JVM G1

设计架构的重要思想

• 分治
• 分层

官方地址：https://www.oracle.com/technical-resources/articles/java/g1gc.html

吞吐量G1比PS降低10%~15%

追求耗时少，200ms内有响应，用G1

追求throughput，用Parallel

G1原理模型

humongous object

• 超过单个region50%

GC何时触发

YGC

• Eden空间不足
• 多线程并行执行

FGC

• Old空间不足
• system.gc()

G1特点

• 并发收集
• 压缩空闲空间不会延长GC的暂停时间
• 更易预测的GC暂停时间
• 适用不需要实现很高的吞吐量的场景
• 动态新老年代比例：5%~60%，不需要手工指定
• G1预测停顿时间的基准

Card Table

• YGC的时候，需要扫描整个Old区域，效率非常低，所以Jvm设计了CardTable
• 如果一个CardTable中有对象指向Y区，将其设置为Dirty，下次扫描时，只需要扫描Dirty的Card Table
• 在结构上，Card Table用Bitmap实现

G1的内存区域不是固定的Eden或者Old

G1基本概念

CSet

CSet = Collection Set

• 一组可被回收的分区的集合
• 在CSet中存活的数据会在GC过程中被移动到另一个可用分区
• CSet中的分区可以来自Eden空间、survivor空间或者老年代
• Cset会占用不到整个堆空间的1%大小

Rset

RememberedSet（G1高效回收的关键）

• Region中都有一个HashSet（Rset），记录其他对象对本对象的引用
• 回收高效，占用空间变大，空间换时间

G1中的MixedGC

相当于一个CMS

XX:InitiatingHeapOccupacyPercent

• 默认值45%
• 当O超过这个值时，启动MixedGC

MixedGC过程

• 初始标记stw
• 并发标记
• 最终标记（重新标记）
• 筛选回收stw（并行）

初始标记

并发标记

最终标记

并行筛选回收（筛选垃圾最多的region进行回收）

如果G1产生FCG，应该怎么做

• 扩内存
• 提高CPU性能（回收得快，业务逻辑产生对象速度固定，垃圾回收快，内存空间大）
• 降低MixedGC触发的阈值，让MixedGC提早发生（默认45%）

阿里多租户Jvm

• 每租户空间
• session based GC

并发标记算法

在标记对象过程中，对象的引用关系正在发生改变

三色标记

• 白色，未被标记的对象
• 灰色，自身被标记，成员变量未被标记
• 黑色，自身和成员变量均已标记完成

漏标

A指向D，B指向D的引用消失了

产生漏标

漏标指的是，live object，由于没有遍历到，被当成garbage回收

• 标记进行时增加了一个黑到白的引用，如果不重新处理黑色，会漏标
• 标记进行时删除了灰对象对白对象的引用，这个白对象可能被漏标

漏标解决方法

incremental update（CMS采用方案）

• 增量更新，关注应用的增加，把黑色重新标记为灰色，下次重新扫描属性

SATB snapshot at the beginning（G1采用方案）

• 关注引用删除，当B->D消失时，要把这个引用推到GC的堆栈，保证D还能被GC扫描到

为什么G1使用SATB

• 灰色->白色，引用消失时，如果没有黑色指向白色
• 引用会被push到堆栈，下次扫描时拿到这个引用，由于RSet的存在
• 不需要扫描整个堆区查找指向白色的引用，效率比较高
• SATB配合RSet，完美搭配

Rset与赋值效率

• 由于RSet的存在，每次给对象赋引用时候，就得做一些额外操作
• 在Rset中做一些额外的记录（在GC中称为写屏障）

写屏障（不是内存屏障）

No Sivler Bullet