JVM_28_垃圾收集器

垃圾回收器分类和性能指标

分类

按线程数分,可以分为串行垃圾回收器和并行垃圾回收器。


image.png
  • 串行回收器指的是在同一时间段内只允许有一个CPU用于执行垃圾回收操作,此时工作线程被暂停,直至垃圾收集工作结束。
    • 在诸如单CPU处理器或者较小的应用内存等硬件平台不是特别优越的场合,串行回收器的性能表现可以超过并行回收器和并发回收器。所以,串行回收默认被应用在客户端的Cilent模式下的JVM中
    • 在并发能力比较强的CPU上,并行回收器产生的停顿时间要短于串行回收器。
  • 和串行回收相反,并行收集可运用多个CPU同时执行垃圾回收,因此提升了应用的吞吐量,不过并行回收仍然与串行回收一样,采用独占式,使用了“Stop-the-world”机制。


按照工作模式分,可以分为并发式垃圾回收器和独占式垃圾回收器。

  • 并发垃圾回收器与应用线程程序交替工作,以尽可能减少应用程序的停顿时间。
  • 独占式垃圾回收器一旦运行,就停止应用程序中的所有用户线程,直到垃圾回收过程完全结束。


    image.png



按碎片处理方式,可分为压缩式垃圾回收器和非压缩式垃圾回收器。

  • 压缩式垃圾回收器会在回收完成后,对存活对象进行压缩整理,消除回收后的碎片。(再分配对象空间使用:指针碰撞)
  • 非压缩式的垃圾回收器不进行这步操作。(再分配对象空间使用:空闲列表)



按工作的内存区间分,又可分为年轻代垃圾回收器和老年代垃圾回收器。

性能指标
  • 吞吐量:运行用户代码的时间占总运行时间的比例。(吞吐量=运行用户代码时间 /(运行用户代码时间+垃圾收集时间))
  • 垃圾收集开销:吞吐量的补数,垃圾收集所用时间与总运行时间的比例。
  • 暂停时间:执行垃圾收集时,程序的工作线程被暂停的时间。
  • 收集频率:相对于应用程序的执行,收集操作发生的频率。
  • 内存占用:Java堆所占的内存大小。
  • 快速:一个对象从诞生到被回收所经历的时间。

在设计GC算法时,一个GC算法只可能针对两个目标之一(即只专注较大吞吐量或最小暂停时间),或尝试找到一个二者的折中。
现在标准:在最大吞吐量优先的情况下,降低延迟时间

垃圾回收器概述

7款经典收集器
  • 串行回收器:Serial、Serial Old
  • 并行回收器:ParNew、Parallel Scavenge、Parallel Old
  • 并发回收器:CMS、G1
7款经典收集器与垃圾分代之间的关系
image.png
垃圾收集器的组合关系

为什么会有很多收集器?因为Java的使用场景很多,移动端,服务端等。所以就需要针对不同的场景,提供不同的垃圾收集器,提供垃圾收集的性能。
虽然会对各个收集器进行比较,但并非是为了挑选一个最好的收集器。没有一种放之四海而皆准。任何场景下都适用的完美收集器存在,更加没有万能的收集器。所以选择的只是对具体应用场景最合适的收集器。


image.png

如何查看默认的垃圾收集器

  • -XX:+PrintCommandLineFlags:查看命令行相关参数(包含使用的垃圾收集器)
  • 使用命令行指令:jinfo -flag 相关垃圾回收器参数 进程ID


Serial回收器:串行回收

  • Serial收集器是最基本、历史最悠久的垃圾收集器。JDK1.3之前回收新生代唯一的选择。
  • Serial收集器作为HotSpot中Client模式下的默认新生代垃圾收集器。
  • Serial收集器采用复制算法、串行回收和“Stop-the-World”机制的方式执行内存回收。
  • 除了年轻代之外,Serial收集器改提供用于执行老年代垃圾收集的Serial Old收集器。Serial Old收集器同样也采用了串行回收和“Stop-the-World”机制,只不过内存回收算法使用的是标记-压缩算法。
    • Serial Old是运行在Client模式下默认的老年代垃圾回收器。
    • Serial Old在Server模式下主要有两个用途:①与新生代的Parallel Scavenge配合使用 ②作为来年代CMS收集器的后背垃圾收集方案



      这个收集器是一个单线程的收集器,但它的“单线程”的意义并不仅仅说明它只会使用一个CPU或一条收集线程去完成垃圾收集工作,更重要的是在它进行垃圾收集时,必须暂停其他所有的工作线程,直到它收集结束(Stop The World)。

  • 优势:简单而高效(与其他收集器的单线程比),对于限定单个CPU的环境来说,Serial收集器由于没有线程交互的开销,专心做垃圾收集自然可以获得最高的单线程收集效率。(运行在Client模式下的虚拟机是个不错的选择)。
  • 在用户桌面应用场景中,可用内存一般不大(及时MB至一两百MB),可以在较短时间内完成垃圾收集(几十mx至一百多ms),只要不频繁发生,使用串行回收器是可以接受的。
  • 在HotSpot虚拟机中,使用-XX:+UserSerialGC 参数可以指定年底代和老年代都使用串行收集器。
    • 等价于新生代用Serial GC,且老年代用Serial Old GC

ParNew回收器:并行回收

  • 如果说Serial GC是年轻代中单线程垃圾收集器,那么ParNew收集器则是Serial收集器的多线程版本。(Par是Parallel的缩写,New:只能处理新生代)
  • ParNew收集器除了采用并行回收的方式执行内存回收外,两款垃圾收集器之间几乎没有任何区别。ParNew收集器收集器在年轻代同样也是采用复制算法、STW机制。
  • ParNew 是很多 JVM运行在Server模式下新生代的默认垃圾收集器。
image.png
  • 对于新生代,回收次数频繁,使用并行方式高效。
  • 对于老年代,回收次数少,使用串行方式节省资源。(CPU并行需要切换线程,串行可以省去切换线程的资源)
  • ParNew收集器和Serial收集器比较 :
    ParNew收集器运行在多CPU的环境下,由于可以充分利用多CPU、多核心等物理硬件资源优势,可以更快速地完成垃圾收集,提升程序的吞吐量。但是单个CPU的环境下,ParNew收集器不比Serial收集器更高效。虽然Serial收集器是基于串行回收的,但是由于CPU不需要频繁地做任务切换,因此可以有效避免多线程交互过程中产生的一些额外开学。
  • 除Serial外,目前只有ParNew GC能和CMS收集器配合工作。
  • 可以通过选项“-XX:+UseParaNewGC”手动指定使用ParNew收集器执行内存回收任务。它表示年轻代使用并行收集器,不影响老年代。
  • -XX:ParallelGCThreads限制线程数量,默认开启和CPU数据相同的线程数。

Parallel回收器:吞吐量优先

  • HotSpot的年轻代中除了拥有ParNew收集器是基于并行回收的以外,Parallel Scavenge收集器同样采用了复制算法、并行回收和“Stop-the-World”机制。
  • Parallel收集的出现是否多此一举?
    • 和ParNew收集器不同,Parallel ScaVenge收集器的目标是达到一个可控制的吞吐量(Throughput),它页被称为吞吐量优先的垃圾收集器。
    • 自适应调节策略也是Parallel Scavenge与ParNew一个重要区别。
  • 高吞吐量可以高效率地利用CPU时间,尽快完成程序的运算任务,主要适合在后台运算而不需要太多交互的任务。因此,常见在服务器环境中使用。例如:那些执行批量处理,订单处理,工资支付。科学计算的应用程序。
  • Parallel 收集器在JDK
    时提供了老年代垃圾收集的Parallel Old收集器,用来代替老年代的Serial Old收集器。
  • Parallel Old收集器采用了标记-压缩算法,但同样也是基于并行回收和STW机制。
image.png
  • 在程序吞吐量优先的应用场景中,Parallel收集器和Parallel Old收集器的组合在Server模式下的内存回收性能很不错。
  • 在Java8中,默认是此垃圾收集器。
  • 参数配置:
    • -XX:+UseParallelGC 手动指定年轻代使用Parallel 并行收集器执行内存回收任务。
    • -XX"+UseParallelOldGC 手动指定老年代都是使用并行回收收集器。(分别适用于新生代和老年代。默认JDK8是开启的。这两个参数,默认开启一个。另一个也会被开启)
    • ParallelGCThreads 设置年轻代并行收集器的线程数。一般的,最好与CPU数量相等,以避免过多的线程数影响垃圾收集性能。
      • 默认情况下,当CPU数量小于8个,ParallelGCthreads的值等于CPU数量。
      • 当CPU数量大于8个,ParallelGCThreads的值等于3+[(5*PCU数量)/8]
    • -XX:MaxGCPauseMillis 设置垃圾收集器最大停顿时间(即STW的时间)。单位是毫秒。
    • 为了尽可能地把停顿时间控制在MaxGCPauseMills以内,收集器咋工作时会调整Java堆大小或者其他一些参数。
    • 对于用户来讲,通读时间越短体验越好。但是在服务器端,我们注重高并发,整体的吞吐量。所以服务器端适合Parallel进行控制。
    • 该参数使用需谨慎
  • -XX:GCTimeRatio 垃圾收集时间占总时间的比例(=1/(N+1)).。用于衡量吞吐量的大小。
    • 取值范围(0,100)。默认值99,也就是垃圾回收时间不超过1%。
    • 与前一个-XX:MaxGCPauseMillis参数有一定矛盾性,暂停时间越长,Radio参数就容易参过设定的比例。
  • -XX:+UseAdaptiveSizePolicy 设置Parallel Scavenge收集器具有自适应调节策略
    • 在这种模式下,年轻代的大小,Eden和Surivivor的比例。晋升老年代的对象年龄等参数会被自动调整,已达到在堆大小,吞吐量和停顿时间之间的平衡点。
    • 在手动调优比较困难的场合,可以直接使用这种自适应的方式,仅指定虚拟机的最大堆、目标的吞吐量和停顿时间,让虚拟机自己完成调优工作。

CMS回收器

  • CMS(Concurrent-Mark-Sweep)收集器,这款收集器是HotSpot虚拟机中第一款真正意义上的并发收集器,它第一次实现了让垃圾收集线程与用户线程同时工作。
  • CMS收集器的关注点是尽可能缩短垃圾收集时用户线程的停顿时间。停顿时间越短(低延迟)就越适合与用户交互的程序,良好的响应速度能提升用户体验。(目前很大一部分Java应用集中在互联网站或者B/S系统的服务端上,这类应用尤其重视服务的相应速度,希望,希望系统停顿时间最短,以给用户带来 较好的体验。*CMS收集器就非常符合这类应用的需求。)
  • CMS的垃圾收集算法采用标记-清除算法,并且也会“Stop-the-world”
  • CMS无法与新生代的Parallel Scavenge配合工作,只能选择ParNew或者Serial收集器中的一个。


    image.png

CMS的工作原理:
CMS整个过程比之前的收集器要复杂,整个过程分为4个主要阶段,即初始标记阶段、并发标记阶段、重新标记阶段和并发清楚阶段。

  • 初始标记(Initial-Mark)阶段:在这个阶段中,程序中所有的工作线程都将会因为STW机制而出现短暂的暂停,这个阶段的主要任务仅仅只是标记出GC Roots能直接关联到的对象。一旦标记完成之后就会恢复之前被暂停的所有应用线程。由于直接关联对象比较小,所以这里的速度非常快。
  • 并发标记(Concurrent-Mark)阶段:从GC Roots的直接关联对象开始遍历整个对象图的过程,整个过程耗时较长但是不需要停顿用户线程,可以与垃圾收集线程一起并发运行。
  • 重新收集(Remark)阶段:由于在并发标记阶段中,程序的工作线程会和垃圾收集线程同时运行或者交叉运行,因此为了修正并发标记期间,因用户程序执行继续运作而导致标记产生变动的那一部分对象的标记记录,这个阶段的停顿时间通常会比初始标记阶段稍长一些,但也远比并发标记阶段的时间短。
  • 并发清除(Concurrent-Sweep)阶段:此阶段清理删除掉标记阶段判断的已经死亡的对象,释放内存空间。由于不需要移动存活对象,所以这个阶段也是可以与用户线程同时并发的。

尽管CMS收集器采用的并发回收(非独占式),但是其初始化标记和再次标记这两个阶段中仍需要执行STW机制暂停程序中的工作线程,不过暂停时间并不会太长,因此可以说明目前所有的垃圾收集器都做不到完全不需要STW,只是尽可能的缩短暂停时间。

由于最耗时间的并发标记与并发清除阶段都不需要暂停工作,所以整体的回收时低停顿的。

另外,由于在垃圾收集阶段用户线程没有中断,所以在CMS回收过程中,还应该确保应用程序用户线程又足够的内存可用。因此,CMS收集器不能像其他收集器那样等到老年代几乎完全填满了再进行收集,而是当堆内存达到某一阈值时,便开始进行回收,以确保应用程序在CMS工作过程中依然有足够的内存空间支持程序运行。要是CMS运行期间预留的内存无法满足程序需要,就会出现一次“Concurrent Mode Failure”失败,这是虚拟机将启动后背预案:临时启用Serial Old收集器来重新进行老年代的垃圾收集,这样停顿时间就很长了。

CMS收集器的垃圾算法是标记-清除算法,这意味着每次执行完内存回收后,由于被执行内存回收的无用对象所占用的内存空间极有可能是不连续的一些内存块,不可避免地将会产生一些内存碎片。那么CMS在为新对象分配内存空间时,将无法使用指针碰撞技术,而只能够选择空闲列表执行内存分配。

优点:

  • 并发收集
  • 低延迟

CMS弊端:

  • 会产生内存碎片,导致并发清楚后,用户线程可用的空间不足。在无法分配大对象的情况下,不得不提前出发Full GC。
  • CMS收集器对CPU资源非常敏感**。在并发阶段,它虽然不会导致用户停顿,但是会因为占用了一部分线程而导致应用程序变慢,总吞吐量会降低。
  • CMS收集无法处理垃圾浮动。可能出现“Concurrent Mode Failure”失败而导致另一次Full GC的产生。在并发标记阶段由于程序的工作线程和垃圾收集线程是同时运行或者交叉运行的,那么在并发标记阶段如果产生新的垃圾对象,CMS将无法对这些垃圾对象进行标记,最终会导致这些新产生的垃圾对象没有被及时回收,从而只能在下一次GC执行时释放这些之前未被回收的内存空间。

参数设置:

  • -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection 用于指定在执行完Full GC后对内存空间进行压缩整理,以此避免内存碎片的产生。不过由于内存压缩整理过程无法并发执行,所带来的问题就是停顿时间变得更长了。
  • -XX:CMSFullGCsBeforeCompaction 设置在执行多少次Full GC后对内存空间进行压缩整理。
  • -XX:ParallelCMSThreads 设置CMS的线程数量。
    • CMS默认启动的线程数是(ParallelGCThreads+3)/4,ParallelGCThreads是年轻代并行收集器的线程数。当CPU资源比较紧张时,受到CMS收集器线程的影响,应用程序的性能在垃圾回收阶段可能会非常糟糕。
  • -XX:+UseConcMarkSweepGC 手动指定使用CMS 收集器执行你内存回收任务。(开启该参数会自动将-XX:+UseParNewGC打开。即:ParNew(Young区用)+CMS(Old区用)+Serial Old的组合)
  • -XX:CMSInitiatingOccupanyFraction 设置堆内存使用率的阈值,一旦达到改阈值,便开始进行回收。
    -JDK5的阈值是68%,JDK6以上是92%
    • 如果内存增长缓慢,则可以设置一个稍大的值,大的阈值可以有效降低CMS的触发频率,减少老年代回收的次数可以较为明显地改善应用程序性能。反之,如果应用程序内存使用率增长很快,则应该降低这个阈值,以避免频繁触发老年代串行收集器。因此通过该选项便可以有效降低Full GC的执行次数

小结:
Hotspot有这么多的垃圾回收器,那么如果有人问,Serial GC、
Parallel GC、 Concurrent Mark Sweep GC这三个GC有什么不同呢?
请记住以下口令:
如果你想要最小化地使用内存和并行开销,请选Serial GC; .
如果你想要最大化应用程序的吞吐量,请选Parallel GC;
如果你想要最小化GC的中断或停顿时间,请选CMS GC。

image.png

G1(Garbage First)回收器:区域化分代式

为了适应不断扩大的内存和不断增加的处理器数量,进一步降低暂停时间,同时兼顾良好的吞吐量。官方给G1设定的目标是在延迟可控的情况下获得尽可能高的吞吐量,所以才担当起“全功能收集器”的重任与期望。


image.png

特点:

  • 并行与并发
    • 并行性:G1在回收期间,可以有多个线程同时过账,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,不会再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依然属于分代垃圾回收器,它会区分年轻代和老年代,年轻代依然有Eden去和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联系的,也不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,或者老年代。
  • 空间整合
    • CMS:“标记-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。Region之间是复制算法,但整体上实际可看作是标记-压缩算法,这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出发下一次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
    这是G1相对于CMS的另一个大优势,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。
    • 由于分区的原因,G1可以只选取部分区域进行内存回收,这样缩小了回收的范围,因此对于全局停顿情况的发生也能得到较好的控制。
    • G1跟踪各个Region里面的垃圾堆积的价值大小(回收所获得的的空间大小以及回收需要时间的经验值),在后台维护一个优先列表,每次根据允许的手机时间,优先回收价值最大的Region。保证了G1收集器在有限的时间内可以获取尽可能高的收集效率
    • 相比于CMS GC,G1未必能做到CMS在最好情况下的延时停顿,但是最差情况要好很多。

缺点:
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还是程序运行时的额外执行负载都要比CMS要高。
从从经验上来说,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6-8GB之间。

参数设置:


image.png

应用场景:

image.png

分区Region:化整为零
使用G1收集器时,它将整个Java堆划分为约2048个大小相同的独立Region块,每个Region块大小根据堆空间的实际大小而定,整体被控制在1MB到32MB之间,且为2的N次幂,即1MB,2MB,8MB,16MB,32MB。可以通过-XX:G1HeapRegionSize设定。所有的Region大小相同,且在JVM生命周期内不会被改变。
虽然还保留有新生代和老年代的概念,但新生代和老年代不再是物理隔离了,他们都是一部分Region(不需要连续)的集合。通过Region的动态分配实现逻辑上的连续。

image.png

  • 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。
  • G1垃圾收集器还增加了一个新的内存区域,叫做Humongous内存区域。主要用户存储大对象,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,它们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会寻找到连续的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区作为老年代的一份来看待。
  • region内使用指针碰撞分配。

G1回收器垃圾回收过程
G1 GC的垃圾回收过程主要包括如下三个环节:

  • 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。)
image.png
  1. 应用程序分配内存,当年轻代的Eden去用尽时开始年轻代回收过程;G1的年轻代收集阶段是一个并行的独占式收集器。在年轻代回收期,G1 GC暂停所有应用程序线程,启动多线程执行年轻代回收。然后从年轻代区间移动存活对象到Survivor区间或者老年区间,也有可能是两个区间都会涉及。
  2. 当堆内存使用达到一定值(默认45%)时,开始老年代并发标记过程。
  3. 标记完成马上开始混合回收过程。对于一个混合回收器,G1 GC从老年区间移动存活对象到空闲区间,这些空闲区间也就成为了老年代的一部分。和年轻代不同,老年代的G1回收器和其他GC不同,G1的老年代回收器不需要整个老年代被回收,一次只需要扫描/回收一小部分老年代的Region就可以了。同时,这个老年代Region是和年轻代一起回收的。

记忆集(Remembered Set)——解决分代引用问题
问题:

  • 一个对象被不同区域引用的问题
  • 一个Region是不可能孤立的,一个Region中的对象可能被其他任意Region中对象引用,判断对象存活时,是否需要扫描整个Java堆才能保证准确?
  • 在其他的分代收集器,也存在这样的问题(G1更突出)
  • 回收新生代也不得不扫描老年代?
  • 这样子的话会降低Minor GC的效率;

解决方法:
无论G1还是其他分代收集器,JVM都是使用Remembered Set来避免全局扫描;

  • 每个Region都有一个对应的Remembered Set;
  • 每次Reference类型数据写操作时,都会产生一个(写屏障)Write Barrier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。
G1回收详细过程
过程一:年轻代GC

JVM启动时,G1先准备Eden区,程序在运行过程中不断创建对象到Eden去,当Eden区耗尽时,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区和Survicor区。

YGC时,首先暂停应用程序的执行(STW),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。

image.png

然后开始如”下回收过程:
第一阶段,扫描根。
根是指static变量指向的对象,正在执行的方法调用链条上的局部变量等。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。
处理dirty card queue( 见备注)中的card,更新RSet。此阶段完成后,RSet可以准确的反映老年代对所在的内存分段中对象的引用
第三阶段,处理RSet。
识别被老年代对象指向的Eden中的对象,这些被指向的Eden中的对象被认为是存活的对象。
第四阶段,复制对象。
此阶段,对象树被遍历,Eden区内存段中存活的对象会被复制到Survivor区中空的内存分段Survivor区内存段中存活的对象如果年龄未达阙值,年龄会加1,达到阀值会被会被复制到Old区中空的内存分段。如果Survivor空间不够,Eden空间的部分数据会直接晋升到老年代空间。.
第五阶段,处理引用。
处理Soft,Weak,Phantom, Final, JNI Weak等引用。最终Eden空间的数据为空,GC停止工作,而目标内存中的对象都是连续存储的,没有碎片,所以复制过程可以达到内存整理的效果,减少碎片。

备注: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?这是为了性能的需楼,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。

回收过程二:并发标记过程

1.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。
2.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。
3.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)。
4.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-at-the-beginning (SATB)。
5.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
6.并发清理阶段:识别并清理完全空闲的区域。

回收过程三:混合回收

当越来越多的对象晋升到老年代oldregion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OldGC,除了回收整个Young Region,还会回收一部分的0ld 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0ldRegion进行收集,从而可以对垃圾回收的耗时时间进行控制。也要注意的是Mixed GC并不是Full GC。


image.png
  • 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-
    XX: G1MixedGCCountTarget设置)被回收。
  • 混合回收的回收集(Collection Set) 包括八分之-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,61 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,-XX: G1MixedGCL iveThresholdPercent,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。有一一个阈值-XX:G1He apWastePercent,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。
回收可选过程四:Full GC

G1的初衷就是要避免Full GC的出现。但是如果上述方式不能正常工作,G1会停止应用程序的执行(stop- The -World),使用单线程的内存回收算法进行垃圾回收,性能会非常差,应用程序停顿时间会很长。要避免Full GC的发生,一旦发生需要进行调整。什么时候会发生Full GC呢?比如堆内存太小,当G1在复制存活对象的时候没有空的内存分段可用,则会回退到full gc,这种情况可以通过增大内存解决。导致G1Full GC的原因可能有两个:

  1. Evacuation的时候没有足够的to-space来存放晋升的对象;
  2. 并发处理过程完成之前空间耗尽。.

优化建议:

  • 年轻代大小:
    • 避免使用-Xmn或-XX:NewRation等选项显示设置年轻代大小
    • 固定年轻代的大小会覆盖暂停目标
  • 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,目标太过于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。

垃圾回收器总结

七种收集器


发展进程

组合使用

怎么选择垃圾回收器
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。

©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 212,542评论 6 493
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 90,596评论 3 385
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 158,021评论 0 348
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 56,682评论 1 284
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 65,792评论 6 386
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 49,985评论 1 291
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 39,107评论 3 410
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 37,845评论 0 268
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 44,299评论 1 303
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 36,612评论 2 327
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 38,747评论 1 341
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 34,441评论 4 333
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 40,072评论 3 317
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 30,828评论 0 21
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 32,069评论 1 267
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 46,545评论 2 362
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 43,658评论 2 350