JVM之G1收集器

Garbage-First，面向服务端的垃圾收集器。

• 并行与并发：充分利用多核环境减少停顿时间，
• 分代收集：不需要配合其它收集器
• 空间整合：整体上看属于标记整理算法，局部（region之间）数据复制算法，运作期间不会产生空间碎片
• 停顿可预测，建立可以预测的停顿时间模型。

内存管理：

• 将整个java堆划分为多个大小形同的区域region，新生代和老年代都是region的集合。可以有计划的避免在全区域内进行垃圾收集。
• 回收方式：跟踪每一个region里面的垃圾堆积的价值大小（回收所得的空间大小以及所需耗费时间的经验值），维护一个优先列表，每次根据允许的回收时间，优先回收价值最大的region（GI名字由来），
• region之间的引用，新生代和老年带之间的引用根据remebered set来避免全盘扫描，每一个region都维护一个remebered set，
• 初始标记-》并发标记-》最终标记-》筛选回收，类CMS

Gabage First: G1 

 

allocation failture，当收集垃圾，从一个区域复制数据到另一个区域时，找不到可用区域时，会引发allocation failture，进而引起full gc （stop the world）

 

float garbage：snapshot-at-the-begining(SATB) 标记存活对象（并发标记开始之前处于存活状态的对象）

 

G1: https://www.oracle.com/technetwork/tutorials/tutorials-1876574.html

 

G1: gc暂停时间及吞吐量的

 

CMS替代者，

 

压缩（高效）整理收集器，

 

使用等值大小的region作为基本管理单元，极大减少浮动垃圾

 

垃圾回收时间的可预测性更高。允许自定义

 

传统：

G1:

等大小的region被赋予不同的角色功能。增加了灵活性。

 

==》全局并发标记

 

==》首先收集垃圾比较少的region，释放大量空间

 

==》在垃圾比较多的的region，执行垃圾收集，压缩。

 

G1使用可预测暂停模型，来满足用户设置的目标。

 

G1一边压缩收集垃圾，一边释放空间，多线程并行执行（stop the world），减少暂停时间。

 

区别于CMS的不压缩，ParallelOld的全局压缩，

 

G1不是实时垃圾回收器，尽可能的实现定义的目标。G1根据以往的收集经验，对在用户设定的暂停时间内能够收集多少region做出估计。模型相对准确，据此判断哪些，多少region需要被收集。

 

并发标记 + 并行收集

 

Full GC是单线程的，会stop the world

 

Remember Set（RSet）：每一个region一个RSet，标记region中的对象引用，空间占用不超过5%.

 

Collection Set（CSet）：需要被收集的region集合，CSet中的活跃数据将会被evalucated（copied/moved），可能包含eden，surrior，old，占用空间不超过1%

 

 

应用：

 

大堆（6左右，>=）运行，低GC延迟（<=0.5s）要求，

 

GC频繁；收集或者压缩时间长；收集对象年龄差异大。

 

 

区别：

 

CMS：老年代收集；通过并发收集减少暂停时间，通常来说，并发低延迟的收集器都不移动和压缩活跃数据；通过扩大堆大小来处理碎片化问题。

 

初始标记：对于青年代可达的老年代对象标记；暂停

 

并发标记：贯穿整个老年代，标记活跃对象。基于GC Roots

 

重新标记：检查并发标记阶段漏掉的对象。暂停

 

并发清理：清理收集非活跃对象（合并）

 

重置：清理数据结构，以备下次收集。

 

1：CMS管理下的堆结构

2：年轻代 eden survivor1 survivor2，老年代的对象分配位置后，不再移动。

3：对象从eden，一个survivor复制到另一个survivor，达到收集年龄阈值的，晋升到老年代。

4：yong gc

5：老年代CMS收集：初始标记，重新标记 stop the world

6：CMS并发清理

 

G1:  XX:G1HeapRegionSize

 

年轻代G1收集：

 

1: G1结构：G1将heap划分为多个（2000左右）大小相等的region进行管理。region大小（1～32M）由jvm启动时决定

2：不同region被映射为逻辑上的不同功能区域，不同区域region不需要连续。活跃数据在不同region复制和移动，region并行收集

3：年轻代收集， STW，eden survivor大小根据存储的统计信息进行计算设置（为下一次收集使用），

heap划分为多个region管理；yong区域，不连续，易于改变大小；引发暂停；多线程并行收集；复制或升级。

 

老年代G1收集：

Phase	Description
(1) Initial Mark  (Stop the World Event)	This is a stop the world event. With G1, it is piggybacked on a normal young GC. Mark survivor regions (root regions) which may have references to objects in old generation.
(2) Root Region Scanning	Scan survivor regions for references into the old generation. This happens while the application continues to run. The phase must be completed before a young GC can occur.
(3) Concurrent Marking	Find live objects over the entire heap. This happens while the application is running. This phase can be interrupted by young generation garbage collections.
(4) Remark (Stop the World Event)	Completes the marking of live object in the heap. Uses an algorithm called snapshot-at-the-beginning (SATB) which is much faster than what was used in the CMS collector.
(5) Cleanup (Stop the World Event and Concurrent)	Performs accounting on live objects and completely free regions. (Stop the world) Scrubs the Remembered Sets. (Stop the world) Reset the empty regions and return them to the free list. (Concurrent)
(*) Copying (Stop the World Event)	These are the stop the world pauses to evacuate or copy live objects to new unused regions. This can be done with young generation regions which are logged as [GC pause (young)]. Or both young and old generation regions which are logged as [GC Pause (mixed)].

 

1：初始标记，STW。基于yong GC，标记survivor中可能引用老年代对象的对象，作为Root Region，并扫描

 

2：并发标记：贯穿整个堆内存，标记活跃对象，并立即清除，同时收集活跃对象统计信息。

3：重新标记：使用snapshot-at-the-beginning（SATB），移除，回收标记的空region。STW

   

4：清理/复制，G1选择最不活跃的region，以便最快收集。这些区域可以和yong GC同时收集，STW

 

清理：统计活跃对象，活跃区域（STW）=》清理RSet（STW）=》重置空的region=》归还到free list（并发）。

 

复制：移动活跃对象到未应用的区域（STW)

 

 

yong gc和old gc同时发生。

 

-XX:+UseG1GC

 

java -Xmx50m -Xms50m -XX:+UseG1GC -XX:MaxGCPauseMillis=200

 

-XX:MaxGCPauseMillis=200：

 

-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent=45：触发GC heap使用百分比。

 

最佳实践：

 

不要设置年轻代大小 --Xmn；G1自动调整

 

XX:MaxGCPauseMillis：设置为能够满足90%请求的时间值。

 

Evacuation Failure：没有足够的空间。

 

解决：

 

增大-XX:G1ReservePercent; 预留座位假的堆上限百分比，默认10

 

增大-XX:ConcGCThreads 并发收集线程数，不同jvm，默认值不同

 

提前mark

Option and Default Value	Description
-XX:+UseG1GC	Use the Garbage First (G1) Collector：启用G1收集器
-XX:MaxGCPauseMillis=n	Sets a target for the maximum GC pause time. This is a soft goal, and the JVM will make its best effort to achieve it.：目标GC暂停时间，尽可能目标
-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent=n	Percentage of the (entire) heap occupancy to start a concurrent GC cycle. It is used by GCs that trigger a concurrent GC cycle based on the occupancy of the entire heap, not just one of the generations (e.g., G1). A value of 0 denotes 'do constant GC cycles'. The default value is 45.：触发GC 堆使用比例，整个堆的占用比例，而不是某个分代区域，0意味着频繁收集，默认为45
-XX:NewRatio=n	Ratio of new/old generation sizes. The default value is 2.：年轻代/老年代比例 默认为2
-XX:SurvivorRatio=n	Ratio of eden/survivor space size. The default value is 8.：eden/survivor比例，默认为8，即 8 1 1
-XX:MaxTenuringThreshold=n	Maximum value for tenuring threshold. The default value is 15.：对象晋升老年代年龄阈值，默认15
-XX:ParallelGCThreads=n	Sets the number of threads used during parallel phases of the garbage collectors. The default value varies with the platform on which the JVM is running.：并行收集线程数
-XX:ConcGCThreads=n	Number of threads concurrent garbage collectors will use. The default value varies with the platform on which the JVM is running.：并发收集线程数
-XX:G1ReservePercent=n	Sets the amount of heap that is reserved as a false ceiling to reduce the possibility of promotion failure. The default value is 10.：预留座位假的堆上限百分比，默认10
-XX:G1HeapRegionSize=n	With G1 the Java heap is subdivided into uniformly sized regions. This sets the size of the individual sub-divisions. The default value of this parameter is determined ergonomically based upon heap size. The minimum value is 1Mb and the maximum value is 32Mb.：G1分割堆为等大小的region，region大小默认由jvm根据效能设置，1~32M