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一起来学习下,G1垃圾回收算法

一起来学习下,G1垃圾回收算法

作者: 70b39f9dc443 | 来源:发表于2019-08-28 16:00 被阅读0次

    为解决CMS算法产生空间碎片和其它一系列的问题缺陷,HotSpot提供了另外一种垃圾回收策略,G1(Garbage First)算法,通过参数 -XX:+UseG1GC来启用,该算法在JDK 7u4版本被正式推出,官网对此描述如下:

    G1垃圾收集算法主要应用在多CPU大内存的服务中,在满足高吞吐量的同时,竟可能的满足垃圾回收时的暂停时间,该设计主要针对如下应用场景:

    1.垃圾收集线程和应用线程并发执行,和CMS一样

    2.空闲内存压缩时避免冗长的暂停时间

    3.应用需要更多可预测的GC暂停时间

    4.不希望牺牲太多的吞吐性能

    5.不需要很大的Java堆 (翻译的有点虚,多大才算大?)

    堆内存结构

    1、以往的垃圾回收算法,如CMS,使用的堆内存结构如下:

    1.新生代:eden space + 2个survivor

    2.老年代:old space

    3.持久代:1.8之前的perm space

    4.元空间:1.8之后的metaspace

    这些space必须是地址连续的空间。

    2、在G1算法中,采用了另外一种完全不同的方式组织堆内存,堆内存被划分为多个大小相等的内存块(Region),每个Region是逻辑连续的一段内存,结构如下:

    每个Region被标记了E、S、O和H,说明每个Region在运行时都充当了一种角色,其中H是以往算法中没有的,它代表Humongous,这表示这些Region存储的是巨型对象(humongous object,H-obj),当新建对象大小超过Region大小一半时,直接在新的一个或多个连续Region中分配,并标记为H。

    Region

    堆内存中一个Region的大小可以通过-XX:G1HeapRegionSize参数指定,大小区间只能是1M、2M、4M、8M、16M和32M,总之是2的幂次方,如果G1HeapRegionSize为默认值,则在堆初始化时计算Region的实践大小,具体实现如下:

    默认把堆内存按照2048份均分,最后得到一个合理的大小。

    GC模式

    G1中提供了三种模式垃圾回收模式,young gc、mixed gc 和 full gc,在不同的条件下被触发。

    young gc

    发生在年轻代的GC算法,一般对象(除了巨型对象)都是在eden region中分配内存,当所有eden region被耗尽无法申请内存时,就会触发一次young gc,这种触发机制和之前的young gc差不多,执行完一次young gc,活跃对象会被拷贝到survivor region或者晋升到old region中,空闲的region会被放入空闲列表中,等待下次被使用。

    | 参数 | 含义 |

    | :-: | --- |

    | -XX:MaxGCPauseMillis | 设置G1收集过程目标时间,默认值200ms |

    | -XX:G1NewSizePercent | 新生代最小值,默认值5% |

    | -XX:G1MaxNewSizePercent | 新生代最大值,默认值60% |

    mixed gc

    当越来越多的对象晋升到老年代old region时,为了避免堆内存被耗尽,虚拟机会触发一个混合的垃圾收集器,即mixed gc,该算法并不是一个old gc,除了回收整个young region,还会回收一部分的old region,这里需要注意:是一部分老年代,而不是全部老年代,可以选择哪些old region进行收集,从而可以对垃圾回收的耗时时间进行控制。

    那么mixed gc什么时候被触发?

    先回顾一下cms的触发机制,如果添加了以下参数:

    -XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=80

    -XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly

    当老年代的使用率达到80%时,就会触发一次cms gc。

    相对的,mixed gc中也有一个阈值参数-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent,当老年代大小占整个堆大小百分比达到该阈值时,会触发一次mixed gc.

    mixed gc的执行过程有点类似cms,主要分为以下几个步骤:

    1.initial mark: 初始标记过程,整个过程STW,标记了从GC Root可达的对象

    2.concurrent marking: 并发标记过程,整个过程gc collector线程与应用线程可以并行执行,标记出GC Root可达对象衍生出去的存活对象,并收集各个Region的存活对象信息

    3.remark: 最终标记过程,整个过程STW,标记出那些在并发标记过程中遗漏的,或者内部引用发生变化的对象

    4.clean up: 垃圾清除过程,如果发现一个Region中没有存活对象,则把该Region加入到空闲列表中

    full gc

    如果对象内存分配速度过快,mixed gc来不及回收,导致老年代被填满,就会触发一次full gc,G1的full gc算法就是单线程执行的serial old gc,会导致异常长时间的暂停时间,需要进行不断的调优,尽可能的避免full gc.

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