JVM系列整體欄目

一，jvm中的垃圾回收器

1，垃圾回收器的概述

在《java虛擬機(jī)規(guī)范》中，并沒(méi)有明確的對(duì)垃圾收集器做過(guò)多的規(guī)定，因此垃圾收集器可以是由任意產(chǎn)商，不同版本的JVM來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此從不同角度來(lái)分析這個(gè)垃圾收集器，就可以將GC垃圾收集器分為不同的類型

如可以按照?qǐng)?zhí)行垃圾線程的線程數(shù)量來(lái)分類，可以分為串行垃圾回收器和并行垃圾回收器；也可以按照工作模式來(lái)區(qū)分，可以分為并發(fā)式垃圾回收器和獨(dú)占式垃圾回收器；也可以按照碎片的處理方式區(qū)分，可以分為壓縮式垃圾回收器和非壓縮式垃圾回收器；也可以按照工作的內(nèi)存區(qū)間分，可以分為年輕代回收器和老年代回收器。

而在面對(duì)一款垃圾回收器的GC評(píng)估的時(shí)候，主要是從以下的幾個(gè)方面很做出評(píng)價(jià)

• 吞吐量：運(yùn)行用戶代碼的時(shí)間占總運(yùn)行時(shí)間的比例(總運(yùn)行時(shí)間 = 程序運(yùn)行的時(shí)間 + 垃圾回收的時(shí)間 )
• 垃圾收集開(kāi)銷：垃圾收集所占總運(yùn)行時(shí)間與總運(yùn)行時(shí)間的比例
• 暫停時(shí)間：執(zhí)行垃圾收集時(shí)，程序的工作線程被暫停的時(shí)間(stw)
• 收集頻率：相對(duì)于應(yīng)用程序的執(zhí)行，收集操作發(fā)生的頻率
• 內(nèi)存占用：Java堆區(qū)所占的內(nèi)存大小。
• 周期：一個(gè)對(duì)象從誕生到被回收所經(jīng)歷的時(shí)間

在這幾個(gè)指標(biāo)中，吞吐量、暫停時(shí)間和內(nèi)存占用這三個(gè)指標(biāo)又是重中之重。因?yàn)檫@三者每次只能滿足其中的二者，吞吐量和這個(gè)暫停時(shí)間只能二選一

1.1，吞吐量和暫停時(shí)間

上面也提到了，這個(gè)吞吐量指的是CPU用于運(yùn)行用戶代碼的時(shí)間與總CPU消耗時(shí)間的比值，即運(yùn)行用戶代碼的時(shí)間/運(yùn)行用戶代碼的時(shí)間 + 垃圾收集時(shí)間，如虛擬機(jī)總共運(yùn)行了100分鐘，垃圾收集花掉了1分鐘，運(yùn)行用戶代碼花掉了99分鐘，那么其吞吐量就是 99 / 100 = 99%。

而注重吞吐量，則不需要考慮暫停時(shí)間的大小，如下圖，在6s內(nèi)，盡管上面的暫停時(shí)間是比較長(zhǎng)，但是其暫停時(shí)間的占比是比較小的，因此可以認(rèn)為更加的注重吞吐量，也可以認(rèn)為注重吞吐量的垃圾收集器可以不用考慮這個(gè)stw的暫停時(shí)長(zhǎng)

而注重低延遲的垃圾收集器，其吞吐量要低于上面這個(gè)，但是其延遲時(shí)間小，那么每次stw的時(shí)間就會(huì)更短，那么需要的空間也可以小一點(diǎn)。因此也可以證明上面的吞吐量和這個(gè)暫停時(shí)間是互為矛盾的。

高吞吐量的優(yōu)點(diǎn)在于可以讓應(yīng)用程序始終感覺(jué)只有應(yīng)用程序線程在做生產(chǎn)性工作，從直覺(jué)上來(lái)看，吞吐量越高程序運(yùn)行的越快；低延遲的好處在于從整個(gè)流程來(lái)看，如果是因?yàn)槟硞€(gè)應(yīng)用導(dǎo)致被掛起一段時(shí)間始終是不友好的，因?yàn)?00ms的stw暫停也可能會(huì)嚴(yán)重的影響到用戶的體驗(yàn)，因此具有較低的暫停是很有必要的。因此，如果是一個(gè)交互式的應(yīng)用程序，那么較低的延遲是優(yōu)先選擇，如劍圣一個(gè)q下去，你卡我?guī)酌朐俚粞?，那我不得把這游戲恨死。

如果優(yōu)先選擇吞吐量，那么比如會(huì)降低回收的執(zhí)行頻率，但是同時(shí)也會(huì)讓stw的時(shí)間更長(zhǎng)；如果優(yōu)先選擇低延遲，那么回收的頻率增高，會(huì)導(dǎo)致新生代內(nèi)存的縮減和程序吞吐量的下降

因此現(xiàn)在的垃圾回收器的標(biāo)準(zhǔn)是：在最大吞吐量?jī)?yōu)先的情況下，再降低停頓時(shí)間

1.2，垃圾回收器的種類以及概述

接下來(lái)通過(guò)這個(gè)垃圾收集器的歷史，來(lái)詳細(xì)說(shuō)明一下垃圾收集器的種類。

• 1999年，Serial GC橫空出世，是第一款GC，以串行的方式運(yùn)行
• 2002年，Parallel GC和 CMS GC同時(shí)發(fā)布，以并行的方式運(yùn)行，JDK6開(kāi)始的默認(rèn)GC
• 2017年，JDK9中將G1變成默認(rèn)的垃圾收集器，從而代替CMS
• 2018年，JDK11發(fā)布，并且引入ZGC，可伸縮低延遲垃圾回收器
• 2019年，JDK12發(fā)布，增強(qiáng)了這個(gè)G1，自動(dòng)返回未用堆內(nèi)存給操作系統(tǒng)
• 2019年，JDK13發(fā)布，增強(qiáng)了ZGC，自動(dòng)返回未用堆內(nèi)存給操作系統(tǒng)
• 2020年，JDK14發(fā)布，刪除了CMS，CMS成為歷史

而垃圾回收器的搭配使用如下，ParNew GC和這個(gè)CMS搭配使用，Parallel Scavenge GC和Parallel Old GC搭配使用，這個(gè)Serial GC和Serial Old GC搭配使用。在這三個(gè)組合中，前者都是用來(lái)回收新生代，后者都是用來(lái)回收老年代的垃圾，如下面的藍(lán)色部分就是用來(lái)回收新生代，橙色部分就是用來(lái)回收老年代，而后面引進(jìn)的G1垃圾回收器，既可以回收新生代，也可以回收老年代。

通過(guò)上面的垃圾收集器，得知有7款經(jīng)典的垃圾回收器

• 串行垃圾回收器：Serial、Serial Old
• 并行回收器：ParNew 、 Parallel Scavenge 、Parallel Old
• 并發(fā)回收器：CMS、 G1

在JDK8中，默認(rèn)主要還是Parallel Scavenge + Parallel Old組合，或者是CMS + ParNew組合，如果是在C端，能夠確認(rèn)是單線程的環(huán)境下運(yùn)行，那么也可以選擇使用Serial + Serial Old組合。Parallel和ParNew的性能不相上下，但是由于框架的不兼容，導(dǎo)致只有這個(gè)ParNew可以和這個(gè)CMS組合，而這個(gè)Parallel不能和這個(gè)CMS組合。

查看當(dāng)前默認(rèn)的垃圾回收器的指令如下：

-XX:+PrintCommandLineFlags

或者通過(guò)命令的形式查看

//查看所有進(jìn)程
jps
//通過(guò)進(jìn)程號(hào)查看對(duì)應(yīng)的信息
jinfo -flag UseParallel 進(jìn)程號(hào)

2，Serial垃圾回收器

該回收器是最基本的，也是歷史最悠久的串行垃圾回收器。

如下圖詳細(xì)的描述了Serial中的整個(gè)垃圾回收的執(zhí)行流程。在新生代中，使用的是復(fù)制算法，如典型的s0區(qū)和s1區(qū)，并采用的是串行回收和stw機(jī)制的方式執(zhí)行內(nèi)存回收；在老年代中使用的是標(biāo)記整理法，并且使用的是Serial搭配使用的Serial Old收集器，采用的也是是串行回收和stw機(jī)制。stw機(jī)制一般是在一個(gè)SafePoint的安全點(diǎn)的時(shí)候觸發(fā)，并且此時(shí)會(huì)暫停所有的用戶線程，從而執(zhí)行垃圾回收線程

Serial Old主要有兩個(gè)用途，一個(gè)是與新生代的Serial結(jié)合使用，一個(gè)是作為老年代CMS的替補(bǔ)方案。

Serial雖然是串行模式下的回收器，但是相對(duì)于其他的收集器而言，也有著其自身的優(yōu)勢(shì)。對(duì)于限定單個(gè)CPU而言，Serial收集器沒(méi)有線程交互的開(kāi)銷，專心的做垃圾收集因此可以獲取到最高的單線程效率。比如在用戶桌面應(yīng)用場(chǎng)景中，可用內(nèi)存一般不大，可以在較短的時(shí)間內(nèi)完成垃圾收集，只要垃圾收集的頻率不要過(guò)于頻繁，那么可以優(yōu)先的選擇這個(gè)串行的垃圾收集器。

在jvm虛擬機(jī)中，使用Serial收集器的參數(shù)如下

-XX:+UseSerialGC

也可以通過(guò)命令行的形式查看

//查看所有進(jìn)程
jps
//通過(guò)進(jìn)程號(hào)查看對(duì)應(yīng)的信息
jinfo -flag UseSerialGC 進(jìn)程號(hào)

而其缺點(diǎn)就是只能限定于單核CPU內(nèi)運(yùn)行，很難滿足當(dāng)代開(kāi)發(fā)者們的需求。

3，ParNew垃圾回收器

Serial屬于是單線程的垃圾回收器，而ParNew則是Serial的多線程版本，也就是說(shuō)，ParNew除了可以采用并行回收的特性之外，其本質(zhì)和Serial回收器無(wú)任何區(qū)別。

ParNew收集器在新生代中也是采用的是并行模式，復(fù)制算法，使用到了stw機(jī)制，并且在很多的Server模式下，都是作為他們的默認(rèn)垃圾收集器；但是在老年代中，可以搭配這個(gè)并發(fā)模式的CMS或者這個(gè)串行模式的Serial Old使用

對(duì)于新生代而言，其觸發(fā)的GC次數(shù)頻率會(huì)更高，回收的次數(shù)更加頻繁，因此使用并行的方式執(zhí)行，并采用空間換時(shí)間的復(fù)制算法來(lái)提高效率；對(duì)于老年代而言，GC的次數(shù)會(huì)更低，回收的次數(shù)更少，因此可以使用串行的方式，并采用更加平滑的標(biāo)記整理法來(lái)節(jié)省資源。

在jvm虛擬機(jī)中，使用ParNew收集器的參數(shù)如下

-XX:+UseParNewGC

也可以通過(guò)命令行的形式查看

//查看所有進(jìn)程
jps
//通過(guò)進(jìn)程號(hào)查看對(duì)應(yīng)的信息
jinfo -flag UseParNewGC 進(jìn)程號(hào)

4，Parallel垃圾回收器(高吞吐量)

在HotSpot虛擬機(jī)中，Parallel在新生代和ParNew有著相同的特性，都是使用的是并行回收，以空間換時(shí)間的效率高的復(fù)制算法，以及對(duì)應(yīng)的stw機(jī)制，不同的是ParNew僅有并行的特性，Parallel則在此基礎(chǔ)上多加了一個(gè) 可控制的吞吐量 的特性，也被稱為吞吐量?jī)?yōu)先的垃圾收集器。高吞吐量則可以高效率的利用CPU時(shí)間，盡快的完成運(yùn)算任務(wù)，如批量處理，訂單處理等。

和老年代中的 Parallel Old 結(jié)合使用，Parallel Old使用的算法是標(biāo)記整理法，但同樣也是基于并行回收和stw機(jī)制。

在吞吐量?jī)?yōu)先場(chǎng)景中，Parallel和Parallel Old收集器的組合可以優(yōu)先考慮，此收集器在Java8中也是默認(rèn)收集器。

在jvm虛擬機(jī)中，使用Parallel收集器的參數(shù)如下

-XX:+UseParallelGC          //手動(dòng)指定新生代
-XX:+UseParallelOldGC       //手動(dòng)指定老年代
-XX:ParallelGCThreads       //設(shè)置新生代并行收集器的數(shù)量，大小最好設(shè)置和cpu數(shù)量相等
-XX:MaxGCPauseMillis        //設(shè)置垃圾回收器最大的停頓時(shí)間
-XX:GCTimeRatio             //垃圾收集時(shí)間占總時(shí)間的比例
-XX:+UseAdaptiveSizePolicy  //手動(dòng)指定老年代

也可以通過(guò)命令行的形式查看

//查看所有進(jìn)程
jps
//通過(guò)進(jìn)程號(hào)查看對(duì)應(yīng)的信息
jinfo -flag UseParallelGC  進(jìn)程號(hào)

5，CMS垃圾回收器(低延遲)

CMS：Concurrent-Mark-Sweep，第一款真正意義上的并發(fā)收集器，第一次實(shí)現(xiàn)了讓垃圾收集線程與用戶線程同時(shí)工作。CMS收集器關(guān)注的點(diǎn)是盡可能縮短垃圾收集時(shí)用戶程序的停頓時(shí)間，也就是說(shuō)，停頓的時(shí)間越短，就越適合與用戶交互的程序，良好的響應(yīng)速度可以提升用戶體驗(yàn)。此垃圾回收采用的算法是標(biāo)記清除法。

5.1，CMS處理器工作流程(重點(diǎn))

通過(guò)上圖可知，在CMS的工作流程主要分為四個(gè)階段，分別是初始標(biāo)記、并發(fā)標(biāo)記、重新標(biāo)記和并發(fā)清理

初始標(biāo)記：在這個(gè)階段中，程序的工作線程會(huì)因?yàn)閟tw機(jī)制而出現(xiàn)短暫的暫停，這個(gè)階段的任務(wù)主要是標(biāo)記出GC Root可以關(guān)聯(lián)到的對(duì)象，一旦標(biāo)記完成，就會(huì)恢復(fù)之前的狀態(tài)。由于直接關(guān)聯(lián)的對(duì)象比較小，因此這里的速度非常的塊。

并發(fā)標(biāo)記：從GC Roots的直接關(guān)聯(lián)的對(duì)象開(kāi)始遍歷整個(gè)對(duì)象的過(guò)程，這個(gè)過(guò)程較長(zhǎng)，但是不需要停頓用戶線程，可以讓用戶線程和垃圾回收線程同時(shí)工作。

重新標(biāo)記：由于在并發(fā)標(biāo)記階段中，工作線程和垃圾回收線程同時(shí)工作，難免會(huì)有新的垃圾出現(xiàn)或者舊的垃圾復(fù)活(finalize)，因此需要做一次重新標(biāo)記。此時(shí)會(huì)觸發(fā)stw，需要消耗的時(shí)間稍長(zhǎng)，但遠(yuǎn)比并發(fā)標(biāo)記階段時(shí)間短。

并發(fā)清除：此階段是真正的清理掉標(biāo)記階段判斷已死的對(duì)象，并且釋放內(nèi)存空間

盡管CMS收集器采用的是并發(fā)回收，但是其初始化標(biāo)記和再次標(biāo)記仍然會(huì)觸發(fā)stw，不過(guò)暫停的時(shí)間不會(huì)太長(zhǎng)。由于最費(fèi)時(shí)的并發(fā)標(biāo)記和并發(fā)清除都是并發(fā)執(zhí)行，因此用戶線程不需要暫停，從而讓整體的垃圾回收是低延遲的。

CMS主要是用戶回收老年代的對(duì)象，而用戶線程和垃圾回收線程在同時(shí)工作，如果在內(nèi)存滿了再觸發(fā)這個(gè)垃圾回收，那么這個(gè)用戶線程就會(huì)運(yùn)行不了，因此不能在內(nèi)存滿了的時(shí)候才觸發(fā)垃圾回收工作，而是需要設(shè)置一個(gè)閾值，在達(dá)到閾值的時(shí)候就觸發(fā)這個(gè)垃圾回收的工作。

5.2，CMS采用標(biāo)記清除算法的原因

在目前的三種垃圾算法中，新生代一般使用復(fù)制算法，老年代一般使用標(biāo)記整理法或者標(biāo)記清除法，由于標(biāo)記清除會(huì)產(chǎn)生大量的垃圾碎片，因此老年代一般優(yōu)先選擇使用標(biāo)記整理法，那為啥這里會(huì)使用標(biāo)記清除呢？

由于垃圾回收采用的是標(biāo)記清除算法，因此可能會(huì)出現(xiàn)這個(gè)碎片化的問(wèn)題，因此在分配內(nèi)存的時(shí)候只能使用空閑列表的方式，而不能使用指針碰撞。主要是因?yàn)椴l(fā)清理的時(shí)候，用戶線程也在工作，即使標(biāo)記整理法可以解決這個(gè)碎片化的問(wèn)題，但是標(biāo)記整理法會(huì)涉及到對(duì)象的移動(dòng)問(wèn)題，而用戶線程正在工作，對(duì)象的地址是絕對(duì)不能發(fā)生改變的，因此這里只能選擇標(biāo)記清除算法，而不能選擇標(biāo)記整理算法。用戶線程正在工作，你把人家地址給改變了，人家不得去告你。

如果一定要選擇標(biāo)記整理法，那么需要stw停止用戶線程，這里為了低延遲，顯然不可能在并發(fā)清理階段出現(xiàn)stw

5.3，CMS回收器的優(yōu)缺點(diǎn)以及可設(shè)置參數(shù)

CMS優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)了并發(fā)收集；低延遲

CMS缺點(diǎn)：采用的標(biāo)記清除法，會(huì)產(chǎn)生垃圾碎片；對(duì)CPU資源敏感；并發(fā)標(biāo)記可能出現(xiàn)新的垃圾，因此無(wú)法處理這種浮動(dòng)垃圾

在jvm虛擬機(jī)中，使用CMS收集器的參數(shù)如下

-XX:+UseConcMarkSweepGC             //手動(dòng)指定使用CMS收集器
-XX:CMSInitiatingOccupanyFraction   //設(shè)置堆內(nèi)存使用率閾值，達(dá)到該閾值時(shí)觸發(fā)垃圾回收
-XX:+UseCMSCompactAtFullColection   //指定FULL GC之后對(duì)內(nèi)存空間進(jìn)行整理
-XX:CMSFullGcsBeforeCompaction      //設(shè)置多少次FULL GC之后對(duì)內(nèi)存空間進(jìn)行整理
-XX:ParallelCMSThreads              //設(shè)置CMS線程的數(shù)量

因此通過(guò)這些垃圾回收器的優(yōu)缺點(diǎn)可知，垃圾回收器的選擇策略如下：想要最小化的使用內(nèi)存和并行開(kāi)銷------Serial ，最大化應(yīng)用程序的吞吐量------Parallel，最小化中斷或者停頓時(shí)間------CMS。

在JDK8中，CMS配合ParNew使用成為默認(rèn)的垃圾回收器；在JDK14的版本中，CMS直接被移除不再使用，CMS成為歷史。

6，G1垃圾處理器(重點(diǎn))

6.1，G1垃圾回收器概述

從JDK9開(kāi)始，使用的垃圾回收器就是G1回收器，被稱為區(qū)域化分代式回收器。雖然已經(jīng)有了高吞吐量的Parallel，以及低延遲的CMS，但是隨著業(yè)務(wù)越來(lái)越大，復(fù)雜，以及用戶越來(lái)越多，這兩款處理器顯然不能滿足實(shí)際需求，并且隨著內(nèi)存的不斷擴(kuò)大和處理器的數(shù)量不斷的增加，為了兼容高吞吐量和低延遲，使二者都可以滿足需求，因此G1誕生。官方給G1設(shè)定的目標(biāo)是：在延遲可控的情況下，盡可能的提高吞吐量。

G1是一個(gè)并行回收器，將堆內(nèi)存分割為很多不相關(guān)區(qū)域，如Eden，s0，s1，老年代等。主動(dòng)跟蹤各個(gè)region，在每個(gè)region里面計(jì)算出其垃圾堆積的價(jià)值大小，然后在后臺(tái)維護(hù)一個(gè)優(yōu)先列表，每次根據(jù)允許的收集時(shí)間，優(yōu)先回收價(jià)值最大的Region。就是說(shuō)不管區(qū)域中總共對(duì)象的多少，而是哪個(gè)區(qū)域中的垃圾多，就優(yōu)先回收哪個(gè)region區(qū)域，因此G1名字的由來(lái)-----Garbage First(垃圾優(yōu)先)

6.2，G1回收器的特點(diǎn)

并行與并發(fā)：G1有并行性，可以在回收期間，有多個(gè)GC同時(shí)工作，此時(shí)會(huì)觸發(fā)STW；也有并發(fā)性，可以與應(yīng)用程序交替執(zhí)行，不會(huì)觸發(fā)stw，在整個(gè)階段不會(huì)出現(xiàn)完全阻塞的情況。

分代收集：G1仍然屬于分代收集器，他依然會(huì)去區(qū)分新生代和老年代，不同的是，堆中的對(duì)象不要求是連續(xù)的空間，也不需要固定其大小和數(shù)量。如下圖，如果出現(xiàn)某個(gè)Eden區(qū)的所有對(duì)象被清除，那么那塊地址下一次存儲(chǔ)的就不一定是Eden區(qū)對(duì)象，可能是s區(qū)或者old區(qū)的對(duì)象。而在每個(gè)region中，只允許存在一種類型的對(duì)象。

空間整合：CMS采用的是標(biāo)記清除算法，那么會(huì)產(chǎn)生內(nèi)存碎片化問(wèn)題。G1將內(nèi)存劃分為一個(gè)個(gè)小的region，內(nèi)存的回收也是以region為單位的，其內(nèi)部采用的是復(fù)制算法，整體可以看做成標(biāo)記整理法，從而解決內(nèi)存碎片化的問(wèn)題，從而解決大對(duì)象不會(huì)因?yàn)闊o(wú)法找到連續(xù)內(nèi)存空間而提前觸發(fā)一次GC。

可預(yù)測(cè)的停頓時(shí)間模型：G1和CMS都是為了低延遲而誕生，G1除了追求低延遲之外，還可以建立一個(gè)可預(yù)測(cè)的停頓時(shí)間模型，能讓使用者明確知道在一個(gè)長(zhǎng)度為M的毫秒時(shí)間判斷內(nèi)，消耗在垃圾收集上不得超過(guò)N秒

6.3，G1回收器的參數(shù)設(shè)置

可以設(shè)置的參數(shù)如下

-XX:+UseG1Gc                    	//手動(dòng)指定使用G1收集器
-XX:G1HeapRegionSize           		//設(shè)置region大小，值為2的冪
-XX:MaxGcPauseMillis                //設(shè)置最大GC停頓指標(biāo)
-XX:ParallelGCThread                //設(shè)置stw工作線程的值
-XX:ConcGCThreads                   //設(shè)置并發(fā)標(biāo)記的線程數(shù)
-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent  //設(shè)置觸發(fā)并發(fā)GC周期的Java堆占用閾值

G1的調(diào)優(yōu)原則就是簡(jiǎn)化JVM的性能調(diào)優(yōu)，開(kāi)發(fā)人員只需要簡(jiǎn)單的三步就可以完成調(diào)優(yōu)：開(kāi)啟G1垃圾收集器，設(shè)置最大的堆內(nèi)存，設(shè)置最大的停頓時(shí)間

6.4，Region

在G1收集器中，它將整個(gè)Java堆劃分成2048個(gè)獨(dú)立大小的Region塊，每個(gè)region塊大小根據(jù)實(shí)際的大小而定，并且大小的值為2的冪次方，可以通過(guò)-XX:G1HeapRegionSize 來(lái)設(shè)置。在region中，不需要新生代和老年代邏輯連續(xù)。

如下圖，一個(gè)region只能屬于一個(gè)角色，E表示eden區(qū)，S表示Survivor區(qū)，O表示old區(qū)，空白部分表示未使用區(qū)域。同時(shí)在G1中，增加了一個(gè)Humongous內(nèi)存區(qū)域，主要用于存儲(chǔ)大對(duì)象，如果超過(guò)1.5個(gè)region，那么該對(duì)象存儲(chǔ)在Humongous內(nèi)存區(qū)域內(nèi)，如果一個(gè)H區(qū)域存儲(chǔ)不下，那么就會(huì)尋找一個(gè)連續(xù)的H區(qū)存儲(chǔ)

6.5，G1回收器回收垃圾的過(guò)程

G1垃圾回收器和上面的垃圾回收器有著不同之處，上面的幾款回收器主要是針對(duì)于新生代或者老年代的其中一個(gè)區(qū)域進(jìn)行垃圾回收，而G1是即要對(duì)新生代進(jìn)行垃圾回收，也要對(duì)老年代進(jìn)行垃圾回收。G1的垃圾回收器主要包括三個(gè)環(huán)節(jié)：年輕代GC，老年代并發(fā)標(biāo)記過(guò)程，回合回收。

• 當(dāng)新生代的Eden區(qū)用盡時(shí)，就會(huì)開(kāi)始觸發(fā)年輕代的垃圾回收過(guò)程： G1的新生代收集階段是一個(gè)并行的獨(dú)占式的垃圾收集器。在新生代的回收期，G1 GC暫停所有的應(yīng)用程序線程，啟動(dòng)多線程執(zhí)行新生代回收。然后從新生代區(qū)間移動(dòng)存活對(duì)象到s區(qū)或者老年代中。
• 當(dāng)堆內(nèi)存達(dá)到45%的時(shí)候，就會(huì)觸發(fā)老年代并發(fā)標(biāo)記過(guò)程
• 標(biāo)記完成后開(kāi)始混合回收的過(guò)程： 對(duì)于一個(gè)混合回收期，G1 GC從老年代區(qū)間將對(duì)象移動(dòng)到空閑區(qū)間，這些空閑區(qū)間就成為了老年代的一部分。老年代回收器不需要將整個(gè)老年代回收，一次只需要掃描一部分老年代的區(qū)域即可。

6.5，記憶集和寫屏障

在每個(gè)region中，region與region之間肯定存在相互引用，因此在region中，引入了這個(gè)Remember Set，被稱為結(jié)果記憶集。每個(gè)記憶集中記錄著引用著當(dāng)前對(duì)象的對(duì)象地址，并且在寫入記憶集時(shí)，被稱為寫屏障。并且在寫入時(shí)，會(huì)有一個(gè)短暫的中斷操作，回去判斷寫入的對(duì)象是否和當(dāng)前類型的數(shù)據(jù)在不同的region，如果不同，那么就將相關(guān)引用的信息加載到Rset中，在進(jìn)行垃圾回收時(shí)，則只需要掃描記憶集中的內(nèi)容，而不需要進(jìn)行全盤掃描。

如下圖，每個(gè)Region區(qū)域都有對(duì)應(yīng)的Rset記憶集， 如Region2區(qū)域，該區(qū)域被region1和region3所引用著，那么在region2區(qū)域?qū)?yīng)的rset中，就會(huì)記錄這個(gè)region1和region3的相關(guān)信息。如果Region2要被判斷是否為垃圾并且進(jìn)行回收的話，則只需通過(guò)這個(gè)Rset中記錄的值即可縮小范圍。

6.6，G1垃圾回收詳解

新生代的回收過(guò)程如下：

• 先掃描Root根，如一些靜態(tài)對(duì)象，方法中的局部變量等，作為RSet的入口，
• 然后再更新RSet，RSet可以準(zhǔn)確的反映老年代對(duì)所在的內(nèi)存分段中對(duì)象的引用，
• 隨后再處理這個(gè)RSet，老年代指向的Eden中的對(duì)象即為存活對(duì)象，
• 隨后再?gòu)?fù)制對(duì)象，將eden區(qū)的對(duì)象復(fù)制到s區(qū)或者old區(qū)，最后再去處理引用，如一些強(qiáng)、軟、弱、虛引用等。

并發(fā)標(biāo)記的過(guò)程如下：(該階段和CMS階段很類似)

• 先是初始標(biāo)記階段，標(biāo)記從根節(jié)點(diǎn)直接可達(dá)的對(duì)象，會(huì)觸發(fā)stw；
• 再是從根區(qū)域掃描，G1 GC掃描s區(qū)直接可達(dá)的老年代對(duì)象，并將這些對(duì)象標(biāo)記；
• 其次是并發(fā)標(biāo)記，在整個(gè)堆中進(jìn)行并發(fā)標(biāo)記，若在該階段中發(fā)現(xiàn)垃圾，那這個(gè)區(qū)域會(huì)立即被回收；
• 接下來(lái)是再次標(biāo)記的過(guò)程，修正上次標(biāo)記的結(jié)果，此工程需要stw；
• 再接下來(lái)是獨(dú)占清理，計(jì)算各個(gè)區(qū)域的存活對(duì)象和GC的回收比例，會(huì)觸發(fā)stw；
• 最后是并發(fā)清理階段，識(shí)別并清理完全空閑的區(qū)域。

混合回收的過(guò)程如下：

• 采用復(fù)制算法，將新生代的垃圾和老年代的垃圾混合回收，老年代只有一部分，而不是全部的老年代?；旌匣厥盏乃惴▊€(gè)新生代中的回收算法完全一樣，只是回收集多了老年代的內(nèi)存分段。

因此在G1回收器中，需要避免使用-Xmn或者-XX:NewRatio等相關(guān)選項(xiàng)顯式設(shè)置新生代大小，因?yàn)楣潭ㄐ律鷷?huì)覆蓋暫停時(shí)間的目標(biāo)，并且堆暫停時(shí)間也不要過(guò)于苛刻

7，經(jīng)典垃圾回收器總結(jié)

通過(guò)上面詳細(xì)的對(duì)各種垃圾回收器的描述，因此將各個(gè)回收器的特點(diǎn)整理如下圖

垃圾回收器如何選擇

1，優(yōu)先調(diào)整堆的大小讓服務(wù)器自己來(lái)選擇
2，如果內(nèi)存小于100M，使用串行收集器
3，如果是單核，并且沒(méi)有停頓時(shí)間的要求，串行或JVM自己選擇
4，如果允許停頓時(shí)間超過(guò)1秒，選擇并行或者JVM自己選
5，如果響應(yīng)時(shí)間最重要，并且不能超過(guò)1秒，使用并發(fā)收集器
6，4G以下可以用parallel，4-8G可以用ParNew+CMS，8G以上可以用G1，幾百G以上用ZGC

8，GC日志的常用參數(shù)

-XX:+PrintGC                      //輸出GC日志類
-XX:+PrintGCDetails               //輸出Gc的詳細(xì)信息
-XX:+PrintGCTimeStamps            //輸出GC的時(shí)間戳
-XX:+PrintGCDateStamps            //輸出Gc的時(shí)間戳
-XX:+PrintHeapAtGC                //在GC前后打印出堆信息
-Xloggc:../logs/gc.log            //設(shè)置日志的輸出路徑

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