[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 垃圾整理器实现
    • Serial Collector(串型整理器)

      使用场景,大多数服务器是单核CPU。

      适用整理场景:1. 新生代整理(Young Generation Collection)2. 老年代整理(Old Generation Collection)

    • Parallel Collector(并行整理器)

      又叫吞吐量整理器(throughput collector)应用于多核系统。

      适用整理场景:1. 新生代整理是并行正确处理。2. 老年代整理和Serial Collector一样。

    • Parallel Compacting Collector(并行压缩整理器)

      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他不知道们,这些 整理器和上另八个多 并行整理器唯一的不同是在老年代使用了新的算法。

      适用整理场景:1. 新生代整理(Young Generation Collector) 和Parallel Collector 相同;2. 老年代整理(Old Generation Collector)

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

    > Young generation collections 通常不不造成长时间停顿,然而old generation collections却是是造成长时间停顿的,真是它不长突然出现,不怎么是在大的heaps回收被涉及到的后来。为了正确处理这些 问题图片图片,HotSpot JVM 引入了另八个多 叫做 concurrent mark-sweep(CMS) collector,通常也被称为低延时整理器low-latency collector.

    > 适用场景: 仅适用于老年代,新生代正确处理法律措施和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整理器的长久替代物。

    它是为了平衡 延时和吞吐量之间的一种生活最优关系。

    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(服务端垃圾整理器-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(区域大小并能1、2、4、8、16和32M),G1的新生代和老年代有的是另八个多 不不连续的区域集合,每另八个多 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,在某另八个多 时间节点,否则 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,否则 注销应用分配给的空间。

    大多数清况 下,GC的操作同一时间只会在另八个多 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,超大对象是指哪几种空间大小 >=1/2 个区域空间的对象.超大对象有后来会被以下特殊法律措施正确处理:
    • 每个超大对象在老年代区域中的连续区域分配。对象分配起开始在连续区域中的首个成员,否则 连续区域中的最后另八个多 区域发生剩余空间一句话,没办法 该空间将遗弃分配的否则 ,直到其关联的超大对象被完整版回收
    • 超大对象的回收通常仅在Cleanup停顿中的Marking开始后、否则 在Full GC时。
    • 超大对象的分配否则 造成垃圾整理停顿过早地发生(主要不是则 空间浪费。)
    • 超大对象绝不不发生移动,即使在没办法 Full GC的清况 下

  • 回收周期
    • Young-only

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

      该阶段开开始Young-only的 整理 动作,也要是下图中的浅紫色小球,每另八个多 小球有的是一次整理动作,也要是提升对象到老年代。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整理(浅紫色大球),而非常规的Young-only(浅紫色小球)整理。

      • Initial Mark

        此类整理开开始标记过程,附带另八个多 常规的Young-only整理,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。当标记过程未开始时,常规的Young-only 整理否则 否则 发生,等到标记完成时,将伴随着另八个多 特殊的Stop-The-World停顿,RemarkCleanUp.
      • Remark 停顿

        否则 在Initial Mark标记过程中,否则 它是并发执行,有否则 会发生Young-only整理,造成标记数据有误差,否则 还要重新标记一次,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停顿阶段更新实物的数据价值形式

      • Cleanup 停顿

        该停顿同样将完整版的回收空闲区域,否则 决定Space-reclamation阶段不是还要继续跟踪,否则 继续跟随一句话,Young-only阶段的完成仅仅做Young-only整理动作。
    • Space-reclamation

      Space-reclamation(空间回收/复用)阶段是回收老年代空间,共同正确处理新生代。

      这些 阶段由多个混合的整理动作组成,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。否则 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种过程是循环往复整理。

      G1指令细节

      初始空间占用

      Initiating Heap Occupancy Percent(IHOP): Initial Mark 整理触发的阈值,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垃圾整理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 整理分另八个多 阶段Young-onlySpace-reclamation