G1回收器介紹

Garbage-First (G1)垃圾回收器適用于“CPU多核、大內(nèi)存”的服務(wù)器。它嘗試以高概率滿足垃圾收集(GC)暫停時(shí)間目標(biāo)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)高吞吐量?。

G1回收器將heap分成一組大小相等的region（大約2000個(gè)），每個(gè)region的大小固定在1~32MB（必須為2的冪數(shù)）。每個(gè)region的內(nèi)存是物理連續(xù)的，不同的region內(nèi)存物理地址不一定連續(xù)，但是同generation的多個(gè)region是邏輯連續(xù)的。 這就是G1“區(qū)域化”。

一組region被邏輯劃分成“young generation（含eden區(qū)、survivor區(qū)）”、“old generation（含old region,humongous region”。young generation和old generation的內(nèi)存地址不是固定不變的，會(huì)應(yīng)用的運(yùn)行，由jvm在Xmx范圍動(dòng)態(tài)調(diào)整。

注意:G1中沒(méi)有survivor0 和 survivor1之分，只有一個(gè)，大小是動(dòng)態(tài)分配的。

什么是RSets？

每個(gè)Region初始化時(shí)，會(huì)初始化一個(gè)remembered set（已記憶集合），該集合用來(lái)記錄并跟蹤其它Region指向該Region中對(duì)象的引用。

如下：Region1和Region3中有對(duì)象引用了Region2的對(duì)象，則在Region2的Rset中記錄了這些引用。

在垃圾回收時(shí)，根據(jù)Rsets即可知道一個(gè)region中的對(duì)象被哪些region引用，這樣可以避免掃描整個(gè)堆來(lái)找到可以回收的垃圾。

什么是Csets?

垃圾回收器計(jì)劃回收的region集合。

YoungGC過(guò)程？

步驟1.? 選擇收集集合（Collection Set），G1會(huì)在遵循用戶設(shè)置的GC暫停時(shí)間上限的基礎(chǔ)上，選擇一個(gè)最大年輕代region數(shù)，將這個(gè)數(shù)量的所有年輕代區(qū)域作為收集集合。

步驟2.? 根處理（Root Scanning），接下來(lái)，需要從GC ROOTS遍歷，查找從ROOTS直達(dá)到收集集合的對(duì)象，移動(dòng)他們到Survivor區(qū)域的同時(shí)將他們的引用對(duì)象加入標(biāo)記棧

步驟3.? RSet掃描（Scan RS），將RSet作為ROOTS遍歷，查找可直達(dá)到收集集合的對(duì)象，移動(dòng)他們到Survivor區(qū)域的同時(shí)將他們的引用對(duì)象加入標(biāo)記棧

步驟4.? 移動(dòng)（Evacuation/Object Copy），遍歷上面的標(biāo)記棧，將棧內(nèi)的所有所有的對(duì)象移動(dòng)至Survivor區(qū)域（其實(shí)說(shuō)是移動(dòng)，本質(zhì)上還是復(fù)制）

注意：YoungGC過(guò)程中，存活對(duì)象copy到survivor區(qū)或者old區(qū)的過(guò)程是需要STW的。

eden區(qū)和survivor區(qū)的大小是動(dòng)態(tài)計(jì)算的，可能會(huì)一直在變動(dòng)過(guò)程中。

觸發(fā)條件：當(dāng)JVM無(wú)法將新對(duì)象分配到eden區(qū)域時(shí)，會(huì)觸發(fā)年輕代的垃圾回收（年輕代垃圾回收是完全暫停的，雖然部分過(guò)程是并行，但暫停和并行并不沖突）。也會(huì)稱為“evacuation pause”

G1回收器回收old generation的標(biāo)記過(guò)程

• 初始標(biāo)記階段（Initial Mark）：需要STW。 對(duì)于G1，該過(guò)程依附在一個(gè)正常的Young GC上。 標(biāo)記survivor區(qū)域的GCroots，這些區(qū)域可能引用old generation中的對(duì)象。
• GCroots掃描階段（root scan）：掃描initial mark階段標(biāo)記出的GC roots關(guān)聯(lián)的survivor區(qū)的對(duì)象，以及這些對(duì)象引用old generation的對(duì)象。標(biāo)記出引用的對(duì)象。
• 并發(fā)標(biāo)記階段（concurrent mark）：在整個(gè)heap中標(biāo)記存活對(duì)象（live object）。該過(guò)程和應(yīng)用線程并發(fā)執(zhí)行不需要STW,也可以被young GC打斷。
• 重新標(biāo)記階段（remark）：需要STW。使用'SATB[snapshot-at-the-beginning]'算法再次標(biāo)記前述幾個(gè)過(guò)程中斷開(kāi)的引用，避免漏標(biāo)。? <解決了CMS可能的垃圾漏標(biāo)問(wèn)題>
• 清理階段（cleanup）：
• 統(tǒng)計(jì)存活對(duì)象，根據(jù)設(shè)定的目標(biāo)停頓時(shí)間，確定要回收的region。該過(guò)程需要STW
• 清空Remembered Sets("Rsets")。該過(guò)程需要STW
• 重置空的region，并將其加到空白列表中。該過(guò)程是concurrent的。

什么是MixedGC?

mixedGC,即混合GC，針對(duì)年輕代和老年代都進(jìn)行垃圾回收。mixedGC是G1垃圾回收器中特有的概念。

觸發(fā)條件：一旦老年代占據(jù)堆內(nèi)存的 45%（-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent：設(shè)置觸發(fā)標(biāo)記周期的 Java 堆占用率閾值，默認(rèn)值是 45%。），就要觸發(fā) Mixed GC的標(biāo)記周期。

什么是full gc？

對(duì)整個(gè)堆進(jìn)行回收，包括新生代，老年代、metaspace等。

觸發(fā)條件：當(dāng)mixedGC回收內(nèi)存的速度無(wú)法跟上內(nèi)存分配的速度，導(dǎo)致老年代也滿了，就會(huì)進(jìn)行Full GC對(duì)整個(gè)堆進(jìn)行回收。G1中的Full GC也而是單線程串行的，而且是全暫停，使用的是標(biāo)記-整理算法，代價(jià)非常高。

G1回收器引入STW的幾種情形？

copy存活對(duì)象到新的region時(shí)；（如YoungGC，MixedGC)

initial mark過(guò)程

remark過(guò)程

cleanup的部分動(dòng)作（確定要清空的region，以及確定下次回收的old generation region的"候選人"）

官方文檔：

• Getting Started with the G1 Garbage Collector
• https://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/guides/vm/gctuning/g1_gc.html#garbage_first_garbage_collection
• https://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/guides/vm/gctuning/g1_gc_tuning.html#g1_gc_tuning

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的G1回收器介绍的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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