前言
本节会分类介绍下垃圾回收算法, 垃圾回收器的优点和缺点
先在脑中有个大致的框架
本节自测问题
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GC 回收算法有哪些 ? 有什么优点/缺点
- 提示: 一共 3个算法 + 一个思想
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这些算法对应的回收器实现有哪些 ?
- 新生代 / 老年代 / all
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Parallel Scavenge 与 Parallel New 的区别
- 至少 3点 (参见: 其他问题)
CMS 的4个阶段
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CMS 的缺点
- 至少 3 点
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G1GC 的特点
- 至少 3 点
吞吐量优先/延迟优先下, 分别选用哪个(些) 垃圾回收器?
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其他问题
- 为什么 Parallel Scanvenge 不能和 CMS 一起用 ?
- Parallel Scanvenge 和 ParNew(Parallel New) 的区别
- Parallel 和 Concurrent 用在垃圾回收器中分别是什么含义:
GC 算法
| 回收算法 | 优点 | 缺点 |
|---|---|---|
| Mark-Sweep 标记清除 | 不需要移动对象, 简单高效 | 会产生内存碎片 |
| Copying 复制 | 简单高效, 没有内存碎片 | 内存使用率低, 可能会产生内存频繁复制的情况 |
| Mark-Compact 标记整理 | 简单高效, 没有内存碎片, 内存使用率高 | 仍需要移动对象 |
| Generational Collection 分代收集算法(思想) | 分区回收, 基于大多数对象生命周期较短的假设 | 对长时间存活对象的场景效果不佳 |
垃圾回收器
新生代回收器
| 回收器名 | 回收算法 | 特点 |
|---|---|---|
| Serial | Copying | 单线程回收器 |
| Parallel New | Copying | Parallel New 可以看成 Serial 的多线程版本, 可以和 CMS 一起使用 |
| Parallel Scavenge | Copying | 1. Parallel Scavenge 和 Parallel New 类似，但更加注重吞吐率。2. Parallel Scavenge 不能与 CMS 一起使用。3.Parallel Scavenge 有自适应调节策略+XX:UseAdaptiveSizePolicy, 调节新生代大小, eden/survivor 比例, 晋升老年代年龄等 |
老年代回收器
| 回收器名 | 回收算法 | 特点 |
|---|---|---|
| Serial Old | Mark-Compact | 单线程 |
| Parallel Old | Mark-Compact | 多线程回收 |
| CMS - concurrent mark & sweep | Mark-SWEEP | 并发低延迟,CPU占用高, 在 java9 中被弃用 |
其他回收器
| 回收器名 | 回收算法 | 特点 |
|---|---|---|
| G1 | Copying & Mark-Compact | 1. 分区, 优先回收死亡对象较多的区域 2. 不需要其他收集器配合就能独立管理整个堆 3. 高并发, 低延迟, 可预测停顿时间 |
| ZGC | Mark-Compact | 1. 可变分区大小, 低延迟, 通过LVB 实现低延迟 |
Parallel Scavenge
Parallel Scavenge收集器提供了两个参数用于精确控制吞吐量，分别是控制最大垃圾收集停顿时间的-XX:MaxGCPauseMillis参数以及直接设置吞吐量大小的-XX:GCTimeRatio参数。
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MaxGCPauseMillis参数允许的值是一个大于0的毫秒数，收集器将尽可能地保证内存回收花费的时间不超过设定值 -
GCTimeRatio参数的值应当是一个大于0且小于100的整数
CMS
CMS 的 4个阶段
- 初始标记 STW
- 标记gc roots直接关联到的对象
- 并发标记
- gc tracing
- 重新标记 STW
- 修正并发标记阶段因为用户程序继续运行而导致的标记变动
- 时长远远比并发标记的时间短
- 并发清除
- 与用户线程一起运行
CMS 的缺点
- 对CPU资源敏感, 在cpu不足4个时, 对用户线程影响大
- cms 在并发清除的过程中, 仍然有新的垃圾不断产生 (这部分垃圾被称为浮动垃圾 floating garbage), 所以需要事先预留一定区域(相当于浪费一部分内存), 否则如果垃圾回收时, 内存不足会导致 concurrent mode failure, 并使用 serial old 来回收垃圾了.
- mark-sweep 的算法容易导致内存碎片产生
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-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection在 fullGC的时候开启内存碎片整理, 但这个过程无法并发 -
-XX:CMSFullGCsBeforeCompaction设置执行多少次不压缩的 full gc 之后, 进行一次 compact
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选优
- 吞吐量优先
- Parallel Scavenge + Parallel Old
-XX:+UseParallelOldGC
- Parallel New(ParNew) + CMS (cpu敏感,较低延迟)
-XX:+UseConcMarkSweepGC- cms 在并发模式回收失败的情况下, 会使用 serial old GC
- Parallel Scavenge + Parallel Old
- 低延迟
- G1GC
-XX:+UseG1GC
- ZGC
- G1GC
下图来自于 ①
其他问题
为什么 Parallel Scanvenge 不能和 CMS 一起用?
R大回答: https://hllvm-group.iteye.com/group/topic/37095#post-242695
这些XXXGeneration都在HotSpot VM的“分代式GC框架( Generational GC framework )”内。本来HotSpot VM鼓励开发者尽量在这个框架内开发GC，但后来有个开发就是不愿意被这框架憋着，自己硬写了个没有使用已有框架的新并行GC，并拉拢性能测试团队用这个并行GC来跑分，成绩也还不错，于是这个GC就放进HotSpot VM里了。这就是我们现在看到的ParallelScavenge。
Parallel Scanvenge 和 ParNew(Parallel New) 的区别
R大回答: https://hllvm-group.iteye.com/group/topic/37095#post-242695
1、PS以前是广度优先顺序来遍历对象图的，JDK6的时候改为默认用深度优先顺序遍历，并留有一个UseDepthFirstScavengeOrder参数来选择是用深度还是广度优先。在JDK6u18之后这个参数被去掉，PS变为只用深度优先遍历。ParNew则是一直都只用广度优先顺序来遍历
2、PS完整实现了adaptive size policy，而ParNew及“分代式GC框架”内的其它GC都没有实现完（倒不是不能实现，就是麻烦+没人力资源去做）。所以千万千万别在用ParNew+CMS的组合下用UseAdaptiveSizePolicy，请只在使用UseParallelGC或UseParallelOldGC的时候用它。
3、由于在“分代式GC框架”内，ParNew可以跟CMS搭配使用，而ParallelScavenge不能。当时ParNew GC被从Exact VM移植到HotSpot VM的最大原因就是为了跟CMS搭配使用。
4、在PS成为主要的throughput GC之后，它还实现了针对NUMA的优化；而ParNew一直没有得到NUMA优化的实现。
Parallel 和 Concurrent 用在垃圾回收器中分别是什么含义:
Parallel 多条垃圾回收线程同时工作, 但用户线程处于等待状态
- 如 ParNew Old
Concurrent 指用户线程与垃圾回收线程同时执行
- 如 CMS
来自②深入理解 jvm 周志明 3.5.2 ParNew 收集器 P78
参考
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① Our Collectors - Jon Masamitsu's Weblog
② 深入理解 jvm 周志明
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③ zgc
与标记对象的传统算法相比，ZGC在指针上做标记，在访问指针时加入Load Barrier（读屏障），比如当对象正被GC移动，指针上的颜色就会不对，这个屏障就会先把指针更新为有效地址再返回，也就是，永远只有单个对象读取时有概率被减速，而不存在为了保持应用与GC一致而粗暴整体的Stop The World。
转载请注明出处
作者: GiraffeTree - https://giraffetree.me/2019/10/13/java_gc_100_quesions_2/
