分析和避免Java中的Full GC

Question

我正在处理一个时间敏感的应用程序，每次迭代的时间限制为40毫秒。如果超过了这个时间限制，应用程序将被终止并游戏结束。应用程序本身没有问题，可以保持在40毫秒以下，但有时垃圾收集器会超过限制。

通过使用对象池和工厂模式相结合，我成功地减少了对垃圾收集的需求，并使应用程序在包括小型GC运行在内的稳定17毫秒迭代时间，除了在应用程序启动后的10到20次迭代之间，只发生一次单个完整的GC，这超过了40毫秒并导致我的应用程序崩溃。

我的问题是，如何分析是什么导致了这一次完整的GC？我已经积极使用jvisualvm来分析我的运行时和内存占用情况，并且它对识别需要缓存的对象非常有帮助。但在这种特殊情况下，我无法使用它，因为完整的GC发生在我按下jvisualvm中正确按钮之前很久。是否有一种方法可以以编程方式生成堆转储文件？

- Marcell

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Java不是处理时间关键应用程序的好选择。然而，有一些特殊的虚拟机在这种情况下处理得更好。 - stefan bachert

抱歉，未能匹配语言和要求。这就像开车去月球一样。 - stefan bachert

如果您甚至无法更改虚拟机参数，那么如果您有任何专业责任，您应该告诉雇主/客户/邪恶外星霸主，这个问题是无法解决的。 - bmargulies

对于编程式堆转储生成，请在代码中抛出OutOfMemoryError，并给JVM提供-XX：-HeapDumpOnOutOfMemoryError选项。 - auselen

如果你想要良好的GC循环，你可能需要完全避免对象的创建和销毁。只需在程序开始时创建所需的可变对象，如果GC没有任何事情要做，那么你就可以放心了。你也可以尝试使用G1。 - ThePyroEagle

Answer 1

我会使用商业内存分析工具YourKit。你可以从大多数这样的工具中获得免费的评估许可证，足以解决你的问题。 ;)

我发现VisualVM的一个问题是，在最小化对象创建时，最大的内存生产者是内存分析器本身。商业分析工具没有这个问题，因为它们使用堆外内存。

我建议你尽可能减少垃圾回收。17毫秒仍然很长，你可以考虑使用CPU分析。CPU分析器对于半毫秒以下的性能问题非常有用。如果低于此值，则需要使用自己的精确计时和一些试错。

我发现有用的东西是，在进行CPU分析和内存分析后，同时运行它们，你会得到更多关于如何改进的建议。

如果你减少了产生的垃圾量并增加了eden空间，你也许能够每天只进行一次小的GC。

http://vanillajava.blogspot.co.uk/2011/06/how-to-avoid-garbage-collection.html

- Peter Lawrey

Answer 2

你听说过HeapDumpOnCtrlBreak吗; 试试这个链接

或者可以使用

jmap -dump:format=b,file=<filename.hprof> <pid>

- Bharat Sinha

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没有，我的键盘没有Break键。:( 但我可以在另一台电脑上尝试这个。 - Marcell

尝试使用Ctrl + /的替代方法。 - Bharat Sinha

使用jmap也很困难，因为我只有不到一秒的时间来查找pid并输入命令。最好在完整GC之前和之后以编程方式创建堆转储，以查看发生了什么变化。 - Marcell

Answer 3

JVM上的垃圾回收通常是一个巨大的优势，但主要缺点（正如您所指出的）是它有时会导致不可预测的GC暂停。

标准JVM适用于软实时（当您可以容忍偶尔的暂停），但不适合硬实时（即当任何超过给定容限的暂停都会导致错误/故障）

一些有用的建议包括：

• 如果可以，请转向专门的实时JVM（例如Zing JVM）。这是可靠地获得Java实时行为的最佳方法
• 使用低延迟库，例如Javolution - 这些库可以通过提供具有非常低的对象分配率的数据结构（因此减少GC开销）来帮助很多

- mikera

Answer 4

您可以尝试jprofiler的评估版本，它允许您使应用程序等待分析器启动。它不会影响堆内存，并且通常是一个功能强大的分析器，具有良好的IDE集成和一键设置。

但是，由于您无法控制堆大小或GC设置，因此您将无法做太多事情。在启动时加载类会创建一些需要收集的垃圾。

我可以问一下：这是作业还是某种比赛/挑战？

- Denis Tulskiy

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是的，这是为了比赛。即使我无法更改gc设置，分析堆可以帮助我找出确切被垃圾回收的内容，并提供优化代码的提示。 - Marcell

@Marcel：你试过jprofiler吗？看起来它是你需要的工具。 - Denis Tulskiy

@Marcel：随便想一下，由于你有大约30毫秒的时间可以利用，你可以故意添加一些sleep()来让年轻代垃圾回收在将其发送到伊甸园或幸存区之前清理掉。 - Denis Tulskiy

我正在运行jprofiler. 它比jvisualvm更好，因为它可以直接从分析器中启动应用程序，并允许我在启动后瞥见堆。有很多ArrayList迭代器在那里消失了，不再出现（被垃圾回收？），所以我认为这就是问题所在。然而，我无法在堆行走器中看到它们，因此无法将它们追溯到它们来自的特定类。 - Marcell

Answer 5

你尝试过调整垃圾回收参数吗？如果你的机器有足够的RAM和多个核心，那么你应该能够利用并行垃圾回收。在Java 1.6 JVM上，默认情况下启用它（已链接）。基本上，如果你确保年轻代足够大，以便对象永远不会晋升到老年代（这是串行收集的），就可以了。

- SimonC