Java應用性能調優之詳解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。當它被調用時，它將盡最大努力從內存中清除垃圾（即未被引用的對象）。名詞解釋：GC，Garbage Collection，垃圾回收，下文會經常使用。

二、誰可以調用System.gc()？

?System.gc()?可以從應用程序堆棧的各個部分調用：

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

三、調用System.gc()有什么弊端？

當?System.gc()?或?Runtime.getRuntime().gc()API被調用時，將觸發完整的GC事件。在GC完成之前，整個JVM將凍結（即正在運行的所有服務將被暫停），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，將導致不良的用戶體驗，甚至是崩潰。
JVM具有復雜的算法，該算法始終在后臺運行，進行所有計算以及有關何時觸發GC的計算。當您顯式調用System.gc()調用時，所有這些計算都將被拋掉。

四、哪些場景適合顯式調用System.gc()？

GC操作應該由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：在我們開發多個微服務時，每個服務都有多個備份節點。在非業務高峰時段，我們可以從微服務-負載均衡的節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System.gc()調用，一旦GC事件完成并且從內存中清除了垃圾，將該JVM放回到微服務-負載均衡的節點池中。
當然這個過程需要很好的微服務管理及服務發布機制配合，這樣既能保證JVM垃圾內存的有效清理，又不影響業務的正常運行。

五、如何檢測您的應用程序正在進行System.gc()？

如第二小節所講：?System.gc()?可以從多個渠道進行的調用，而不僅僅是從您的應用程序源代碼進行的調用。因此，搜索您的應用程序代碼System.gc()?字符串，不足以知道?GC是否正在被調用。這就構成了一個挑戰：如何檢測應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服務器中始終啟用GC日志，因為它有助于您排除故障并優化應用程序性能。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顯式調用或調整調用GC的頻率？

如果我們就是想避免程序員顯式調用GC，避免不成熟的程序員在不合適時間調用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用，那么參考第二種方法。

通過JVM參數強制禁止

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

RMI

如果您的應用程序正在使用RMI，則可以控制GC調用的頻率?。啟動應用程序時，可以使用以下JVM參數配置該頻率：

• -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）

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