[JVM 相关] Java 新型垃圾回收器(Garbage First,G1)

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回顾传统垃圾回收器

  • HotSpot 垃圾挂接器实现
    • Serial Collector(串型挂接器)

      使用场景,大多数服务器是单核CPU。

      适用挂接场景:1. 新生代挂接(Young Generation Collection)2. 老年代挂接(Old Generation Collection)

    • Parallel Collector(并行挂接器)

      又叫吞吐量挂接器(throughput collector)应用于多核系统。

      适用挂接场景:1. 新生代挂接是并行外理。2. 老年代挂接和Serial Collector一样。

    • Parallel Compacting Collector(并行压缩挂接器)

      The parallel compacting collector was introduced in J2SE 5.0 update 6. The difference between it and the parallel collector is that it uses a new algorithm for old generation garbage collection.

      Note : Eventually, the parallel compacting collector will replace the parallel collector.

      上述文字中斜体文字我而是 知道们,这人 挂接器和上有一三个小 并行挂接器唯一的不同是在老年代使用了新的算法。

      适用挂接场景:1. 新生代挂接(Young Generation Collector) 和Parallel Collector 相同;2. 老年代挂接(Old Generation Collector)

  • Concurrent Mark-Sweep (CMS) Collector (并发标记清除)

    > Young generation collections 通常不要再造成长时间停顿,然而old generation collections却是是造成长时间停顿的,我虽然它不长突然出现,不怎么是在大的heaps回收被涉及到的事先。为了外理这人 那些的大问题,HotSpot JVM 引入了有一三个小 叫做 concurrent mark-sweep(CMS) collector,通常也被称为低延时挂接器low-latency collector.

    > 适用场景: 仅适用于老年代,新生代外理最好的土办法和Parallel Collector相同。

    G1目标

    G1 is planned as the long term replacement for the Concurrent Mark-Sweep Collector. 计划将G1作为CMS挂接器的长久替代物。

    它是为了平衡 延时和吞吐量之间的五种最优关系。

    G1实现原理

    基本属性
    和CMS的相同点
  • CMS Replacement(CMS替代物)
  • Server 'Style' Garbage Collector(服务端垃圾挂接器-内存,核数区别)
  • Parallel 并行
  • Concurrent 并发
  • Generational 分代

    和CMS的主要区别
  • Good Throughput 良好的吞吐量
  • Compacting 压缩
  • Improved ease-of-use 提升了易用性(更多的JVM参数可用)
  • Predictable(though not hard real-time) 可预估的,非绝对实时。

    基本概念
  • G1 堆布局

    G1将堆分成若干固定大小的Region/区域(区域大小只有1、2、4、8、16和32M),G1的新生代和老年代全是有一三个小 不要再连续的区域集合,每有一三个小 区域独立进行内存的分配和回收,区域是内存管理的基本单元,在某有一三个小 时间节点,而是是空闲的,当内存被请求时,内存管理器将空闲的Region分配到某个分代,而是撤除应用分配给的空间。

    大多数清况 下,GC的操作同一时间只会在有一三个小 区域进行。

  • Region 分布

    超大对象(Humongous Objects)

    下图中跨区域的灰色模块即代表了超大对象,超大对象是指那些空间大小 >=1/2 个区域空间的对象.超大对象有以总要被以下特殊最好的土办法外理:
    • 每个超大对象在老年代区域中的连续区域分配。对象分配起开始了在连续区域中的首个成员,而是连续区域中的最后有一三个小 区域居于剩余空间说说,这麼该空间将抛下分配的而是,直到其关联的超大对象被完全回收
    • 超大对象的回收通常仅在Cleanup停顿中的Marking开始了后、而是在Full GC时。
    • 超大对象的分配而是造成垃圾挂接停顿过早地居于(主而是 而是空间浪费。)
    • 超大对象绝不要再居于移动,即使在这麼Full GC的清况 下

  • 回收周期
    • Young-only

      Young-only 阶段的垃圾 挂接 时逐渐地将老年代的对象填充到当前可用的内存。即将都可以提升的新生代对象提升到老年代。

      该阶段开始了于Young-only的 挂接 动作,也而是 下图中的蓝色小球,每有一三个小 小球全是一次挂接动作,也而是 提升对象到老年代。Young-only 与Space-reclamation 过渡实际上是开始了于老年代空间 *占用* 达到某个阈值,即Heap初始化占用阈值。此时,G1将调度Initial Mark的Young-only挂接(蓝色大球),而非常规的Young-only(蓝色小球)挂接。

      • Initial Mark

        此类挂接开始了于标记过程,附蕴藏 一三个小 常规的Young-only挂接,并发标记决定所有在老年代区域中可达的存活对象不是要遗留到Space-reclamation 阶段。当标记过程未开始了时,常规的Young-only 挂接而是而是居于,等到标记完成时,将伴随着有一三个小 特殊的Stop-The-World停顿,RemarkCleanUp.
      • Remark 停顿

        而是在Initial Mark标记过程中,而是它是并发执行,有而是会居于Young-only挂接,造成标记数据有误差,而是时要重新标记一次,该过程为串行执行,会造成Stop-The-World.

        在Remark 和Cleanup之间,G1将并发地计算出一份对象存活性总结报告,它将在Cleanup停顿阶段更新內部的数据特征

      • Cleanup 停顿

        该停顿同样将完全的回收空闲区域,而是决定Space-reclamation阶段不是时要继续跟踪,而是继续跟随说说,Young-only阶段的完成仅仅做Young-only挂接动作。
    • Space-reclamation

      Space-reclamation(空间回收/复用)阶段是回收老年代空间,一块儿外理新生代。

      这人 阶段由多个混合的挂接动作组成,不仅蕴藏 新生代区域,一块儿也会排除老年代区域的存活对象,当G1发觉依然无法满足空闲的空间请求时,G1会终止本阶段。而是应用消耗完内存,G1将执行Stop-The-World的全堆压缩(Full GC)。

      如下图所示:



      2种过程是循环往复挂接。

      G1指令细节

      初始空间占用

      Initiating Heap Occupancy Percent(IHOP): Initial Mark 挂接触发的阈值,为老年代空间定义Heap占用的百分比。

      JVM 设置参数:-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent

      默认清况 下,根据标记时间以及老年代在标记周期中的内存分配,G1垃圾挂接器将自动抉择理想的IHOP的值。

      JVM 失效参数:-XX:-G1UseAdaptiveIHOP

      修改区域空间大小

      -XX:G1HeapRegionSize

      G1 Vs. 传统垃圾回收器

  • G1 不区分新/老生代,只区分Region
  • G1 挂接分有一三个小 阶段Young-onlySpace-reclamation