G1最全知识点
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![G1最全知识点](/upload/InfoBanner/zyjiaocheng/1039/bbcd83e21154470d80442202828c1cae.jpg)
- G1 GC有计划地避免在整个Java 堆中进行全区域的垃圾收集。G1跟踪各个Region 里面的垃圾堆积的价值大小(回收所获得的空间大小以及回收所需时间的经验值),在后台维护一个优先列表,每次根据允许的收集时间,优先回收价值最大的Region。
- 由于这种方式的侧重点在于回收垃圾最大量的区间(Region),所以我们给G1一个名字:垃圾优先(Garbage First) 。
- 并行与并发
- ?并行性: G1在回收期间,可以有多个GC线程同时工作,有效利用多核计算能力。此时用户线程STW
- ?并发性: G1拥有与应用程序交替执行的能力,部分工作可以和应用程序同时执行,因此,一般来说,不会在整个回收阶段发生完全阻塞应用程序的情况
- 分代收集
- ?从分代上看,G1依然属于分代型垃圾回收器,它会区分年轻代和老年代,年轻代依然有Eden区和Survivor区。但从堆的结构上看,它不要求整个Eden区、年轻代或者老年代都是连续的,也不再坚持固定大小和固定数量。
- ?将堆空间分为若干个区域(Region) ,这些区域中包含了逻辑上的年轻代和老年代。
- ?和之前的各类回收器不同,它同时兼顾年轻代和老年代。对比其他回收器,或者工作在年轻代,或者工作在老年代;
- 空间整合
- ?CMS: “标记一清除”算法、内存碎片、若干次Gc后进行一次碎片整理
- ?G1将内存划分为一个个的region。 内存的回收是以region作为基本单位的。Region之间是复制算法。
- 但整体上实际可看作是标记一压缩(Mark一Compact)算法,两种算法都可以避免内存碎片。这种特性有利于程序长时间运行,分配大对象时不会因为无法找到连续内存空间而提前触发下一次GC。尤其是当Java堆非常大的时候,G1的优势更加明显。
- 可预测的停顿时间模型(即:软实时soft real一time): 这是G1相对于CMS的另一大优势,G1除了追求低停顿外,还能建立可预测的停顿时间模型,能让使用者明确指定在一个长度为M毫秒的时间片段内,消耗在垃圾收集上的时间不得超过N毫秒。
- 相较于CMS,G1还不具备全方位、压倒性优势。比如在用户程序运行过程中,G1无论是为了垃圾收集产生的内存占用(Footprint) 还是程序运行时的额外执行负载(overload) 都要比CMS要高。
- 从经验上来说,在小内存应用上CMS的表现大概率会优于G1,而G1在大内存应用,上则发挥其优势。平衡点在6一8GB之间。
- -XX:+UseG1GC 手动指定使用G1收集器执行内存回收任务。
- -XX:G1HeapRegionSize 设置每个Region的大小。值是2的幂,范围是1MB 到32MB之间,目标是根据最小的Java堆大小划分出约2048个区域。默认是堆内存的1/2000。
- -XX:MaxGCPauseMillis 设置期望达到的最大Gc停顿时间指标(JVM会尽力实现,但不保证达到)。默认值是200ms
- -xX:ParallelGCThread 设置sTw.工作线程数的值。最多设置为8
- -XX:ConcGCThreads 设置并发标记的线程数。将n设置为并行垃圾回收线程数(ParallelGCThreads)的1/4左右。
- -XX:InitiatingHeapOccupancyPercent 设置触发并发GC周期的Java堆占用率阈值。超过此值,就触发GC。默认值是45。
- 面向服务端应用,针对具有大内存、多处理器的机器。(在普通大小的堆里表现并不惊喜)
- 最主要的应用是需要低GC延迟,并具有大堆的应用程序提供解决方案;
- 如:在堆大小约6GB或更大时,可预测的暂停时间可以低于0.5秒; ( G1通过每次只清理一部分而不是全部的Region的增量式清理来保证每次GC停顿时间不会过长)。
- 用来替换掉JDK1.5中的CMS收集器; 在下面的情况时,使用G1可能比CMS好:
- HotSpot垃圾收集器里,除了G1以外,其他的垃圾收集器使用内置的JVM线程执行GC(线程优先级低)的多线程操作
- 而G1 GC可以采用应用线程承担后台运行的GC工作,即当JVM的GC线程处理速度慢时,系统会调用应用程序线程帮助加速垃圾回收过程。
- 一个region 有可能属于Eden, Survivor 或者Old/Tenured 内存区域。但是一个region只可能属于一个角色。图中的E表示该region属于Eden内存区域,s表示属于Survivor内存区域,O表示属于Old内存区域。图中空白的表示未使用的内存空间。
- G1垃圾收集器还增加了一种新的内存区域,叫做Humongous内存区域,如图中的H块。主要用于存储大对象,如果超过1. 5个region,就放到H。
- 设置H的原因:对于堆中的大对象,默认直接会被分配到老年代,但是如果它是一个短期存在的大对象,就会对垃圾收集器造成负面影响。为了解决这个问题,G1划分了一个Humongous区,它用来专门存放大对象。如果一个H区装不下一个大对象,那么G1会寻找连续的H区来存储。为了能找到连续的H区,有时候不得不启动Full GC。G1的大多数行为都把H区作为老年代的一部分来看待。
- 白:对象没有被标记到,标记阶段结束后,会被当做垃圾回收掉。
- 灰:对象被标记了,但是它的field还没有被标记或标记完。
- 黑:对象被标记了,且它的所有field也被标记完了。
- 每次Reference类型数据写操作时,都会产生一个Write Barrier(写屏障)暂时中断操作;然后检查将要写入的引用指向的对象是否和该Reference类型数据在不同的Region (其他收集器:检查老年代对象是否引用了新生代对象)。如果不同,通过CardTable把相关引用信息记录到引用指向对象的所在Region对应的Remembered Set中;
- 当进行垃圾收集时,在GC根节点的枚举范围加入Remembered Set;就可以保证不进行全局扫描,也不会有遗漏。
- 字长精度,每条记录精确到机器字长。
- 对象精度,每条记录精确到对象。
- 卡精度,每条记录精确到一块内存区域(最常见)。
- 年轻代GC (Young GC )
- 老年代并发标记过程( Concurrent Marking)
- 混合回收(Mixed GC )
- (如果需要,单线程、独占式、高强度的Full GC还是继续存在的。它针对GC的评估失败提供了一种失败保护机制,即强力回收。)
- JVM启动时,G1 先准备好Eden区,程序在运行过程中不断创建对象到Eden区,当Eden空间耗尽时,G1会启动一次年轻代垃圾回收过程。
- 年轻代垃圾回收只会回收Eden区(主动)和Survivor区(被动)。
- YGC时,首先G1停止应用程序的执行(Stop一The一World),G1创建回收集(Collection Set),回收集是指需要被回收的内存分段的集合,年轻代回收过程的回收集包含年轻代Eden区和Survivor区所有的内存分段。
- 复制算法(S、E-->空闲区相当于To区)(S-->寻找新的空闲区作为老年代)
- 第一阶段,扫描根
- 根是:指static变量指向的对象(类生命周期,方法区引用的对象),正在执行的方法调用链条上的局部变量等(方法生命周期,虚拟机栈引用的对象)。根引用连同RSet记录的外部引用作为扫描存活对象的入口。
- 第二阶段,更新RSet
- dirty card queue: 对于应用程序的引用赋值语句object.field=object,JVM会在之前和之后执行特殊的操作以在dirty card queue中入队一个保存了对象引用信息的card。
- 在年轻代回收的时候, G1会对Dirty Card Queue中所有的card进行处理,以更新RSet,保证RSet实时准确的反映引用关系。
- 那为什么不在引用赋值语句处直接更新RSet呢?这是为了性能的需要,RSet的处理需要线程同步,开销会很大,使用队列性能会好
- 很多。
- 第三阶段,处理RSet。
- 第四阶段,复制对象。
- 第五阶段,处理引用。
- 初始标记阶段:标记从根节点直接可达的对象。这个阶段是STW的,并且会触发一.次年轻代GC。
- 根区域扫描(Root Region Scanning) : G1 GC扫描Survivor区直接可达的老年代区域对象,并标记被引用的对象。这一过程必须在young GC之前完成。
- 并发标记(Concurrent Marking): 在整个堆中进行并发标记(和应用程序并发执行),此过程可能被young GC中断。在并发标记阶段,若发现区域对象中的所有对象都是垃圾,那这个区域会被立即回收。同时,并发标记过程中,会计算每个区域的对象活性(区域中存活对象的比例)。
- 再次标记(Remark): 由于应用程序持续进行,需要修正上一次的标记结果。是STW的。G1中采用了比CMS更快的初始快照算法:snapshot一at一the一beginning (SATB)。
- 独占清理(cleanup,STW):计算各个区域的存活对象和GC回收比例,并进行排序,识别可以混合回收的区域。为下阶段做铺垫。是STW的。
- ?这个阶段并不会实际上去做垃圾的收集
- 并发清理阶段:识别并清理完全空闲的区域。
- 并发标记结束以后,老年代中百分百为垃圾的内存分段被回收了,部分为垃圾的内存分段被计算了出来。默认情况下,这些老年代的内存分段会分8次(可以通过一XX: G1MixedGCCountTarget设置)被回收。
- 混合回收的回收集(Collection Set) 包括八分之一的老年代内存分段,Eden区内存分段,Survivor区内存分段。混合回收的算法和年轻代回收的算法完全一样,只是回收集多了老年代的内存分段。具体过程请参考上面的年轻代回收过程。
- 由于老年代中的内存分段默认分8次回收,G1会优先回收垃圾多的内存分段。垃圾占内存分段比例越高的,越会被先回收。并且有一个阈值会决定内存分段是否被回收,一xX: G1MixedGCLiveThresholdPercent,默认为65%,意思是垃圾占内存分段比例要达到65%才会被回收。如果垃圾占比太低,意味着存活的对象占比高,在复制的时候会花费更多的时间。
- 混合回收并不一定要进行8次。有一个阈值一Xx: G1HeapWastePercent,默认值为10%,意思是允许整个堆内存中有10%的空间被浪费,意味着如果发现可以回收的垃圾占堆内存的比例低于10%,则不再进行混合回收。因为GC会花费很多的时间但是回收到的内存却很少。
- 1.Evacuation的时候没有足够的to一 space来存放晋升的对象;
- 2.并发处理过程完成之前空间耗尽。
- 年轻代大小
- ?避免使用一Xmn或一XX:NewRatio等相关选项显式设置年轻代大小?固定年轻代的大小会覆盖暂停时间目标
- 暂停时间目标不要太过严苛
- G1 GC的吞吐量目标是90%的应用程序时间和10%的垃圾回收时间
- 评估G1 GC的吞吐量时,暂停时间目标不要太严苛。目标太过严苛表 示你愿意承受更多的垃圾回收开销,而这些会直接影响到吞吐量。
- 1.两个收集器间有连线,表明它们可以搭配使用: Serial/Serial 0ld、Serial /CMS、ParNew/Serial 0ld、ParNew/CMS、 Parallel Scavenge/Serial 01d、Parallel Scavenge/Parallel 0ld、G1;
- 2.其中Serial 0ld作 为CMS出现"Concurrent Mode Failure"失败 的后备预案。
- 3.(红色虚线)由于维护和兼容性测试的成本,在JDK 8时将Serial+CMS、 ParNew+Serial 0ld这两个组合声明为Deprecated (JEP 173),并在JDK 9中完全取消了这些组合的支持(JEP214),即:移除。
- 4.(绿色虚线)JDK 14中:弃用ParallelScavenge 和Serial0ld GC组合 (JEP 366)
- 5.(青色虚线)JDK 14中:删除CMS垃圾回收器 (JEP 363 ) GC发展阶段: Serial => Parallel (并行) => CMS (并发) => G1 => ZGC
- Java垃圾收集器的配置对于JVM优化来说是一个很重要的选择,选择合适的垃圾收集器可以让JVM的性能有一个很大的提升。
- 怎么选择垃圾收集器?
- 1.优先调整堆的大小让JVM自适应完成。
- 2.如果内存小于100M,使用串行收集器
- 3.如果是单核、单机程序,并且没有停顿时间的要求,串行收集器
- 4.如果是多CPU、需要高吞吐量、允许停顿时间超过1秒,选择并行或者JVM自己选择
- 5.如果是多CPU、追求低停顿时间,需快速响应(比如延迟不能超过1秒,如互联网应用),使用并发收集器
- 官方推荐G1,性能高。现在互联网的项目,基本都是使用G1。
- 最后需要明确一一个观点:
- 1.没有最好的收集器,更没有万能的收集;
- 2.调优永远是针对特定场景、特定需求,不存在一劳永逸的收集器
内容总结
以上是互联网集市为您收集整理的G1最全知识点全部内容,希望文章能够帮你解决G1最全知识点所遇到的程序开发问题。 如果觉得互联网集市技术教程内容还不错,欢迎将互联网集市网站推荐给程序员好友。
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