JVM G1

最新推荐文章于 2025-03-06 00:26:05 发布

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本文介绍了JVM垃圾收集器的发展历程，从Serial收集器到G1收集器，并重点解析了G1收集器的特点与应用场景。G1通过分区管理堆内存，解决了内存碎片等问题，并能有效控制垃圾收集时的停顿时间。

第一阶段，Serial（串行）收集器

在jdk1.3.1之前，java虚拟机仅仅能使用Serial收集器。 Serial收集器是一个单线程的收集器，但它的“单线程”的意义并不仅仅是说明它只会使用一个CPU或一条收集线程去完成垃圾收集工作，更重要的是在它进行垃圾收集时，必须暂停其他所有的工作线程，直到它收集结束。
第二阶段，Parallel（并行）收集器

Parallel收集器也称吞吐量收集器，相比Serial收集器，Parallel最主要的优势在于使用多线程去完成垃圾清理工作，这样可以充分利用多核的特性，大幅降低gc时间。
第三阶段，CMS（并发）收集器

CMS收集器在Minor GC时会暂停所有的应用线程，并以多线程的方式进行垃圾回收。在Full GC时不再暂停应用线程，而是使用若干个后台线程定期的对老年代空间进行扫描，及时回收其中不再使用的对象。
第四阶段，G1（并发）收集器

G1收集器（或者垃圾优先收集器）的设计初衷是为了尽量缩短处理超大堆（大于4GB）时产生的停顿。相对于CMS的优势而言是内存碎片的产生率大大降低。

1.G1收集器的最大特点：
G1收集器最大的特点是引入了分区的思路，弱化了分代的概念。
合理利用垃圾收集各个周期的资源，解决了其他收集器甚至CMS的众多缺陷。
2.G1相比较CMS的改进
算法：G1基于标记-整理算法，不会产生空间碎片，分配大对象时不会无法得到连续的空间而提前触发一次FULL GC。
停顿时间可控：G1可以通过设置预期停顿时间（Pause Time）来控制垃圾收集时间避免应应用雪崩现象。
并行与并发：G1能更充分的利用CPU，多核环境下的硬件优势来缩短stop the world的停顿时间。
3.CMS和G1的区别
CMS中，堆被分为PermGen，YoungGen，OldGen；而YoungGen又分了两个survivo区域。在G1中，堆被平均分成几个区域（region），在每个区域中，虽然也保留了新老代的概念，但是收集器是以整个区域为单位收集的。
G1在回收内存后会马上同时做合并空闲内存的工作、而CMS默认是在STW（stop the world）的时候做。
G1会在Young GC中使用、而CMS只能在O区使用。

1.8之前，JVM分为新生代、老年代、持久代。1.8之后，元空间取代了持久代。

G1收集器的内存模型
G1堆内存结构
堆内存会被切分成为很多固定大小的区域（region），每个是连续范围的虚拟内存。
堆内存中一个区域（region）的大小可以通过-XX:G1HeapRegionSize参数指定，大小区间最小1M,最大32M，总之是2的幂次方。
默认把堆内存分为2048份。
G1堆内存分配
每个Region被标记了E,S,O,H，这些区域在逻辑上被映射为Eden，Survivor和老年代。
存活的对象从一个区域转移（即复制或移动）到另一个区域。区域被设计为并行收集垃圾，可能会暂停所有应用线程。
如上图所示，区域可以分配到Eden，survivor和老年代。此外，还有第四种类型，被称为巨型区域（Humongous Region）。Humongous区域是为了那些存储超过50%标准region大小的对象而设计的，它用来专门存放巨型对象。如果一个H区装不下一个巨型对象，那么G1会寻找连续的H分区来存储。为了能找到连续的H区，有时候不得不启用Full GC。

G1的第一个重要特点是为用户的应用程序的提供一个低GC延时和大内存GC的解决方案。这意味着堆大小6GB或者更大，稳定和可预测的暂停时间将低于0.5秒。
如果应用程序使用CMS或ParallelOld垃圾回收器具有一个或多个一下特征，将有利于切换到G1:
Full GC持续时间太长或太频繁
对象分配率或年轻代升级老年代很频繁
不期望的很长的垃圾收集时间或压缩暂停（超过0.5至1秒）

注意：如果你正在使用CMS或ParallelOld收集器,并且你的应用程序没有遇到长时间的垃圾收集暂停，则保持与您的当前收集器是很好的，升级JDK并不必要更新收集器为G1。