[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 垃圾收集器实现
    • Serial Collector(串型收集器)

      使用场景,大多数服务器是单核CPU。

      适用收集场景:1. 新生代收集(Young Generation Collection)2. 老年代收集(Old Generation Collection)

    • Parallel Collector(并行收集器)

      又叫吞吐量收集器(throughput collector)应用于多核系统。

      适用收集场景:1. 新生代收集是并行处置。2. 老年代收集和Serial Collector一样。

    • Parallel Compacting Collector(并行压缩收集器)

      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告诉亲戚朋友 ,你这名收集器和上另另另四个 并行收集器唯一的不同是在老年代使用了新的算法。

      适用收集场景:1. 新生代收集(Young Generation Collector) 和Parallel Collector 相同;2. 老年代收集(Old Generation Collector)

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

    > Young generation collections 通常不需要造成长时间停顿,然而old generation collections却是是造成长时间停顿的,实在它不长总出 ,不怎么是在大的heaps回收被涉及到的后该。为了处置你这名问题,HotSpot JVM 引入了另另另四个 叫做 concurrent mark-sweep(CMS) collector,通常也被称为低延时收集器low-latency collector.

    > 适用场景: 仅适用于老年代,新生代处置法律法律依据和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收集器的长久替代物。

    它是为了平衡 延时和吞吐量之间的某种最优关系。

    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(服务端垃圾收集器-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的新生代和老年代后该 另另另四个 不需要连续的区域集合,每另另另四个 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,在某另另另四个 时间节点,将会是空闲的,当内存被请求时,内存管理器将空闲的Region分配到某个分代,后该撤出 应用分配给的空间。

    大多数具体情况下,GC的操作同一时间只会在另另另四个 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,超大对象是指有有哪些空间大小 >=1/2 个区域空间的对象.超大对象有后该该被以下特殊法律法律依据处置:
    • 每个超大对象在老年代区域中的连续区域分配。对象分配起始于英语 在连续区域中的首个成员,将会连续区域中的最后另另另四个 区域占据 剩余空间一句话,没有该空间将选择选择离开分配的将会,直到其关联的超大对象被详细回收
    • 超大对象的回收通常仅在Cleanup停顿中的Marking始于英语 后、将会在Full GC时。
    • 超大对象的分配将会造成垃圾收集停顿过早地占据 (主后该将会空间浪费。)
    • 超大对象绝不需要占据 移动,即使在没有Full GC的具体情况下

  • 回收周期
    • Young-only

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

      该阶段始于英语 于Young-only的 收集 动作,也后该下图中的浅紫色小球,每另另另四个 小球后该 一次收集动作,也后该提升对象到老年代。Young-only 与Space-reclamation 过渡实际上是始于英语 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收集(浅紫色大球),而非常规的Young-only(浅紫色小球)收集。

      • Initial Mark

        此类收集始于英语 于标记过程,附带另另另四个 常规的Young-only收集,并发标记决定所有在老年代区域中可达的存活对象否是 要遗留到Space-reclamation 阶段。当标记过程未始于英语 时,常规的Young-only 收集将会将会占据 ,等到标记完成时,将伴随着另另另四个 特殊的Stop-The-World停顿,RemarkCleanUp.
      • Remark 停顿

        将会在Initial Mark标记过程中,将会它是并发执行,有将会会占据 Young-only收集,造成标记数据有误差,后该时要重新标记一次,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停顿阶段更新内控 的数据型态

      • Cleanup 停顿

        该停顿同样将详细的回收空闲区域,后该决定Space-reclamation阶段否是 时要继续跟踪,将会继续跟随一句话,Young-only阶段的完成仅仅做Young-only收集动作。
    • Space-reclamation

      Space-reclamation(空间回收/复用)阶段是回收老年代空间,一块儿处置新生代。

      你这名阶段由多个混合的收集动作组成,不仅所含新生代区域,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。将会应用消耗完内存,G1将执行Stop-The-World的全堆压缩(Full GC)。

      如下图所示:



      2种过程是循环往复收集。

      G1指令细节

      初始空间占用

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

      JVM 设置参数:-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent

      默认具体情况下,根据标记时间以及老年代在标记周期中的内存分配,G1垃圾收集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 收集分另另另四个 阶段Young-onlySpace-reclamation