Major GC）**：**回收整个 堆内存（包括新生代和老年代）**，通常在**老年代空间不足时发生**。Full GC 的过程更为耗时，因为它需要回收老年代中的对象，并且涉及到整个堆的扫描。

### Full GC 发生时出现的现象
Full GC 发生时，通常会出现以下现象：
- **应用程序暂停（Stop-the-world）**：Full GC 期间，JVM 会暂停应用程序的执行，直到回收完成。暂停时间通常较长，尤其是堆内存较大的时候，可能导致明显的延迟。
- **内存占用波动**：Full GC 可能会使应用程序的内存占用发生剧烈波动，因为整个堆内存都会进行回收。
- **性能下降**：由于Full GC通常需要较长时间进行内存回收，这会**导致应用的响应时间增加，系统性能下降**。
**GC日志中出现大量 Full GC 记录：可以通过查看GC日志发现频繁的 Full GC，可能是一个潜在的性能问题。**

### 如何解决 Full GC 的问题
- 增大老年代（Old Generation）内存：
如果老年代空间不足，可以通过增大堆内存中的老年代部分来避免 Full GC。
参数设置：
`-Xmx<size>：`设置堆的最大大小。
`-Xms<size>：`设置堆的初始大小。
`-XX:NewRatio=<ratio>：`调整新生代与老年代的大小比例。适当增大老年代的比例，减少老年代发生 Full GC 的可能性。
`-XX:MaxOldGen=<size>：`直接设置老年代的最大大小。

- 减少 Full GC 触发的频率:
通过合理配置 **晋升阈值（MaxTenuringThreshold）, 控制对象从新生代晋升到老年代的条件。**如果对象在新生代中存活较长时间后才晋升，可以减少老年代的内存压力。
参数设置：
`-XX:MaxTenuringThreshold=<value>：`设置从新生代晋升到老年代的阈值。较高的阈值会让更多对象停留在新生代。

- 优化对象的生命周期：
检查是否有对象不必要地长时间存活于老年代，可以通过优化代码来减少不必要的对象创建。
对于缓存、长时间存活的对象，考虑使用对象池或缓存清理策略。
优化内存泄漏问题，确保无用对象能够及时被回收。

- 选择合适的垃圾回收器:
不同的垃圾回收器适合不同的场景。比如：
**G1 GC：**适用于大内存应用，能够较好地平衡内存回收的停顿时间和吞吐量，避免长时间停顿。
**ZGC / Shenandoah：**适用于对低延迟要求较高的应用，它们的设计目标是最小化停顿时间。
**CMS GC：**适用于大多数需要较低延迟的应用，它会尽量避免停顿时间过长，但也容易引发 Full GC。

### Full GC 的原因

- **老年代内存不足**：最常见的原因是老年代（Old Gen）空间不足，导致无法分配新的对象或者无法回收足够的内存，触发 Full GC。
- **持久的对象存活**：如果某些对象在新生代中存活的时间较长，可能会频繁晋升到老年代，最终导致老年代内存不够。
- **JVM 堆内存配置不当**：堆内存的配置不合理，尤其是**老年代空间设置过小**，可能会导致 Full GC 频繁发生。
- **内存泄漏**：程序中存在内存泄漏，某些不再使用的对象仍然被引用，导致它们长时间存活并占用内存，最终触发 Full GC。
- **垃圾回收策略不当**：不恰当的垃圾回收器或配置，可能会导致**老年代回收不充分**，进而引发 Full GC。

## Old Gen（老年代）的定义

### 什么是内存池 Memory Pool
在JVM（Java虚拟机）中，内存池（Memory Pool）指的是JVM内存区域的划分。内存池主要分为堆内存和方法区，其中堆内存又被细分为多个区域，包括新生代（Young Generation）和老年代（Old Generation），以及一个特殊的区域——永久代（PermGen）或元空间（Metaspace），取决于JVM的版本。

### 什么是老年代 Old Gen
**老年代（Old Generation）是堆内存的一部分，负责存储存活时间较长的对象。**JVM的垃圾回收机制分为两大类：Minor GC和Major GC（有时称为Full GC）。在这其中：
- **Minor GC**：发生在新生代，主要回收的是新生代的内存。
- **Major GC / Full GC**：发生在整个堆内存（包括新生代和老年代），主要回收的是老年代的内存。

**当新生代中的对象经过多次垃圾回收后，如果它们仍然存活，它们会被转移到老年代中。**老年代的对象通常是存活时间较长的对象，比如大部分的类实例和长期存活的数据。

### 为什么需要区分老年代？
- 性能优化：新生代通常发生较频繁的垃圾回收，而老年代的垃圾回收则较为稀少。因为新生代主要存储生命周期短的对象，垃圾回收更为频繁。而老年代则存储的是那些长时间存活的对象，不会频繁进行回收，回收频率较低。
- 内存管理：老年代内存的管理相对复杂，因为如果老年代空间不足，可能会导致Full GC，这个过程通常比Minor GC更加耗时且影响性能。因此，合理的堆内存配置和垃圾回收策略对于性能至关重要。

GC 和 Full GC 的定义

GC（Garbage Collection，垃圾回收）是JVM自动管理内存的一种机制，用来回收不再使用的对象所占用的内存空间。

JVM的垃圾回收机制主要分为两种：Minor GC 和 Full GC。
Minor GC：主要回收 新生代（Young Generation）中的对象。它通常发生在新生代的空间不足时，频率较高。回收后，新生代的空间得到释放，一部分存活的对象会晋升到老年代。
Full GC（或 Major GC）：回收整个堆内存（包括新生代和老年代），通常在老年代空间不足时发生。Full GC 的过程更为耗时，因为它需要回收老年代中的对象，并且涉及到整个堆的扫描。

Full GC 发生时出现的现象

Full GC 发生时，通常会出现以下现象：

应用程序暂停（Stop-the-world）：Full GC 期间，JVM 会暂停应用程序的执行，直到回收完成。暂停时间通常较长，尤其是堆内存较大的时候，可能导致明显的延迟。
内存占用波动：Full GC 可能会使应用程序的内存占用发生剧烈波动，因为整个堆内存都会进行回收。
性能下降：由于Full GC通常需要较长时间进行内存回收，这会导致应用的响应时间增加，系统性能下降。
GC日志中出现大量 Full GC 记录：可以通过查看GC日志发现频繁的 Full GC，可能是一个潜在的性能问题。

如何解决 Full GC 的问题

增大老年代（Old Generation）内存：
如果老年代空间不足，可以通过增大堆内存中的老年代部分来避免 Full GC。
参数设置：
-Xmx<size>：设置堆的最大大小。
-Xms<size>：设置堆的初始大小。
-XX:NewRatio=<ratio>：调整新生代与老年代的大小比例。适当增大老年代的比例，减少老年代发生 Full GC 的可能性。
-XX:MaxOldGen=<size>：直接设置老年代的最大大小。
减少 Full GC 触发的频率:
通过合理配置 晋升阈值（MaxTenuringThreshold）, 控制对象从新生代晋升到老年代的条件。如果对象在新生代中存活较长时间后才晋升，可以减少老年代的内存压力。
参数设置：
-XX:MaxTenuringThreshold=<value>：设置从新生代晋升到老年代的阈值。较高的阈值会让更多对象停留在新生代。
优化对象的生命周期：
检查是否有对象不必要地长时间存活于老年代，可以通过优化代码来减少不必要的对象创建。
对于缓存、长时间存活的对象，考虑使用对象池或缓存清理策略。
优化内存泄漏问题，确保无用对象能够及时被回收。
选择合适的垃圾回收器:
不同的垃圾回收器适合不同的场景。比如：
G1 GC：适用于大内存应用，能够较好地平衡内存回收的停顿时间和吞吐量，避免长时间停顿。
ZGC / Shenandoah：适用于对低延迟要求较高的应用，它们的设计目标是最小化停顿时间。
CMS GC：适用于大多数需要较低延迟的应用，它会尽量避免停顿时间过长，但也容易引发 Full GC。

Full GC 的原因

老年代内存不足：最常见的原因是老年代（Old Gen）空间不足，导致无法分配新的对象或者无法回收足够的内存，触发 Full GC。
持久的对象存活：如果某些对象在新生代中存活的时间较长，可能会频繁晋升到老年代，最终导致老年代内存不够。
JVM 堆内存配置不当：堆内存的配置不合理，尤其是老年代空间设置过小，可能会导致 Full GC 频繁发生。
内存泄漏：程序中存在内存泄漏，某些不再使用的对象仍然被引用，导致它们长时间存活并占用内存，最终触发 Full GC。
垃圾回收策略不当：不恰当的垃圾回收器或配置，可能会导致老年代回收不充分，进而引发 Full GC。

Old Gen（老年代）的定义

什么是内存池 Memory Pool

在JVM（Java虚拟机）中，内存池（Memory Pool）指的是JVM内存区域的划分。内存池主要分为堆内存和方法区，其中堆内存又被细分为多个区域，包括新生代（Young Generation）和老年代（Old Generation），以及一个特殊的区域——永久代（PermGen）或元空间（Metaspace），取决于JVM的版本。

什么是老年代 Old Gen

老年代（Old Generation）是堆内存的一部分，负责存储存活时间较长的对象。JVM的垃圾回收机制分为两大类：Minor GC和Major GC（有时称为Full GC）。在这其中：

Minor GC：发生在新生代，主要回收的是新生代的内存。
Major GC / Full GC：发生在整个堆内存（包括新生代和老年代），主要回收的是老年代的内存。

当新生代中的对象经过多次垃圾回收后，如果它们仍然存活，它们会被转移到老年代中。老年代的对象通常是存活时间较长的对象，比如大部分的类实例和长期存活的数据。

为什么需要区分老年代？

性能优化：新生代通常发生较频繁的垃圾回收，而老年代的垃圾回收则较为稀少。因为新生代主要存储生命周期短的对象，垃圾回收更为频繁。而老年代则存储的是那些长时间存活的对象，不会频繁进行回收，回收频率较低。
内存管理：老年代内存的管理相对复杂，因为如果老年代空间不足，可能会导致Full GC，这个过程通常比Minor GC更加耗时且影响性能。因此，合理的堆内存配置和垃圾回收策略对于性能至关重要。

最后修改：2025 年 03 月 20 日

赞助一杯冰阔落