JVM——》G1垃圾收集器

本文详细介绍了Java G1垃圾收集器的概念、发展、特点,包括其分代收集、空间整合和可预测停顿的优势。还涵盖了算法步骤、优缺点及注意事项,如堆内存要求和选择G1收集器的场景建议。

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一、概念

参考链接:
garbage-first

发展过程:
1.7 出现
1.8 推荐使用
1.9 默认使用

1、特点

1)分代收集(逻辑分代)
2)空间整合(整体上属于“标记-整理”算法,不会导致空间碎片)
3)可预测的停顿(比CMS更先进的地方在于能让使用者明确指定一个长度为M毫秒的时间片段内,消
耗在垃圾收集上的时间不得超过N毫秒)
4)所谓Garbage-Frist,其实就是优先回收垃圾最多的Region区域

2、Region

将整个Java堆划分为多个 大小相等的独立区域(Region)

个数:2048
大小:固定一样,数值范围在1M~32M(必须是2的n次幂)
内存:至少 2G 才能启动,一般堆内存至少 6G 才能用到生产环境上
分代:Region集合(新生代和老年代不再是物理隔离)

设置大小:-XX:G1HeapRegionSize=M

如果对象太大,一个Region放不下[超过Region大小的50%],那么就会直接放到H中

在这里插入图片描述

二、算法

标记-整理

三、过程(步骤)

在这里插入图片描述

1、初始标记(Initial Marking)

标记以下GC Roots能够关联的对象,并且修改TAMS的值,需要暂 停用户线程

2、并发标记(Concurrent Marking)

从GC Roots进行可达性分析,找出存活的对象,与用户线程并发执行

3、最终标记(Final Marking)

修正在并发标记阶段因为用户程序的并发执行导致变动的数据,需暂停用户线程

4、筛选回收(Live Data Counting and Evacuation)

对各个Region的 回收价值和成本进行排序 ,根据用户所期望的GC停顿时间制定回收计划

四、优缺

优点:

1、可以降低停顿时间,通过设置让停顿时间更短
2、可以变相的解决空间碎片

五、注意

1、堆内存要多大才能启动G1?

答案:2G以上
原因:region共2048个,每个region大小1M~32M,所以最小2048M = 2G

2、如何选择合适的垃圾收集器?

答案:官网链接Available Collectors
在这里插入图片描述

除非您的应用程序有相当严格的暂停时间要求,否则首先运行应用程序并允许VM选择收集器
如有必要,调整堆大小以提高性能。
如果性能仍然达不到您的目标,请使用以下准则作为选择收集器的起点。

场景1:内存小于100M

使用 -XX:+UseSerialGC 选择串行采集器

场景2:应用程序在单处理器上运行,并且没有停顿时间要求

1)让VM选择采集器
2)使用 -XX:+UseSerialGC 选择串行采集器

场景3:如果(a)峰值应用程序性能是第一优先级,并且(b)没有暂停时间要求,或者可以接受1秒或更长的暂停

1)让VM选择收集器
2)使用 -XX:+UseParallelGC 选择并行收集器。

场景4:如果响应时间比总吞吐量更重要,并且垃圾收集暂停必须保持在大约1秒以下

选择具有 -XX:+useConMarkSweepGC-XX:+UseG1GC 的并发收集器。

### JVM垃圾收集器的工作原理 JVM中的垃圾收集器负责自动管理和释放不再使用的内存资源。这一过程对于维护Java应用程序的性能至关重要[^1]。垃圾收集的主要目标是在不影响应用正常运行的前提下尽可能高效地回收无用对象所占有的空间。 #### 垃圾收集器类型及其特性 多种类型的垃圾收集器存在于现代版本的JVM中,每种都有各自的设计理念来适应特定应用场景下的需求: - **Serial GC**:适用于单核处理器的小规模应用环境,在年轻代采用复制算法,在老年代则使用标记-整理算法。 - **Parallel GC (也称为Throughput Collector)**:专为多CPU系统设计,旨在最大化吞吐量,即完成更多有用工作的比例相对于总执行时间而言。该收集器同样区分新生代与年老代,并分别运用不同的清理策略以达到最佳效果。 - **CMS (Concurrent Mark-Sweep) GC**:专注于降低暂停时间而非整体效率,适合于那些对响应速度敏感的服务端程序。它可以在后台逐步扫描存活对象并清除死亡对象而不必完全停止整个应用程序进程。 - **G1 (Garbage First) GC**:自JDK 7更新版引入以来成为默认选项之一,特别擅长处理具有大量活跃数据的大容量堆配置。G1将整个堆划分为多个固定大小的区域(region),并通过预测哪些地区最有可能包含可回收的空间来进行优先级排序。 - **ZGC 和 Shenandoah GC**:这两种新型低延迟垃圾收集器是从JDK 11开始加入的支持超大型堆(可达数TB级别)的同时具备亚毫秒级别的短暂停滞特性的工具[ZGC][^5]。它们都采用了先进的并发技术使得大部分垃圾回收活动能够在不停止用户线程的情况下发生。 ### 如何选择合适的垃圾收集器? 选择最适合项目需求的垃圾收集器取决于具体的应用场景以及期望达成的目标。如果追求最高的吞吐率,则可能倾向于使用`Parallel GC`; 若更看重快速反应时间和较低的停顿频率,那么像`CMS`, `G1`, 或者最新的`ZGC/Shenandoah`可能是更好的选择。值得注意的是,“最优”的方案并非永恒不变——随着业务逻辑的发展和技术进步,原先选定的最佳实践可能会变得不合适,因此定期审查当前设置总是明智之举[^2]。 ### 性能调优建议 为了使选中的垃圾收集器发挥最大效能,可以通过调整一系列参数来进行精细化控制。这包括但不限于设定初始/最大堆尺寸(-Xms/-Xmx), 新生代占比(-XX:NewRatio), 生存阈值(-XX:+UseAdaptiveSizePolicy,-XX:MaxTenuringThreshold)等。此外,启用详细的日志记录功能可以帮助诊断潜在瓶颈所在之处,从而指导后续改进措施的方向。最终目的是找到一个平衡点,在满足服务等级协议(SLA)关于响应时间和吞吐量的要求之间取得良好折衷。 ```bash java -Xms512m -Xmx4g -XX:+UseG1GC MyApplication ```
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