Java應(yīng)用性能調(diào)優(yōu)之詳解System的gc垃圾回收方法

一、什么是System.gc()？

System.gc()是用Java，C＃和許多其他流行的高級編程語言提供的API。當(dāng)它被調(diào)用時，它將盡最大努力從內(nèi)存中清除垃圾（即未被引用的對象）。名詞解釋：GC，Garbage Collection，垃圾回收，下文會經(jīng)常使用。

二、誰可以調(diào)用System.gc()？

?System.gc()?可以從應(yīng)用程序堆棧的各個部分調(diào)用：

• 您自己開發(fā)的應(yīng)用程序可以顯式的調(diào)用?System.gc()?方法。
• System.gc()?也可以由您的第三方庫，框架觸發(fā)。
• 可以由外部工具（如VisualVM）通過使用JMX觸發(fā)
• 如果您的應(yīng)用程序使用了RMI，RMI會定期調(diào)用?System.gc()?。

三、調(diào)用System.gc()有什么弊端？

當(dāng)?System.gc()?或?Runtime.getRuntime().gc()API被調(diào)用時，將觸發(fā)完整的GC事件。在GC完成之前，整個JVM將凍結(jié)（即正在運行的所有服務(wù)將被暫停），通常完整的GC需要很長時間才能完成。因此在不合適的時間運行GC，將導(dǎo)致不良的用戶體驗，甚至是崩潰。
JVM具有復(fù)雜的算法，該算法始終在后臺運行，進行所有計算以及有關(guān)何時觸發(fā)GC的計算。當(dāng)您顯式調(diào)用System.gc()調(diào)用時，所有這些計算都將被拋掉。

四、哪些場景適合顯式調(diào)用System.gc()？

GC操作應(yīng)該由JVM自行控制，在絕大部分的場景都不建議程序員手動寫代碼顯式進行System.gc()操作，但是也不排除其中個別例外：在我們開發(fā)多個微服務(wù)時，每個服務(wù)都有多個備份節(jié)點。在非業(yè)務(wù)高峰時段，我們可以從微服務(wù)-負載均衡的節(jié)點池中取出其中一個JVM實例。然后通過該JVM上的JMX顯式觸發(fā)System.gc()調(diào)用，一旦GC事件完成并且從內(nèi)存中清除了垃圾，將該JVM放回到微服務(wù)-負載均衡的節(jié)點池中。
當(dāng)然這個過程需要很好的微服務(wù)管理及服務(wù)發(fā)布機制配合，這樣既能保證JVM垃圾內(nèi)存的有效清理，又不影響業(yè)務(wù)的正常運行。

五、如何檢測您的應(yīng)用程序正在進行System.gc()？

如第二小節(jié)所講：?System.gc()?可以從多個渠道進行的調(diào)用，而不僅僅是從您的應(yīng)用程序源代碼進行的調(diào)用。因此，搜索您的應(yīng)用程序代碼System.gc()?字符串，不足以知道?GC是否正在被調(diào)用。這就構(gòu)成了一個挑戰(zhàn)：如何檢測應(yīng)用程序是否正在進行垃圾回收？這就是GC日志派上用場的地方。

// java 8 啟用GC日志：
// -XX:+PrintGCDetails -Xloggc:<gc-log-file-path> ,例如下面這行代碼
-XX:+PrintGCDetails -Xloggc:/opt/tmp/myapp-gc.log

// java 9 啟用GC日志：-Xlog:gc*:file=<gc-log-file-path> ,例如下面這行代碼
-Xlog:gc*:file=/opt/tmp/myapp-gc.log

建議始終在所有生產(chǎn)服務(wù)器中始終啟用GC日志，因為它有助于您排除故障并優(yōu)化應(yīng)用程序性能。啟用GC日志只會增加微不足道的開銷。還可以將您的GC日志上傳到垃圾收集日志分析器工具，例如GCeasy，HP JMeter等。這些工具將生成豐富的垃圾收集分析報告。

上圖摘自GCeasy生成的報告。

六、如何禁止GC顯式調(diào)用或調(diào)整調(diào)用GC的頻率？

如果我們就是想避免程序員顯式調(diào)用GC，避免不成熟的程序員在不合適時間調(diào)用GC，避免人為造成的GC崩潰，該怎么辦？可以通過如下方法：

搜索和替換

在代碼庫中搜索?System.gc()?和Runtime.getRuntime().gc()。如果看到匹配項，則將其刪除。但是這種方法無法避免第三方庫、框架或通過外部源進行調(diào)用，那么參考第二種方法。

通過JVM參數(shù)強制禁止

通過傳遞JVM參數(shù) ?-XX:+DisableExplicitGC來強制禁止顯式調(diào)用。這種方式強制、有效，應(yīng)用程序內(nèi)的任何GC顯式代碼調(diào)用System.gc()?都將被禁止生效。JVM自身的GC策略不受此參數(shù)影響，只禁止人為的觸發(fā)GC。

RMI

如果您的應(yīng)用程序正在使用RMI，則可以控制GC調(diào)用的頻率?。啟動應(yīng)用程序時，可以使用以下JVM參數(shù)配置該頻率：

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

這些屬性的默認值在

• 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分鐘）

如果您的應(yīng)用主機內(nèi)存資源非常富余，您可以將這些屬性設(shè)置為很高的值，以便可以將GC帶來的對應(yīng)用程序的影響最小化。這也是應(yīng)用程序性能優(yōu)化的一種方式之一。