單純從 JVM 的功能考慮，并不需要新生代，完全可以針對整個堆進(jìn)行操作。新生代存在的唯一理由是優(yōu)化垃圾回收 (GC) 的性能。更具體說，把堆劃分為新生代和老年代有 2 個好處：簡化了新對象的分配 (只在新生代分配內(nèi)存)，可以更有效的清除不再需要的對象 (即死對象)(新生代和老年代使用不同的 GC 算法)

通過廣泛研究面向?qū)ο髮崿F(xiàn)的應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)一個共同特點：很多對象的生存時間都很短。同時研究發(fā)現(xiàn)，新生對象很少引用生存時間長的對象。結(jié)合這 2 個特點，很明顯 GC 會頻繁訪問新生對象，例如在堆中一個單獨的區(qū)域，稱之為新生代。在新生代中，GC 可以快速標(biāo)記回收” 死對象”，而不需要掃描整個 Heap 中的存活一段時間的” 老對象”。

SUN/Oracle 的 HotSpot JVM 又把新生代進(jìn)一步劃分為 3 個區(qū)域：一個相對大點的區(qū)域，稱為“伊甸園區(qū) (Eden)”；兩個相對小點的區(qū)域稱為“From 幸存區(qū) (survivor)” 和“To 幸存區(qū) (survivor)”。按照規(guī)定，新對象會首先分配在 Eden 中 (如果新對象過大，會直接分配在老年代中)。在 GC 中，Eden 中的對象會被移動到 survivor 中，直至對象滿足一定的年紀(jì) (定義為熬過 GC 的次數(shù))，會被移動到老年代。

基于大多數(shù)新生對象都會在 GC 中被收回的假設(shè)。新生代的 GC 使用復(fù)制算法。在 GC 前 To 幸存區(qū) (survivor) 保持清空，對象保存在 Eden 和 From 幸存區(qū) (survivor) 中，GC 運行時，Eden 中的幸存對象被復(fù)制到 To 幸存區(qū) (survivor)。針對 From 幸存區(qū) (survivor) 中的幸存對象，會考慮對象年齡，如果年齡沒達(dá)到閥值 (tenuring threshold)，對象會被復(fù)制到 To 幸存區(qū) (survivor)。如果達(dá)到閥值對象被復(fù)制到老年代。復(fù)制階段完成后，Eden 和 From 幸存區(qū)中只保存死對象，可以視為清空。如果在復(fù)制過程中 To 幸存區(qū)被填滿了，剩余的對象會被復(fù)制到老年代中。最后 From 幸存區(qū)和 To 幸存區(qū)會調(diào)換下名字，在下次 GC 時，To 幸存區(qū)會成為 From 幸存區(qū)。

http://wiki.jikexueyuan.com/project/jvm-parameter/images/1.png" alt="" />

https://blog.codecentric.de/files/2011/08/young_gc.png

上圖演示 GC 過程，黃色表示死對象，綠色表示剩余空間，紅色表示幸存對象

總結(jié)一下，對象一般出生在 Eden 區(qū)，年輕代 GC 過程中，對象在 2 個幸存區(qū)之間移動，如果對象存活到適當(dāng)?shù)哪挲g，會被移動到老年代。當(dāng)對象在老年代死亡時，就需要更高級別的 GC，更重量級的 GC 算法 (復(fù)制算法不適用于老年代，因為沒有多余的空間用于復(fù)制)

現(xiàn)在應(yīng)該能理解為什么新生代大小非常重要了 (譯者，有另外一種說法：新生代大小并不重要，影響 GC 的因素主要是幸存對象的數(shù)量)，如果新生代過小，會導(dǎo)致新生對象很快就晉升到老年代中，在老年代中對象很難被回收。如果新生代過大，會發(fā)生過多的復(fù)制過程。我們需要找到一個合適大小，不幸的是，要想獲得一個合適的大小，只能通過不斷的測試調(diào)優(yōu)。這就需要 JVM 參數(shù)了

-XX:NewSize and -XX:MaxNewSize

就像可以通過參數(shù) (-Xms and -Xmx) 指定堆大小一樣，可以通過參數(shù)指定新生代大小。設(shè)置 XX:MaxNewSize 參數(shù)時，應(yīng)該考慮到新生代只是整個堆的一部分，新生代設(shè)置的越大，老年代區(qū)域就會減少。一般不允許新生代比老年代還大，因為要考慮 GC 時最壞情況，所有對象都晉升到老年代。(譯者: 會發(fā)生 OOM 錯誤) -XX:MaxNewSize 最大可以設(shè)置為 - Xmx/2。

考慮性能，一般會通過參數(shù) -XX:NewSize 設(shè)置新生代初始大小。如果知道新生代初始分配的對象大小 (經(jīng)過監(jiān)控)，這樣設(shè)置會有幫助，可以節(jié)省新生代自動擴(kuò)展的消耗。

-XX:NewRatio

可以設(shè)置新生代和老年代的相對大小。這種方式的優(yōu)點是新生代大小會隨著整個堆大小動態(tài)擴(kuò)展。參數(shù) -XX:NewRatio 設(shè)置老年代與新生代的比例。例如 -XX:NewRatio=3 指定老年代 / 新生代為 3/1。老年代占堆大小的 3/4，新生代占 1/4 。

如果針對新生代，同時定義絕對值和相對值，絕對值將起作用。下面例子：

$ java -XX:NewSize=32m -XX:MaxNewSize=512m -XX:NewRatio=3 MyApp

以上設(shè)置，JVM 會嘗試為新生代分配四分之一的堆大小，但不會小于 32MB 或大于 521MB

在設(shè)置新生代大小問題上，使用絕對值還是相對值，不存在通用準(zhǔn)則。如果了解應(yīng)用的內(nèi)存使用情況，設(shè)置固定大小的堆和新生代更有利，當(dāng)然也可以設(shè)置相對值。如果對應(yīng)用的內(nèi)存使用一無所知，正確的做法是不要設(shè)置任何參數(shù)，如果應(yīng)用運行良好。很好，我們不用做任何額外動作。如果遇到性能或 OutOfMemoryErrors，在調(diào)優(yōu)之前，首先需要進(jìn)行一系列有目的的監(jiān)控測試，縮小問題的根源。

-XX:SurvivorRatio

參數(shù) -XX:SurvivorRatio 與 -XX:NewRatio 類似，作用于新生代內(nèi)部區(qū)域。-XX:SurvivorRatio 指定伊甸園區(qū) (Eden) 與幸存區(qū)大小比例。例如， -XX:SurvivorRatio=10 表示伊甸園區(qū) (Eden) 是幸存區(qū) To 大小的 10 倍 (也是幸存區(qū) From 的 10 倍)。所以，伊甸園區(qū) (Eden) 占新生代大小的 10/12，幸存區(qū) From 和幸存區(qū) To 每個占新生代的 1/12 。注意，兩個幸存區(qū)永遠(yuǎn)是一樣大的。

設(shè)定幸存區(qū)大小有什么作用? 假設(shè)幸存區(qū)相對伊甸園區(qū) (Eden) 太小，相應(yīng)新生對象的伊甸園區(qū) (Eden) 永遠(yuǎn)很大空間，我們當(dāng)然希望，如果這些對象在 GC 時全部被回收，伊甸園區(qū) (Eden) 被清空，一切正常。然而，如果有一部分對象在 GC 中幸存下來，幸存區(qū)只有很少空間容納這些對象。結(jié)果大部分幸存對象在一次 GC 后，就會被轉(zhuǎn)移到老年代，這并不是我們希望的。考慮相反情況，假設(shè)幸存區(qū)相對伊甸園區(qū) (Eden) 太大，當(dāng)然有足夠的空間，容納 GC 后的幸存對象。但是過小的伊甸園區(qū) (Eden)，意味著空間將越快耗盡，增加新生代 GC 次數(shù)，這是不可接受的。

總之，我們希望最小化短命對象晉升到老年代的數(shù)量，同時也希望最小化新生代 GC 的次數(shù)和持續(xù)時間。我們需要找到針對當(dāng)前應(yīng)用的折中方案，尋找適合方案的起點是了解當(dāng)前應(yīng)用中對象的年齡分布情況。

-XX:+PrintTenuringDistribution

參數(shù) -XX:+PrintTenuringDistribution 指定 JVM 在每次新生代 GC 時，輸出幸存區(qū)中對象的年齡分布。例如:

Desired survivor size 75497472 bytes， new threshold 15 (max 15)

age 1: 19321624 bytes， 19321624 total
age 2: 79376 bytes， 19401000 total
age 3: 2904256 bytes， 22305256 total

第一行說明幸存區(qū) To 大小為 75 MB。也有關(guān)于老年代閥值 (tenuring threshold) 的信息，老年代閥值，意思是對象從新生代移動到老年代之前，經(jīng)過幾次 GC(即，對象晉升前的最大年齡)。上例中，老年代閥值為 15，最大也是 15。

之后行表示，對于小于老年代閥值的每一個對象年齡，本年齡中對象所占字節(jié) (如果當(dāng)前年齡沒有對象，這一行會忽略)。上例中，一次 GC 后幸存對象大約 19 MB，兩次 GC 后幸存對象大約 79 KB，三次 GC 后幸存對象大約 3 MB 。每行結(jié)尾，顯示直到本年齡全部對象大小。所以，最后一行的 total 表示幸存區(qū) To 總共被占用 22 MB 。幸存區(qū) To 總大小為 75 MB ，當(dāng)前老年代閥值為 15，可以斷定在本次 GC 中，沒有對象會移動到老年代?，F(xiàn)在假設(shè)下一次 GC 輸出為：

Desired survivor size 75497472 bytes， new threshold 2 (max 15)

age 1: 68407384 bytes， 68407384 total
age 2: 12494576 bytes， 80901960 total
age 3: 79376 bytes， 80981336 total
age 4: 2904256 bytes， 83885592 total

對比前一次老年代分布。明顯的，年齡 2 和年齡 3 的對象還保持在幸存區(qū)中，因為我們看到年齡 3 和 4 的對象大小與前一次年齡 2 和 3 的相同。同時發(fā)現(xiàn)幸存區(qū)中，有一部分對象已經(jīng)被回收，因為本次年齡 2 的對象大小為 12MB ，而前一次年齡 1 的對象大小為 19 MB。最后可以看到最近的 GC 中，有 68 MB 新對象，從伊甸園區(qū)移動到幸存區(qū)。

注意，本次 GC 幸存區(qū)占用總大小 84 MB - 大于 75 MB。結(jié)果， JVM 把老年代閥值從 15 降低到 2，在下次 GC 時，一部分對象會強(qiáng)制離開幸存區(qū)，這些對象可能會被回收 (如果他們剛好死亡) 或移動到老年代。

-XX:InitialTenuringThreshold， -XX:MaxTenuringThreshold and -XX:TargetSurvivorRatio

參數(shù) -XX:+PrintTenuringDistribution 輸出中的部分值可以通過其它參數(shù)控制。通過 -XX:InitialTenuringThreshold 和 -XX:MaxTenuringThreshold 可以設(shè)定老年代閥值的初始值和最大值。另外，可以通過參數(shù) -XX:TargetSurvivorRatio 設(shè)定幸存區(qū)的目標(biāo)使用率。例如， -XX:MaxTenuringThreshold=10 -XX:TargetSurvivorRatio=90 設(shè)定老年代閥值的上限為 10，幸存區(qū)空間目標(biāo)使用率為 90%。

有多種方式，設(shè)置新生代行為，沒有通用準(zhǔn)則。我們必須清楚以下 2 中情況：

如果從年齡分布中發(fā)現(xiàn)，有很多對象的年齡持續(xù)增長，在到達(dá)老年代閥值之前。這表示 -XX:MaxTenuringThreshold 設(shè)置過大
如果 -XX:MaxTenuringThreshold 的值大于 1，但是很多對象年齡從未大于 1。應(yīng)該看下幸存區(qū)的目標(biāo)使用率。如果幸存區(qū)使用率從未到達(dá)，這表示對象都被 GC 回收，這正是我們想要的。如果幸存區(qū)使用率經(jīng)常達(dá)到，有些年齡超過 1 的對象被移動到老年代中。這種情況，可以嘗試調(diào)整幸存區(qū)大小或目標(biāo)使用率。

-XX:+NeverTenure and -XX:+AlwaysTenure

最后，我們介紹 2 個頗為少見的參數(shù)，對應(yīng) 2 種極端的新生代 GC 情況。設(shè)置參數(shù) -XX:+NeverTenure，對象永遠(yuǎn)不會晉升到老年代。當(dāng)我們確定不需要老年代時，可以這樣設(shè)置。這樣設(shè)置風(fēng)險很大，并且會浪費至少一半的堆內(nèi)存。相反設(shè)置參數(shù) -XX:+AlwaysTenure，表示沒有幸存區(qū)，所有對象在第一次 GC 時，會晉升到老年代。

沒有合理的場景使用這個參數(shù)。可以在測試環(huán)境中，看下這樣設(shè)置會發(fā)生什么有趣的事。但是并不推薦使用這些參數(shù)。

結(jié)論適當(dāng)?shù)呐渲眯律浅Ｖ匾邢喈?dāng)多的參數(shù)可以設(shè)置新生代。然而，單獨調(diào)整新生代，而不考慮老年代是不可能優(yōu)化成功的。當(dāng)調(diào)整堆和 GC 設(shè)置時，我們總是應(yīng)該同時考慮新生代和老年代。

在本系列的下面 2 部分，我們將討論 HotSpot JVM 中老年代 GC 策略，我們會學(xué)習(xí) “吞吐量 GC 收集器” 和 “并發(fā)低延遲 GC 收集器”，也會了解收集器的基本準(zhǔn)則，算法和調(diào)整參數(shù)。