java JVM

JVM的组成

Java虚拟机（JVM）是执行Java字节码的运行时环境。它由以下几个主要部分组成：

1. **类加载器（ClassLoader）**：

• 负责加载Java类的字节码到JVM中，并进行链接和初始化。

  关于Java的类加载器，以下是一些关键点，它们对于理解Java类如何被加载、链接和初始化非常重要：

  1. 类加载过程：

     • Java的类加载过程包括三个主要步骤：加载（Loading）、链接（Linking）、初始化（Initialization）。

  2. 加载：

     • 加载是类加载器读取类文件的二进制数据，并将其转换为方法区中的运行时数据结构的过程。

  3. 链接：

     • 链接包括验证（Verification）、准备（Preparation）和解析（Resolution）三个子阶段。验证确保加载的类信息符合JVM规范；准备负责为静态变量分配内存并设置默认初始值；解析将符号引用转换为直接引用。

  4. 初始化：

     • 初始化是为静态变量赋予正确的初始值，并执行静态代码块的过程。

  5. 类加载器类型：

     • Java提供了多种类型的类加载器：
       • 启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）：负责加载Java核心库，如rt.jar。
         加载lib目录下的类库
       • 扩展类加载器（Extension ClassLoader）：负责加载扩展目录中的类库。
         加载ext目录下的类库
       • 系统类加载器（System ClassLoader）：负责加载应用程序类路径（-classpath参数）上的类。
         也称为应用类加载器，负责加载用户类路径（-classpath参数或系统属性java.class.path）上指定的类库。
       • 自定义类加载器（User-Defined ClassLoader）：应用程序可以自定义类加载器来控制类的加载过程。

  6. 双亲委派模型（Parent Delegation Model）：

     • 类加载器使用双亲委派模型来查找类。当一个类请求被加载时，它会首先委托给它的父类加载器去尝试加载这个类，只有当父类加载器无法完成这个请求时，子类加载器才会尝试自己去加载。

  7. 类的唯一性：

     • 在同一个Java虚拟机中，任何一个类只有一个实例，即使由不同的类加载器加载也是如此。

  8. 类加载器的层次结构：

     • 类加载器形成了一个层次结构，通常从启动类加载器到系统类加载器，再到自定义类加载器。

  9. 安全性：

     • 类加载器确保来自不同源的类是隔离的，例如，从网络上加载的类不会影响系统类加载器加载的类。

  10. 资源优化：

      • 类加载器允许应用程序在运行时动态地加载和卸载类，这有助于资源管理和优化。

  11. 类卸载：

      • 在某些情况下，如类不再被使用，JVM可以卸载这些类以释放内存。

  12. 类加载器的实现：

      • Java允许开发者通过继承java.lang.ClassLoader类来实现自定义的类加载器。

  了解类加载器的工作原理对于Java开发者来说非常重要，特别是在需要动态加载类、隔离类版本、扩展应用程序功能或处理不同类路径场景时。

2. **运行时数据区（Runtime Data Areas）**：

• 包括以下几个部分：

• **堆（Heap）**：存储所有Java对象实例和数组。

• **方法区（Method Area）**：存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量等。在Java 8之前，这部分被称为永久代（Permanent Generation，PermGen）。

• **栈（Stack）**：每个线程都有自己的栈，用于存储局部变量和方法调用信息。

• **程序计数器（Program Counter）**：每个线程都有一个独立的程序计数器，用于跟踪当前执行的字节码指令。

• **本地方法栈（Native Method Stack）**：用于存储本地方法（如JNI调用）的调用信息。

3. **执行引擎（Execution Engine）**：

• 负责解释执行字节码或通过即时编译器（JIT）将字节码编译为本地机器代码后执行。

4. **垃圾回收器（Garbage Collector, GC）**：

• 负责自动回收不再使用的对象，以管理堆内存。

5. **本地接口（Native Interface）**：

• 允许Java代码调用和使用本地应用程序编程接口（API），例如JNI（Java Native Interface）。

6. **即时编译器（Just-In-Time Compiler, JIT）**：

• 将热点代码（经常执行的代码）编译为机器代码，以提高执行效率。

7. **内存管理器（Memory Manager）**：

• 负责管理JVM的内存分配和回收。

8. **安全管理系统（Security Manager）**：

• 控制对系统资源的访问，确保代码的安全性。

9. **线程调度器（Thread Scheduler）**：

• 管理线程的创建、调度和执行。

10. **编译系统和解释器（Compiler and Interpreter）**：

• 解释器负责直接执行字节码，而编译系统负责将字节码编译为本地代码。

11. **性能分析器（Profiler）**：

• 用于监控和分析JVM的性能。

这些组件共同工作，为Java应用程序提供了一个稳定、安全且高效的运行环境。JVM的架构设计允许它在不同的操作系统和硬件平台上运行，确保了Java语言的跨平台特性。

JDK8 JVM内存结构

在 JDK 8 中，JVM 的内存结构主要包括以下几个运行时数据区域：

1. **堆（Heap）**：

• 堆是JVM中最大的一块内存区域，主要用于存储对象实例和数组。

• 堆是垃圾回收器管理的主要区域，经常发生垃圾回收操作。

  JVM堆是Java虚拟机中用于存储对象实例和数组的主要内存区域。以下是JVM堆中存储的一些主要内容：

  1. 对象实例：

     • 所有通过Java关键字new创建的对象实例都存储在堆中。

  2. 数组：

     • 所有的数组，无论其元素类型如何（原始类型或引用类型），都存储在堆中。

  3. 实例变量：

     • 对象的非静态成员变量也存储在堆中，与对象实例一起。

  4. 匿名内部类：

     • 匿名内部类（即使没有具体名称的内部类）的实例同样存储在堆中。

  5. 反射对象：

     • 通过Java反射API创建的类对象也存储在堆中。

  6. 字符串常量：

     • 尽管字符串常量可能会存储在字符串常量池中，但通过new操作符创建的字符串对象实例仍然存储在堆中。

  7. 封装类对象：

     • 封装类（如Integer、Double等）的实例存储在堆中。

  8. 枚举实例：

     • 枚举类型（enum）的实例也存储在堆中。

  9. 异常对象：

     • 当抛出异常时，异常对象的实例会存储在堆中，直到异常被处理。

  10. 软引用、弱引用、虚引用：

      • 这些引用类型指向的对象也存储在堆中，尽管它们可能在垃圾回收时被回收。

  11. 动态代理对象：

      • 使用Java动态代理API创建的代理对象实例存储在堆中。

  12. Java本地方法接口（JNI）对象：

      • 通过JNI创建的对象实例同样存储在堆中。

  JVM堆是垃圾回收器管理的主要区域，因为大多数对象都是短暂的，并在此处进行分配和回收。堆内存的大小可以通过JVM启动参数（如-Xms和-Xmx）进行配置。了解堆中存储的内容有助于开发者进行内存管理和性能优化。

  JVM堆中的内存被划分为不同的代，主要是为了更有效地进行垃圾回收。主要分为以下两个部分：

  1. 新生代（Young Generation）：
     • 新生代是新创建的对象存储的地方。
     • 它通常占据堆内存的较小部分，并且被进一步划分为三个区域：
       • Eden区：大多数新对象首先被分配到Eden区。
       • Survivor区：为了能够回收内存，经过一次垃圾回收后仍然存活的对象会被复制到Survivor区。Survivor区有两个，通常被称为S0和S1，它们交替使用。
     • 新生代使用复制算法进行垃圾回收，称为Minor GC。这个过程涉及将存活的对象从Eden区和Survivor区复制到另一个Survivor区，然后清理Eden区和当前使用的Survivor区。
       Eden区和S0和S1内存划分比例值是8:1:1
       Eden区内存满了就会触发Minor GC
  2. 老年代（Old Generation或Tenured Generation）：
     • 老年代用于存储在新生代中经过多次垃圾回收后仍然存活的对象。
     • 这些对象通常已经存在较长时间，并且被认为不太可能在近期内变得垃圾。
     • 老年代占据堆内存的较大部分，并使用不同的垃圾回收算法，如标记-清除或标记-清除-整理算法。
     • 老年代的垃圾回收，称为Major GC或Full GC（如果涉及到整个堆的回收），通常比新生代的回收要慢，并且可能造成应用程序的停顿。
       线上项目中一定要尽量避免老年代内存占满，老年代内存满了后就会触发Full GC 会产生Stop the world,这个时候除了Full GC线程会继续执行，其他线程用户线程都会暂停，等待Full GC线程执行完，其他用户线程才会继续执行。

  晋升（Promotion）：
  GC扫一次没有清理，那么年龄就会+1,达到一定年龄（默认是15【CMS GC 默认是6岁】）了就会晋升到老年代。
  对象在新生代中经过多次垃圾回收后，会根据其年龄（由垃圾回收次数决定）被晋升到老年代。这个过程有助于减少老年代中的对象数量，因为只有那些长期存活的对象才会被移动到那里。

  分代收集策略：
  JVM的分代垃圾回收策略基于这样一个观察：大多数对象都是短暂存在的，而只有少数对象会长期存活。通过在新生代和老年代使用不同的垃圾回收算法，JVM可以优化内存回收的效率和速度。

  了解新生代和老年代的概念对于分析和优化Java应用程序的内存使用和垃圾回收性能至关重要。

2. **方法区（Method Area）**：

• 也称为永久代（PermGen），但在JDK 8中已经被元空间（Metaspace）所取代。

• 方法区用于存储类信息、常量、静态变量、方法字节码等数据。

3. **栈（Stack）**：

• 每个线程都有自己的虚拟机栈，用于存储局部变量、方法参数、方法调用和返回值。方法开始的时候会进栈，方法执行完成会出栈，相当于清空了数据，所以不用进行GC操作。

• 栈帧（Stack Frame）是栈的基本单位，每个方法调用都会创建一个新的栈帧。

4. **程序计数器（Program Counter）**：

• 每个线程都有一个独立的程序计数器，用于记录当前线程执行的字节码指令地址。

5. **本地方法栈（Native Method Stack）**：

• 用于存储本地方法（如JNI调用）的调用信息。

6. **元空间（Metaspace）**：

• JDK 8中引入，用于替代JDK 7及以前版本的永久代。

• 元空间不位于虚拟机内存中，而是使用本地内存，用于存储类的元数据信息。

7. **代码缓存（Code Cache）**：

• 用于存储JIT编译器编译后的本地机器代码，以提高性能。

8. **运行时常量池（Runtime Constant Pool）**：

• 属于方法区的一部分，用于存储类中的常量，如字符串字面量、数字常量等。

9. **直接内存（Direct Memory）**：

• 不是JVM运行时数据区的一部分，但Java程序可以通过NIO操作直接内存。

在 JDK 8 中，除了上述内存区域，还引入了一些新的垃圾回收特性，如G1垃圾回收器的进一步优化，以及用于提高性能的JVM参数调整等。了解这些内存结构对于进行JVM调优和性能分析非常重要。

JVM调优参数

JVM 提供了一系列参数，可以通过命令行启动Java应用程序时进行调整。这些参数分为不同的类别，包括内存设置、垃圾收集器配置、性能监控和日志记录等。以下是一些常见的JVM参数：

1. 内存管理参数：

• `-Xms<size>`：设置JVM启动时的初始堆内存大小。

• `-Xmx<size>`：设置JVM可以使用的最大堆内存大小。

• `-Xss<size>`：设置每个线程的栈大小。

• `-XX:NewSize=<size>`：设置新生代的初始大小。设置新生代（Young Generation）的初始大小，但请注意，设置新生代大小可能会间接影响到老年代的大小，因为整个堆的大小（由 -Xmx 参数设置）是固定的。

• `-XX:MaxNewSize=<size>`：设置新生代的最大大小。同样，这会影响老年代可用的内存。

-XX:OldSize=<size>：直接设置老年代的初始内存大小。

java -XX:MaxOldSize=4g -jar YourApplication.jar

-XX:MaxOldSize=<size>：设置老年代的最大内存大小。

-XX:NewRatio=<value>：设置新生代与老年代的比率。例如，如果设置为3，意味着新生代占总堆大小的1/4，老年代占3/4。

-XX:SurvivorRatio=<value>：设置新生代中Eden区与Survivor区的比例。这个比例会影响到每次Minor GC后存活对象晋升到老年代的速率。

-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent=<value>：设置触发老年代垃圾回收的堆占用阈值。当老年代的内存占用达到这个百分比时，会触发Full GC。

• `-XX:PermSize=<size>`（Java 8之前）：设置永久代的初始大小。

• `-XX:MaxPermSize=<size>`（Java 8之前）：设置永久代的最大大小。

• `-XX:MetaspaceSize=<size>`（Java 8及之后）：设置元空间的初始大小。

• `-XX:MaxMetaspaceSize=<size>`（Java 8及之后）：设置元空间的最大大小。

2. 垃圾收集器参数：

• `-XX:+UseSerialGC`：使用串行垃圾收集器。

• `-XX:+UseParallelGC`：使用并行垃圾收集器。

• `-XX:+UseConcMarkSweepGC`：使用CMS垃圾收集器。

• `-XX:+UseG1GC`：使用G1垃圾收集器。

• `-XX:+UseZGC`（Java 11及之后）：使用ZGC垃圾收集器（实验性）。

• `-XX:+UseShenandoahGC`：使用Shenandoah垃圾收集器（实验性）。

3. 性能监控参数：

• `-XX:+PrintGC`：打印GC发生的情况。

• `-XX:+PrintGCDetails`：打印GC的详细日志。

• `-XX:+PrintGCDateStamps`：在GC日志中添加时间戳。

• `-Xloggc:<file>`：将GC日志输出到指定文件。

• `-XX:+UseGCLogFileRotation`：启用GC日志文件轮替。

• `-XX:NumberOfGCLogFiles=<files>`：指定GC日志文件的数量。

• `-XX:GCLogFileSize=<size>`：指定GC日志文件的大小。

4. JIT编译器参数：

• `-XX:+PrintCompilation`：打印JIT编译方法的信息。

• `-XX:+PrintInlining`：打印JIT编译过程中的内联信息。

5. 线程参数：

• `-XX:ThreadStackSize=<size>`：设置线程栈的大小。

• `-XX:+UseLargePages`（某些系统）：使用大页内存，可以减少内存占用和提升性能。

6. 其他参数：

• `-Djava.security.egd=file:/dev/./urandom`：设置随机数生成器的熵源。

• `-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError`：在发生OOM时生成堆转储。

• `-XX:HeapDumpPath=<path>`：指定堆转储文件的路径。

7. 实验性参数（可能在不同版本中有所不同）：

• `-XX:+UnlockExperimentalVMOptions`：解锁实验性参数。

• `-XX:+UseContainerSupport`（Java 19及之后）：启用对容器化环境的支持。

这些参数可以根据应用程序的具体需求和运行环境进行调整。建议在进行调优时，结合实际的性能测试结果和监控数据来决定最合适的参数配置。

垃圾回收机制

判断什么是垃圾

在Java中，判断一个对象是否成为垃圾，即是否可被垃圾回收器（Garbage Collector，GC）回收，主要基于以下条件：

1. **无法到达性（Unreachability）**：

对象没有任何引用与之相连，即从GC Roots开始无法到达该对象。

2. **GC Roots的起点**：

GC Roots是垃圾收集器进行可达性分析时的起始点，包括：

• 静态字段（`static`字段）中的对象引用。

• 局部变量表（栈帧中的局部变量）中的对象引用。

• 活跃线程的引用，包括Java方法栈和本地方法栈。

• 同步锁（`synchronized`关键字所创建的锁）的对象。

• 被Java虚拟机引用的对象，如系统类加载器。

3. **可达性分析（Reachability Analysis）**：

垃圾回收器会定期进行可达性分析，从GC Roots开始遍历所有可达对象。所有不可达的对象被认为是垃圾。

4. **finalize()方法**：

如果对象没有被引用，并且没有被垃圾回收器回收，它可能会成为垃圾回收的候选对象。如果对象定义了`finalize()`方法，并且该方法还未被调用，垃圾回收器可能会调用这个方法。但自Java 9起，`finalize()`方法已被标记为过时，并推荐使用`Cleaner`类来实现类似功能。

5. **引用类型**：

• **强引用（Strong References）**：普通的引用，如`Object obj = new Object();`。

• **软引用（Soft References）**：`java.lang.ref.SoftReference`，当内存不足时会被回收。

• **弱引用（Weak References）**：`java.lang.ref.WeakReference`，一旦成为弱引用，就会被垃圾回收器回收。

• **虚引用（Phantom References）**：`java.lang.ref.PhantomReference`，无法通过虚引用访问对象，仅用于跟踪对象被回收的状态。

6. **回收时机**：

即使对象已经被视为垃圾，垃圾回收器也不一定会立即回收它们。回收时机取决于多种因素，如GC算法、堆内存的使用情况等。

7. **回收过程**：

对象被判定为垃圾后，GC会在合适的时机进行回收。在回收过程中，对象占用的内存会被释放。

开发者可以通过以下方式帮助JVM管理内存：

• 及时释放不再使用的引用，如将对象设置为`null`。

• 使用适当的数据结构和算法，减少内存占用。

• 避免内存泄漏，如避免循环引用或确保及时关闭资源。

记住，Java的垃圾回收是自动的，但开发者可以通过编写良好的代码来辅助JVM更高效地进行内存管理。

垃圾回收算法

标记-清除（Mark-Sweep）：

首先标记所有需要回收的对象。

清除所有被标记的对象，释放内存。

缺点是会产生内存碎片，并且标记和清除过程可能较慢。

复制（Copying）：

将内存分为两个相等的区域，每次只使用一个区域。

当一个区域满了，将存活的对象复制到另一个区域，并清空当前区域。

优点是解决了内存碎片问题，缺点是空间利用率降低。

标记-整理（Mark-Compact）：

先进行标记阶段，找出存活对象。

然后将存活对象向内存的一端移动，并清空剩余区域。

优点是解决了内存碎片问题，缺点是移动对象可能较耗时。

增量回收（Incremental or Generational GC）：

将堆分为不同的代（通常是新生代和老年代），并假设大部分对象都是短暂存活的。

新生代使用复制算法，老年代使用标记-清除或标记-整理算法。

增量回收尝试减少单次GC的停顿时间。

分代收集（Generational Collection）：

基于增量回收的概念，进一步优化，将对象分配到不同代。

新生代对象存活率低，使用复制算法；老年代对象存活率高，使用标记-清除或标记-整理算法。

并发标记-清除（Concurrent Mark-Sweep）：

允许垃圾回收器的某些阶段与应用程序并发运行，减少停顿时间。

G1（Garbage-First）：

一种服务器端的垃圾回收算法，旨在提供可预测的停顿时间。

将堆分割成多个区域，并优先回收那些包含大量垃圾的区域。

ZGC（Z Garbage Collector）：

一种低延迟垃圾回收器，使用彩色标记和并发处理。

它允许应用程序在非常大的堆上运行，同时保持低延迟。

Shenandoah：

一种与应用程序并发运行的垃圾回收器，几乎没有停顿。

它使用全局并发标记和编译器支持的引用处理。

Epsilon：

一种无操作垃圾回收器，不执行任何垃圾回收，用于性能基准测试。

垃圾回收器

在JDK 8中，主要的垃圾回收器（Garbage Collectors，GC）有以下几种：

1. **Serial GC**：这是单线程的垃圾回收器，使用一个线程进行垃圾回收，适合内存资源受限的环境和小数据量的应用场景。它在新生代使用复制算法，在老年代使用标记-整理算法。

2. **ParNew GC**：ParNew是Serial GC的多线程版本，同样在新生代使用复制算法，适用于多CPU环境。它是许多运行在server模式下的虚拟机中首选的新生代收集器。

3. **Parallel Scavenge GC**：这个收集器是一个关注吞吐量的新生代收集器，使用复制算法。它提供了一些参数，如 `-XX:MaxGCPauseMillis` 用于控制最大垃圾收集停顿时间，以及 `-XX:GCTimeRatio` 用于设置吞吐量大小。

它的目标是达到一个可控的吞吐量（吞吐量=运行用户代码的时间 /（运行用户代码时间+垃圾收集时间）），例子：虚拟机一共运行了100分钟，垃圾收集器用了1分钟，用户代码运行时间99分钟，那么吞吐量就是99%。

4. **Parallel Old GC**：这是Parallel Scavenge收集器的老年代版本，使用多线程和标记-整理算法。它适用于注重吞吐量和CPU资源的场合。

5. **CMS (Concurrent Mark Sweep) GC**：CMS是一种以最小化GC停顿时间为目标的收集器，采用标记-清除算法。它的垃圾收集过程分为四个步骤：初始标记、并发标记、重新标记和并发清除。CMS在JDK 9中被标记为过时，并在JDK 14中被移除。

6. **G1 (Garbage-First) GC**：G1是一种服务器端的垃圾回收器，旨在提供可预测的停顿时间，同时保持高吞吐量。它将堆内存分割成多个区域，并优先回收那些包含大量垃圾的区域。G1在JDK 9之后成为默认的垃圾回收器。

7. **ZGC (Z Garbage Collector)**：虽然ZGC是在JDK 11中引入的，但它是一种低延迟的垃圾回收器，能够在保持高吞吐量的同时，将停顿时间控制在毫秒级别。ZGC支持最大16TB的堆内存，适合需要极低延迟和大堆内存的应用场景。

JDK 8的默认垃圾回收器组合是Parallel Scavenge GC用于新生代，Parallel Old GC用于老年代。开发者可以根据应用的具体需求和JVM的性能特性来选择合适的垃圾回收器。

Java 垃圾收集器（Garbage Collector，GC）日志分析工具

Universal JVM GC analyzer - Java Garbage collection log analysis made easy

GC Easy 是一款在线的 Java 垃圾回收日志分析工具，它通过机器学习技术辅助用户快速理解 GC 日志，定位内存泄漏和优化垃圾回收性能。使用 GC Easy 非常简单，用户只需上传 GC 日志文件，GC Easy 就会自动解析日志并生成包含多种图表和详细指标的分析报告，帮助用户直观地了解应用程序的内存使用情况和垃圾回收性能 。

打印GC日志

打印GC（Garbage Collection，垃圾回收）日志是监控和调优Java应用程序性能的重要手段。以下是一些常用的JVM参数，用于控制GC日志的打印：

1. **`-Xlog:gc*`**：

这个参数会打印GC日志，`*`可以替换为更具体的日志选项，例如`-Xlog:gc`只打印GC日志，而`-Xlog:gc+heap=info`会打印GC和堆信息。

2. **`-XX:+PrintGC`**：

启用这个参数会打印每次GC事件的简要信息。

3. **`-XX:+PrintGCDetails`**：

如果需要更详细的GC日志，可以使用此参数，它会打印GC的详细日志，包括GC的类型、花费的时间、回收了多少内存等。

4. **`-XX:+PrintGCTimeStamps`**：

这个参数会让GC日志包含时间戳，这对于分析GC事件的发生时间非常有用。

5. **`-XX:+PrintGCDateStamps`**：

与`-XX:+PrintGCTimeStamps`类似，但这个参数会打印日期和时间戳。

6. **`-Xloggc:<file-path>`**：

通过这个参数可以指定GC日志输出到文件而不是控制台。

7. **`-XX:+UseGCLogFileRotation`**：

启用日志文件轮转，防止日志文件无限增长。

8. **`-XX:NumberOfGCLogFiles=<files>`**：

设置轮转的日志文件数量。

9. **`-XX:GCLogFileSize=<size>`**：

设置每个GC日志文件的最大大小。

10. **`-XX:HeapDumpPath=<path>`**：

设置在发生OOM（Out of Memory）时Heap Dump文件的路径。

11. **`-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError`**：

在发生OOM时自动生成Heap Dump。

以下是一个示例，展示如何使用这些参数启动Java应用程序：

```sh

java -Xmx1024m -Xms512m -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCTimeStamps -Xloggc:/path/to/gc.log -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:HeapDumpPath=/path/to/heapdump.hprof YourApplication.jar

```

在这个示例中，我们设置了堆的最大和初始大小，启用了详细GC日志和时间戳，并将GC日志输出到指定的文件。同时，如果发生OOM错误，会自动在指定路径生成Heap Dump文件。

请注意，这些参数可能会根据JDK的版本和实现有所不同，建议查阅具体版本的官方文档以获取最准确的信息。

演示案例

代码

public class TestGC {
   public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        final int STRING_COUNT = 100000; // 要生成的字符串数量
       List<String> arr = new ArrayList<>();
       
        for (int i = 0; i < STRING_COUNT; i++) {
            String replace = UUID.randomUUID().toString().replace("-", "");
            System.out.println(replace);
            arr.add(replace);
            replace = null;
        }
        arr.clear();
        System.gc();
        Thread.sleep(5000);
    }
}

设置jvm参数

-Xmx128m -Xms128m -XX:+UseParallelGC -XX:+UseParallelOldGC -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCTimeStamps -Xloggc:gc.log

在Universal JVM GC analyzer - Java Garbage collection log analysis made easy 上传你的gc日志

然后分析

你会发现新生代内存空间占分配的128m栈内存的三分之一左右，老年代占三分之2左右。

通过下面这张图：

新生代内存满了之后，JVM会触发Minor GC（也称为Young GC），在这次垃圾回收过程中，不再有存活价值的对象会被回收，而仍然存活的对象会根据其年龄（age）进行处理。在HotSpot JVM中，对象在新生代中有一个年龄计数器，每次经历一次Minor GC后，如果对象仍然存活，其年龄计数器会增加。当对象的年龄达到一定的阈值（可以通过-XX:MaxTenuringThreshold参数设置，默认值通常是15），对象就会被晋升到老年代（Old Generation或Tenured Generation）。

晋升到老年代的对象会有更多的生存时间，JVM会认为这些对象的生命周期较长，因此不需要在每次Minor GC时都进行回收。老年代的垃圾回收（Major GC或Full GC）发生的频率远低于新生代，这样可以减少垃圾回收的开销。

总结来说，新生代内存满了会触发Minor GC，在此过程中，满足年龄条件的对象会被晋升到老年代，而未满足条件的存活对象则仍然留在新生代中。这个过程有助于JVM更有效地管理内存，减少垃圾回收的频率和成本。

下图，平均GC执行时间，和最大GC执行时间

下图，发现Full GC 触发了一次，我们调优就是为了尽量避免Full GC的触发，System.gc()很大可能会触发，我们上面代码写了System.gc()，所以Full GC了一次，如果你去掉System.gc()代码，然后再分析日志，你会发现触发次数是0了。下面是FullGC触发了条件

Full GC（Full Garbage Collection）是JVM中的老年代垃圾回收，它是一种成本较高的垃圾回收操作，因为它会回收整个堆内存（包括新生代和老年代）。Full GC的触发条件通常包括以下几种情况：

1. **老年代空间不足**：当老年代中没有足够的内存空间去容纳新生代晋升的对象时，会触发Full GC 。

2. **Metaspace区内存达到阈值**：从JDK8开始，永久代(PermGen)被废弃，取而代之的是Metaspace。当Metaspace区域的内存使用达到一定阈值时，会触发Full GC 。

3. **统计得到的Minor GC晋升到老年代的平均大小大于老年代的剩余空间**：Hotspot为了避免新生代对象晋升到老年代导致空间不足，在进行Minor GC时会做一个判断，如果统计得到的晋升平均大小大于老年代剩余空间，则直接触发Full GC 。

4. **堆中分配很大的对象**：当创建一个很大的对象，且该对象需要的内存空间大于老年代的剩余空间时，会触发Full GC 。

5. **CMS GC时出现promotion failed和concurrent mode failure**：在使用CMS垃圾收集器时，如果出现晋升失败或并发模式失败，也会触发Full GC 。

6. **显式调用System.gc()**：虽然只是建议JVM进行Full GC，但在大多数情况下会增加Full GC的次数，导致系统性能下降 。

在进行Full GC时，JVM会尝试清理整个堆内存中的垃圾对象，这可能会导致应用程序的线程暂停，从而影响性能。因此，理解并监控Full GC的触发条件和频率对于优化Java应用程序的性能至关重要。开发者可以通过监控工具和调整JVM参数来优化垃圾回收过程，例如设置堆的最大大小、新生代与老年代的比例、使用合适的垃圾回收器等 。

JVM调优总结

JVM调优是一个综合性的过程，涉及到多个方面的参数调整，主要包括内存设置、垃圾收集器选择、性能监控等。以下是一些常见的JVM调优参数和策略：

1. **堆内存设置**：使用 `-Xms` 和 `-Xmx` 参数来设置JVM堆的初始大小和最大大小，这有助于优化内存使用并减少动态调整的开销。

2. **垃圾收集器选择**：根据应用的特点和需求，选择合适的垃圾收集器。例如，`-XX:+UseG1GC` 用于选择G1垃圾收集器，它适合于大堆内存和多核处理器的场景，可以提供平衡的吞吐量和较低的延迟。

3. **性能监控**：启用 `-XX:+PrintGCDetails` 参数打印详细的GC日志，这有助于监控垃圾收集的性能和优化垃圾收集策略。

4. **元空间（Metaspace）**：设置 `-XX:MetaspaceSize` 和 `-XX:MaxMetaspaceSize` 参数来控制元空间的大小，避免因元空间无限增长导致的问题。

5. **日志和监控**：使用 `-Xloggc` 将GC日志写入指定文件，并使用 `-XX:+UseGCLogFileRotation` 开启GC日志文件的轮替，以便于监控和分析。

6. **JVM性能调优**：使用 `-XX:+UseStringDeduplication` 开启字符串去重功能，减少堆内存的占用；使用 `-XX:+DisableExplicitGC` 禁用System.gc()的显式调用，避免可能的性能问题。

7. **同步优化**：在多线程应用中，合理使用同步机制，避免因过度同步导致的性能损耗。

8. **JIT编译器优化**：JIT编译器是JVM性能优化的重要手段，通过调整JIT编译器的参数和关闭不必要的优化，提高程序的执行效率。

9. **内存分析工具**：使用内存分析工具，如VisualVM和MAT，帮助定位内存泄漏问题并解决。

10. **监控工具**：使用jstat、jvisualvm、jconsole等JVM监控工具，监控和分析Java应用的性能。

需要注意的是，JVM调优应根据应用程序的具体需求和运行情况进行，逐步调整并观察每次调整的效果。此外，JVM调优是一个持续的过程，需要根据应用的运行情况不断进行优化和调整。