[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 垃圾分派器实现
    • Serial Collector(串型分派器)

      使用场景,大多数服务器是单核CPU。

      适用分派场景:1. 新生代分派(Young Generation Collection)2. 老年代分派(Old Generation Collection)

    • Parallel Collector(并行分派器)

      又叫吞吐量分派器(throughput collector)应用于多核系统。

      适用分派场景:1. 新生代分派是并行避免。2. 老年代分派和Serial Collector一样。

    • Parallel Compacting Collector(并行压缩分派器)

      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真不知道们,很多分派器和上有另有八个并行分派器唯一的不同是在老年代使用了新的算法。

      适用分派场景:1. 新生代分派(Young Generation Collector) 和Parallel Collector 相同;2. 老年代分派(Old Generation Collector)

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

    > Young generation collections 通常不要造成长时间停顿,然而old generation collections却是是造成长时间停顿的,随便说说它不长出显,有点儿是在大的heaps回收被涉及到的事先。为了避免很多问题图片,HotSpot JVM 引入了有另有八个叫做 concurrent mark-sweep(CMS) collector,通常也被称为低延时分派器low-latency collector.

    > 适用场景: 仅适用于老年代,新生代避免最好的法律法律依据和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分派器的长久替代物。

    它是为了平衡 延时和吞吐量之间的有一种最优关系。

    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(服务端垃圾分派器-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(区域大小只能1、2、4、8、16和32M),G1的新生代和老年代是是否是是有另有八个不要连续的区域集合,每有另有八个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,在某有另有八个时间节点,可能是空闲的,当内存被请求时,内存管理器将空闲的Region分配到某个分代,有之前 取消应用分配给的空间。

    大多数情况表下,GC的操作同一时间只会在有另有八个区域进行。

  • 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,超大对象是指哪此空间大小 >=1/2 个区域空间的对象.超大对象有之一定会被以下特殊最好的法律法律依据避免:
    • 每个超大对象在老年代区域中的连续区域分配。对象分配起开始在连续区域中的首个成员,可能连续区域中的最后有另有八个区域指在剩余空间得话,没法该空间将被抛弃分配的可能,直到其关联的超大对象被完正回收
    • 超大对象的回收通常仅在Cleanup停顿中的Marking开始后、可能在Full GC时。
    • 超大对象的分配可能造成垃圾分派停顿过早地指在(主有之前 可能空间浪费。)
    • 超大对象绝不要指在移动,即使在没法Full GC的情况表下

  • 回收周期
    • Young-only

      Young-only 阶段的垃圾 分派 时逐渐地将老年代的对象填充到当前可用的内存。即将还不时会 提升的新生代对象提升到老年代。

      该阶段开开始Young-only的 分派 动作,也有之前 下图中的湖蓝色小球,每有另有八个小球是是否是是一次分派动作,也有之前 提升对象到老年代。Young-only 与Space-reclamation 过渡实际上是开开始老年代空间 *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分派(湖蓝色大球),而非常规的Young-only(湖蓝色小球)分派。

      • Initial Mark

        此类分派开开始标记过程,附包含另有八个常规的Young-only分派,并发标记决定所有在老年代区域中可达的存活对象是是是否是是要遗留到Space-reclamation 阶段。当标记过程未开始时,常规的Young-only 分派可能可能指在,等到标记完成时,将伴随着有另有八个特殊的Stop-The-World停顿,RemarkCleanUp.
      • Remark 停顿

        可能在Initial Mark标记过程中,可能它是并发执行,有可能会指在Young-only分派,造成标记数据有误差,有之前 时需重新标记一次,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停顿阶段更新组织组织结构的数据形态

      • Cleanup 停顿

        该停顿同样将完正的回收空闲区域,有之前 决定Space-reclamation阶段是是是否是是时需继续跟踪,可能继续跟随得话,Young-only阶段的完成仅仅做Young-only分派动作。
    • Space-reclamation

      Space-reclamation(空间回收/复用)阶段是回收老年代空间,共同避免新生代。

      很多阶段由多个混合的分派动作组成,不仅包含新生代区域,共同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。可能应用消耗完内存,G1将执行Stop-The-World的全堆压缩(Full GC)。

      如下图所示:



      2种过程是循环往复分派。

      G1指令细节

      初始空间占用

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

      JVM 设置参数:-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent

      默认情况表下,根据标记时间以及老年代在标记周期中的内存分配,G1垃圾分派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 分派分有另有八个阶段Young-onlySpace-reclamation