JVM学习----垃圾回收--G1

Garbage First
2004论文发布 ----> 2009 JDK 6u14 体验 ----> 2012 JDK 7u4 官方支持 ----> 2017 JDK9 默认

适用场景：

• 同时注重吞吐量和低延时，默认的暂停目标200ms
• 超大堆内存，会将堆划分为多个大小相等Region
• 整体上是标记整理算法，两个区域之间是复制算法

相关JVM参数：
-XX:+UseG1GC
-XX:G1HeapRegionSize=size
-XX:MaxGCPauseMillis=time

G1 垃圾回收阶段

G1三个循环回收阶段

1、Young Collection （新生代）

会STW
1）、将内存换分为多个区域，E代表Eden

2）、当Eden区域逐渐被占满，触发 Minor GC，采用复制算法，将幸存的对象复制到幸存区。S：代表幸存区。

3）、在经过一段时间之后，幸存区逐渐被占满，那么将年龄够的对象晋升到老年代。将不符合年龄要求的对象，拷贝到新的幸存区。

2、Young Collection + CM

在Young GC时会进行GC Root的初始标记（找到根对象，STW时进行，在上一个阶段执行）
老年代占用堆空间比例达到阈值时，会进行并发标记（根据根对象的引用链，找到其他对象，不会STW），由下面的JVM参数决定
-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent=percent ( 默认45% )

3、Mixed Collection

会对 E、S、O 进行全面的垃圾回收
最终标记（Remark）会STW，因为并发标记可能有遗漏
拷贝存活（Evacuation）会STW
-XX:MaxGCPauseMillis=ms (最大暂停时间)

对于新生代，将Eden区的幸存对象拷贝到幸存区，将其他幸存区里面的对象，该晋升的晋升，该继续保留的保留。其他的就全部进行回收了。
对于老年代，因为老年代会很大，默认45%，那么根据我们最大暂停时间，可能在这设置的时间内，我们不能讲全部老年区进行判断回收，那么系统就会判断，那么回收等级高，就优先回收哪些优先等级高的。

Full GC

CMS，在碎片少的时候，是并发执行垃圾回收的，如果要是并发失败，会退化为 Serial GC，那么这种产生的GC 才叫Full GC
G1 ，当你垃圾产生的速度 小于 垃圾回收的速度，这不叫Full GC。 当你垃圾产生的速度 大于 垃圾回收的速度，才会产生 Full GC，并发回收失败，进行并行回收。

Young Collection 跨代引用问题

新生代回收的跨代引用（老年代引用新生代）问题

JVM的垃圾回收机制详解和调优

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当新生代对象被老年代对象引用，我们将老年代再进行细分，每个大约512k大小。使用卡表技术
如果这个老年代引用了新生代对象，那么这个卡，我们就标记为脏卡。以后我们就不用遍历整个老年代，减少搜索范围，提高GC Root的寻找效率。
新生代会记录脏卡，那么在 新生代垃圾回收时，就会根据Eden记录脏卡区域进行遍历查询GC Root

Remark 重新标记

在并发标记过程中，产生了新的引用，原本应该被回收的对象被引用了。但是并发标记并没有对 被引用的对象进行重新标记。

所以重新标记就是为了解决这种情况。
具体做法，在并发标记时：当对象引用 发生改变时，JVM就会对该对象加入一个 写屏障 （只要对象引用发生了改变，就会触发写屏障）。
写屏障：会将该对象加入一个队列（satb_mark_queue队列）之中，将该对象变为正在处理中的状态，进入重新标记阶段。
重新标记，会STW，将队列中的 对象取出来，进行再一次的判断出来，判断队列中的对象是回收还是保留。

G1 垃圾回收器的优化（8->9的优化）

JDK 8u20 字符串去重

优点：节省大量内存
去电：略微多占用cpu时间，新生代回收时间略微增加
-XX:+UserStringDeduplication

jdk8 中字符串的存储底层实际采用的char数组进行存储，new两个，那么也是存两个char数组

String s1 = new String("hello"); // char[]{'h','e','l','l','o'}
String s2 = new String("hello"); // char[]{'h','e','l','l','o'}
1
2

• 将所有新分配的字符串放入一个队列
• 当新生代回收时，G1并发检查是否有字符串重复
• 如果它们值相同，让它们引用同一个char[] // 例如上面代码，s1，s2 引用同一个
• 主义，与String.intern() 不一样
  • String.intern() 关注的是字符串对象 // 用的StringTable去重，是用的常量池，这个针对的是对象
  • 而字符串去重关注的是char[]
  • 而JVM内部，使用了不同的字符串表

JDK 8u40 并发标记类卸载

所有对象都经过并发标记后，就能知道哪些类不再被使用，当一个类加载器的所有类都不再被使用，则卸载它所加载过的所有类。
例如，很多框架都是用自定义加载器。
-XX:+ClassUnloadWithConcurrentMark // 默认启用

JDK 8u60 回收巨型对象

• 一个对象大于region的一半时，称之为巨型对象（你也可以占多个region）
• G1不会对巨型对象进行拷贝
• 回收时，巨型对象优先考虑
• G1会跟踪老年代所有incoming引用，这样老年代incoming引用为0的巨型对象就可以在新生代垃圾回收时处理掉。

JDK 9 并发标记起始时间的调整

• 并发标记必须在堆空间占满前完成，否则退化为FullGC
• JDK 9 之前需要使用 -XX:InitiatingHeapOccupancyPercent
• JDK 9 可以动态调整
  • -XX:InitiatingHeapOccupancyPercent 用来设置初始值，默认45%
  • 进行数据采用并动态调整 — > 阈值
  • 总会添加一个安全的空档空间

这样可以尽可能避免 G1 GC 退化为 FullGC