java中的G1回收器怎么用

這篇文章給大家介紹java中的G1回收器怎么用，內(nèi)容非常詳細，感興趣的小伙伴們可以參考借鑒，希望對大家能有所幫助。

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G1 回收器

G1回收器是在jdk1.7中正式使用的全新垃圾回收器，并且是jdk9及之后版本的默認回收器。從分代上看，G1 依然屬于分代垃圾回收器，它會區(qū)分年輕代和老年代，依然有eden區(qū)和survivor區(qū)，但從堆的結(jié)構(gòu)上看，它并不要求整個eden區(qū)、年輕代或者老年代都連續(xù)。G1使用了全新的分區(qū)算法，特點如下：

• 并行性：G1在回收期間，可以由多個GC線程同時工作，有效利用多核計算能力。

• 并發(fā)性：G1在擁有與應(yīng)用程序交替執(zhí)行的能力，部分工作可以和應(yīng)用程序同時執(zhí)行，一般來說，不會在整個回收期間完全阻塞應(yīng)用程序。

• 分代GC：G1依然是一個分代回收器，但是和之前的回收器不同，它同時兼顧年輕代和老年代，其他回收器或者工作在年輕代，或者工作在老年代。

• 空間整理：G1在回收過程中，會進行適當?shù)膶ο笠苿?，不像CMS，只是簡單地標記清理對象，在若干次GC后，CMS必須進行一次碎片整理。而G1不同，它每次回收都會有效地復(fù)制對象，減少碎片空間。

• 可預(yù)見性：由于分區(qū)的原因，G1可以只選取部分區(qū)域進行內(nèi)存回收，這樣縮小了回收的范圍，全局停頓也能得到較好的控制。

1 G1的內(nèi)存劃分和主要收集過程

G1將堆進行分區(qū)，劃分為一個個的區(qū)域，每次回收時，只回收其中幾個區(qū)域，以此來控制垃圾回收產(chǎn)生的一次停頓時間。

G1的回收過程可能有4個階段：

• 新生代GC

• 并發(fā)標記周期

• 混合回收

• 如果需要，可能會進行FullGC

2. G1的新生代GC

新生代GC的主要工作是回收eden區(qū)和survivor區(qū)。一旦eden區(qū)被占滿，新生代GC就會啟動。新生代GC只處理eden區(qū)和survivor區(qū)，回收后所有的eden區(qū)都應(yīng)該被清空，而survivor區(qū)會被回收一部分數(shù)據(jù)。

3. G1 的并發(fā)標記周期

G1 的并發(fā)階段和 CMS 有點類似，它們都是為了降低一次停頓時間，而將可以和應(yīng)用程序并發(fā)的部分單獨提取出來執(zhí)行。

并發(fā)標記周期可以分為以下幾步：

• 初始標記：標記從根節(jié)點直接可達的對象。這個階段會伴隨一次新生代GC，它是產(chǎn)生全局停頓的，應(yīng)用程序線程在這個階段必須停止執(zhí)行。

• 根區(qū)域掃描：由于初始標記必然會伴隨一次新生代GC，所以在初始化標記后，eden區(qū)被清空，并且存活對象被移入survivor區(qū)。在這個階段，將掃描由survivor區(qū)直接可達的老年代區(qū)域，并標記這些直接可達的對象。這個過程是可以和應(yīng)用程序并發(fā)執(zhí)行的，但是根區(qū)域掃描不能和新生代GC同時執(zhí)行，因為如果恰巧在此時需要進行新生代GC，就需要等待根區(qū)域掃描結(jié)束后才能進行。如果發(fā)生這種情況，這次新生代GC的時間就會延長。

• 并發(fā)標記：和CMS類似，并發(fā)標記將會掃描并查找整個堆的存活對象，并做好標記。這是一個并發(fā)的過程，并且這個過程可以被一次新生代GC打斷。

• 重新標記：和CMS一樣，重新標記也是會產(chǎn)生應(yīng)用程序停頓的。由于并發(fā)標記過程中，應(yīng)用程序依然在運行，因此標記結(jié)果可能需要修正，所以在此對上一次的標記結(jié)果進行補充。在 G1 中，這個過程使用SATB(Snapshot-At-The-Beginning)算法完成，即G1會在標記之初為存活對象創(chuàng)建一個快照，這個快照有助于加速重新標記的速度。

• 獨占清理：這個階段是會引起停頓的。它將計算各個區(qū)域的存活對象和GC回收比例，并進行排序，識別可供混合回收的區(qū)域。識別可供混合回收的區(qū)域。在這個階段，還會更新記憶集(Remebered Set)。該階段給出了需要被混合回收的區(qū)域并進行了標記，在混合回收階段需要這些信息。

• 并發(fā)清理：這里會識別并清理完全空閑的區(qū)域。它是并發(fā)的清理，不會引起停頓。

除了初始標記、重新標記和獨占清理，其他幾個階段都可以和應(yīng)用程序并發(fā)執(zhí)行。

在并發(fā)標記周期中，G1會產(chǎn)生如下日志：

3.1 初始標記，它伴隨著一次新生代GC

[GC pause (G1 Humongous Allocation) (young) (initial-mark), 0.0014636 secs]
   ...
   [Eden: 2048.0K(14.0M)->0.0B(13.0M) Survivors: 0.0B->1024.0K Heap: 13.8M(40.0M)->2624.1K(40.0M)]
 [Times: user=0.01 sys=0.00, real=0.00 secs]

3.2 一次并發(fā)的根區(qū)域掃描，并發(fā)掃描過程中不能被新生代GC中斷。

[GC concurrent-root-region-scan-start]
[GC concurrent-root-region-scan-end, 0.0003832 secs]

3.3 并發(fā)標記，并發(fā)標記可以被新生代GC打斷，下面的日志顯示了一次并發(fā)標記被3次新生代GC打斷。

[GC concurrent-mark-start]
[GC pause (young), 0.0003382 secs]
...
  [Eden: 2048.0K(14.0M)->0.0B(13.0M) Survivors: 0.0B->1024.0K Heap: 13.8M(40.0M)->2624.1K(40.0M)]
[Times: user=0.01 sys=0.00, real=0.00 secs] 
...
  [Eden: 2048.0K(14.0M)->0.0B(13.0M) Survivors: 0.0B->1024.0K Heap: 13.8M(40.0M)->2624.1K(40.0M)]
[Times: user=0.01 sys=0.00, real=0.00 secs] 
...
  [Eden: 2048.0K(14.0M)->0.0B(13.0M) Survivors: 0.0B->1024.0K Heap: 13.8M(40.0M)->2624.1K(40.0M)]
[Times: user=0.01 sys=0.00, real=0.00 secs] 
[GC concurrent-mark-end, 0.0003929 secs]

3.4 重新標記：是會引起全局停頓的，它的日志如下：

[GC remark [Finalize Marking, 0.0006027 secs] [GC ref-proc, 0.0000295 secs] [Unloading, 0.0003390 secs], 0.0010737 secs]
 [Times: user=0.01 sys=0.00, real=0.01 secs]

3.5 重新標記后會進行獨占清理，獨占清理會重新計算各個區(qū)域的存活對象，并以此可以得到每個區(qū)域進行GC的效果，它的日志如下：

[GC cleanup 10M->10M(40M), 0.0003016 secs]
 [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]

3.6 并發(fā)清理，是并發(fā)執(zhí)行的，它會根據(jù)獨占清理階段計算得出每個區(qū)域的存活對象數(shù)量，直接回收不包含存活對象的區(qū)域。它的日志如下：

[GC concurrent-cleanup-start]
[GC concurrent-cleanup-end, 0.0000016 secs]

4. 混合回收

在并發(fā)標記周期中，雖然有部分對象被回收，但是總體上說，回收的比例是相當?shù)偷?。但是在并發(fā)標記周期后，G1已經(jīng)明確知道哪些區(qū)域含有比較多的垃圾對象，在混合回收階段就可以專門針對這些區(qū)域進行回收。這個階段叫做混合回收，是因為這個階段既會執(zhí)行正常的年輕代GC，又會選取一些被標記的老年代區(qū)域進行回收，它同時處理了新生代和老年代。

混合GC會產(chǎn)生如下日志：

[GC pause (mixed), 0.0003382 secs]
...
  [Eden: 2048.0K(14.0M)->0.0B(13.0M) Survivors: 0.0B->1024.0K Heap: 13.8M(40.0M)->2624.1K(40.0M)]
[Times: user=0.01 sys=0.00, real=0.00 secs]

混合GC會執(zhí)行多次，走到回收了足夠多的內(nèi)存空間，然后它會觸發(fā)一次新生代GC。新生代GC后，又可難會發(fā)生一次并發(fā)標記周期的處理，最后又會引起混合GC的執(zhí)行。

5. 必要時的Full GC

和CMS類似，并發(fā)回收由于讓應(yīng)用程序和GC線程交替工作，總是不能完全避免在特別繁忙的場合出現(xiàn)在回收過程中內(nèi)存不充足的情況。當遇到這種情況時，G1也會轉(zhuǎn)入一個FullGC。

當G1在并發(fā)標記時，由于老年代被快速填充，G1會終止并發(fā)標記而轉(zhuǎn)入一個Full GC:

[GC concurrent-mark-start]
[Full GC 898->896(900M), 0.7003382 secs]
  [Eden: 0K(45.0M)->0.0B(45.0M) Survivors: 0.0B->0B Heap: 898.7M(900.0M)->896.2M(900.0M)]
[Times: user=1.01 sys=0.00, real=0.075 secs] 
[GC concurrent-mark-abort]

此外，如果在混合GC時空間不足，或者在新生代GC時survivor區(qū)和老年代無法容納幸存對象，都會導(dǎo)致一次FullGC.

6. G1的日志

# 表示應(yīng)用程序發(fā)生了一次新生代GC，這是在初始標記時發(fā)生的，耗時0.0018193秒，意味著程序至少暫停了0.0018193秒
[GC pause (G1 Humongous Allocation) (young) (initial-mark), 0.0018193 secs]
   # 后續(xù)并行時間，表示所有GC線程總的花費時間，這里為0.9毫秒，workers為8表示有8個GC線程
   [Parallel Time: 0.9 ms, GC Workers: 8]
      # GC線程的執(zhí)行情況，這里統(tǒng)計了8個線程的統(tǒng)計值，如 平均、最小、最大和差值（最大值與最小值之差），
      # 106.6 表示在應(yīng)用程序啟動 106.6 毫秒后，啟動了該GC線程
      [GC Worker Start (ms): Min: 106.6, Avg: 106.7, Max: 106.7, Diff: 0.1]
      # 根掃描時間的統(tǒng)計值
      [Ext Root Scanning (ms): Min: 0.4, Avg: 0.4, Max: 0.5, Diff: 0.1, Sum: 3.3]
      # 更新記憶集（Remember Set）的耗時。
      # 記憶集是G1中維護的一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，簡稱RS。每一個G1區(qū)域都有一個RS與之關(guān)聯(lián)。由于G1回收時是按照區(qū)域
      # 回收的，比如在回收區(qū)域A的對象時，很可能并不回收區(qū)域B的對象，為了回收區(qū)域A的對象，要掃描區(qū)域B甚
      # 至整個堆來判定區(qū)域A中哪些對象不可達，這樣做的代價顯然很大。因此，G1在區(qū)域A的RS中，記錄了在區(qū)域
      # A中被其他區(qū)域引用的對象，這樣在回收區(qū)域A時，只要將RS視為區(qū)域A根集的一部分即可，從而避免做整個堆
      # 的的掃描。由于系統(tǒng)在運行過程中，對象之間的引用關(guān)系是可能時刻變化的，為了更高效地跟蹤這些引用關(guān)系，
      # 會將這些變化記錄在Update Buffers中。這里的Processed Buffers指的就是處理這個Update Buffers數(shù)據(jù)。
      [Update RS (ms): Min: 0.0, Avg: 0.0, Max: 0.0, Diff: 0.0, Sum: 0.0]
         [Processed Buffers: Min: 0, Avg: 0.0, Max: 0, Diff: 0, Sum: 0]
      # 掃描RS的時間 
      [Scan RS (ms): Min: 0.0, Avg: 0.0, Max: 0.0, Diff: 0.0, Sum: 0.0]
      [Code Root Scanning (ms): Min: 0.0, Avg: 0.0, Max: 0.0, Diff: 0.0, Sum: 0.0]
      # 在正式回收前，G1 會對被回收區(qū)域的對象進行疏散，即將存活對象放置在其他區(qū)域中，因此需要進行對象復(fù)制
      [Object Copy (ms): Min: 0.2, Avg: 0.3, Max: 0.4, Diff: 0.2, Sum: 2.2]
      # 給出GC工程線程終止的信息，這里的終止時間是線程花在終止階段的耗時。在GC線程終止前，它們會檢查其
      # 他GC線程的工作隊列，查看是否仍然還有對象引用沒有處理完，如果其他線程仍然有沒有處理完的數(shù)據(jù)，請求
      # 終止的線程會幫助它盡快完成，隨后再嘗試終止。其中，Termination Attempts 展示了工作線程的終止次數(shù)。
      [Termination (ms): Min: 0.0, Avg: 0.1, Max: 0.2, Diff: 0.2, Sum: 1.0]
         [Termination Attempts: Min: 1, Avg: 2.9, Max: 6, Diff: 5, Sum: 23]
      # 顯示GC線程花費在其他任務(wù)中的耗時
      [GC Worker Other (ms): Min: 0.0, Avg: 0.0, Max: 0.0, Diff: 0.0, Sum: 0.1]
      [GC Worker Total (ms): Min: 0.8, Avg: 0.8, Max: 0.9, Diff: 0.1, Sum: 6.6]
      # GC 工作線程的完成時間
      [GC Worker End (ms): Min: 107.5, Avg: 107.5, Max: 107.5, Diff: 0.0]
   [Code Root Fixup: 0.0 ms]
   [Code Root Purge: 0.0 ms]
   # 顯示清空 CardTable的時間，RS 就是依靠CardTable來記錄哪些是存活對象的
   [Clear CT: 0.1 ms]
   # 顯示其他幾個任務(wù)的耗時，比如選擇CSet(Collection Sets，表示被選取的、將要被回收的區(qū)域的集合)的時
   # 間、Ref Proc（處理弱引用、軟引用的時間）、Ref End（弱引用、軟引用入隊時間）和Free CSet（釋放被
   # 回收的CSet中區(qū)域的時間，包括它們的RS）
   [Other: 0.8 ms]
      [Choose CSet: 0.0 ms]
      [Ref Proc: 0.7 ms]
      [Ref Enq: 0.0 ms]
      [Redirty Cards: 0.1 ms]
      [Humongous Register: 0.0 ms]
      [Humongous Reclaim: 0.0 ms]
      [Free CSet: 0.0 ms]
   [Eden: 2048.0K(14.0M)->0.0B(13.0M) Survivors: 0.0B->1024.0K Heap: 13.8M(40.0M)->2656.1K(40.0M)]
 [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]

7. 相關(guān)的參數(shù)

• -XX:+UseG1GC：啟用G1回收器

• -XX:MaxGCPauseMillis: 用于指定目標最大停頓時間。如果任何一次停頓時間超過這個設(shè)置值，G1就會嘗試調(diào)整新生代和老年代的比例、調(diào)整堆大小、調(diào)整晉升年齡等，試圖達到預(yù)設(shè)目標。對于性能調(diào)優(yōu)來說，總是魚和熊掌不可兼得，如果停頓時間縮短，對于新生代來說，意味著很可能要增加新生代GC的次數(shù)。對于老年代來說，為了獲得短暫的停頓時間，在混合GC時，一次收集的區(qū)域數(shù)量也會變少，這樣無疑增加了進行FullGC的可能性。

• -XX:ParallelGCThreads: 設(shè)置并行回收時GC的工作線程數(shù)量。

• -XX:InitatingHeapOccupancyPercent: 指定當整個堆使用率達到多少時，觸發(fā)并發(fā)標記周期的執(zhí)行，默認值是45.InitatingHeapOccupancyPercent一旦設(shè)置，始終都不會被G1修改，這意味著G1不會試圖改變這個值來滿足MaxGCPauseMillis 的目標，那么引起FullGC的可能性也大大增加，反之，一個過小的InitatingHeapOccupancyPercent值會使得并發(fā)標記周期執(zhí)行非常頻繁，大量GC線程搶占CPU，導(dǎo)致應(yīng)用程序的性能有所下降。

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