VisualVM工具Visual GC界面各参数详解

简介

网上也没有看到一个比较完整的介绍VisualVM工具Visual GC界面各种参数的文章，就想着写一个。
Visual GC界面除了查询GC活动之外，还可以查看堆、元空间区域的内存使用情况，并且能看到各区域内存使用的趋势变化。这个界面一共分为三块区域，Spaces、Graphs、Histogram，都可供勾选是否显示。
本文所说的最大可用内存是指所在区域整个最大允许使用的（包含已经被对象占用的内存），不是指的当前内存减掉已经被对象占用的内存，当前可用内存同理。比如给堆配置了最大10G，然后里面已经有5个G被占用了，那这个最大可用内存还是10G。

1. Spaces
   Spaces区域用来展示老年代、新生代（伊甸园区、S0区、S1区）、元空间的内存使用情况，主要包含虚线单元格和实线单元格，这些区域的内存被占用部分则会使用颜色来填充。虚线单元格代表了最大可用内存，实线代表了当前可用内存，颜色填充的代表的是已被使用的内存。
   一般情况下，没有配置-Xms、-Xmx、-Xmn以及其他一些jvm参数的话，老年代等区域的最大可用内存在项目启动的时候就确定了，但是当前可用内存是会变化的，如果当前可用内存被占满（这段话不考虑GC的情况），那当前可用内存就会变大，但是不会超过最大可用内存，变大了实线单元格就会增多。
2. Graphs
   Graphs区域用来展示一些统计图表，主要有GC活动，各区域的内存使用趋势等，具体可以看下面第一张图；
3. Histogram
   Histogram区域是柱状图，主要用来展示S（幸存者）区各对象年龄的分布情况。java8如果不配置jvm参数，默认是不支持显示的，当你配置了使用G1GC的时候，就可以显示了。

随便在一个目录新建一个T.java文件

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Scanner;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class T {
    public static final List<byte[]> list = new ArrayList<>();

    public static void main(String[] args) {
        test();
    }

    private static void test() {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        while (true) {
            System.out.print("please enter:");
            if (scanner.hasNext()) {
                String input = scanner.nextLine();
                if (input.equalsIgnoreCase("exit")) {
                    System.out.println("exit...");
                    break;
                }
                try {
                    String[] s = input.split("\\*");
                    final int count = Integer.parseInt(s[0]);
                    final int sizeM = Integer.parseInt(s[1]);
                    if (sizeM > 2047) {
                        System.out.println("The maximum value cannot exceed 2047");
                        continue;
                    }
                    for (int i = 0; i < count; i++) {
                        list.add(new byte[1024 * 1024 * sizeM]);
                    }
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
        scanner.close();
    }
}

之所以判断sizeM > 2047可以看new byte[]数组的时候发生NegativeArraySizeException异常

Spaces和Graphs区域参数介绍：

启动脚本：
使用java命令启动，初始堆大小5G，最大堆大小10G，最大元空间大小32m，类路径当前目录，运行T.class文件

java -Xms5G -Xmx10G -XX:MaxMetaspaceSize=32m -cp . T

在默认情况下，新生代占整个堆空间的1/3，老年代占整个堆空间的2/3。这里最大10G，也就是说老年代大小为10*(2/3)=6.666666 显示0.667G，新生代大小10-0.667=3.333。可以发现伊甸园区显示的最大是3.332G，Eden、S0、S1的加起来内存超过了3.33G，这跟我们知道的8:1:1不一致，而且大于了新生代总的内存，针对这个也做了一下验证，可以看后面。
参数介绍图：

多做几次操作之后，S0、S1当前可用内存会不一致。一般来说都是一样的

多加入一些对象到Eden区，然后等待晋升到Old老年代，可以发现，当Old满了之后，Eden区还有空间，继续塞入对象后报了OOM堆溢出错误。

为了验证新生代内存占比的问题，改一下参数启动，这次加入-Xmn5g给新生代配置5G，Eden和S0、S1的比例配置为8:1:1。正常来说，Eden区应该是最大占用5*0.8=4G，S0、S1最大各占用0.5G也就是512M，两个幸存者区最大都是没有问题的。Eden区最大比实际能给的多了1G。
为了验证，一直往Eden区加入对象，经过多次塞入对象后实际使用内存达到了4G，和当前可用内存一致后，没有进行扩容操作，反而后续对象都直接加入到了Old老年代。所以说，对于新生代来说，Eden区最大可用内存显示的是整个新生代的内存大小，并不是Eden区自身允许使用的最大内存。

java -Xms5G -Xmx10G -XX:MaxMetaspaceSize=32m -Xmn5g -XX:SurvivorRatio=8 -cp . T

在Graphs区域几个内存区域的图里面，还可以单击右键，勾选Show Reserved Space（显示保留空间），勾选之后，y轴就会从当前可用内存变成最大可用内存。

Histogram区域参数介绍

如果用上面的启动脚本启动项目，会显示不支持当前JVM（Not supported for this VJM.），所以需要改一下启动脚本。这里相比前面多了-XX:+UseG1GC，代表使用G1垃圾收集器，配置了这个参数之后，有些参数是会失效的，具体可以搜一下或者自己验证一下。然后还加上了一个-XX:MaxTenuringThreshold=10代表最大晋升阈值为10，默认是15。如果设置超过15的值会报错无法启动的。

java -Xms5G -Xmx10G -XX:+UseG1GC -XX:MaxTenuringThreshold=10 -cp . T

使用G1垃圾收集器的GC界面截图：

参数介绍图：

上面的参数除了Desired Survivor Size外都挺容易理解的。想深入了解这个参数可以参考其他人的文章：关于gc日志中Desired Survivor的疑问和对象晋升老年代的小结。也可以自己配置一个-XX:TargetSurvivorRatio（默认50，也就是50%）来测试一下。
下面是文心一言对-XX:TargetSurvivorRatio的解释：

定义：-XX:TargetSurvivorRatio 是一个JVM参数，用于设置Survivor区的目标使用率。
用途：该参数帮助JVM在每次Minor GC（年轻代垃圾收集）后，根据Survivor区的实际使用情况和目标使用率来调整对象的晋升策略。如果Survivor区中的对象大小超过了根据目标使用率计算出的期望大小，JVM可能会降低Tenuring Threshold（晋升阈值），以便将更多对象提前晋升到老年代，从而释放Survivor区的空间。