[JVM]了断局: G1 入门
一.概念
二.核心设计思路
三.如何设定G1对应的内存大小
四.新生代还有Eden和Survivor的概念吗?
五.G1的新生代垃圾回收
六.什么时候触发新生代+老年代的混合垃圾回收?
七.G1垃圾回收的过程
八.回收失败时的Full GC
九.程序假死查验
十. G1参数
一.概念
把Java堆内存拆分为多个大小相等的Region.
G1也会有新生代和老年代的概念,但是只不过是逻辑上的概念.
G1最大的一个特点,就是可以让我们设置一个垃圾回收的预期停顿时间
希望G1在垃圾回收的时候,可以设置由G1垃圾回收导致的“Stop the World”时间,也就是系统停顿的时间. 其实我们对内存合理分配,优化一些参数,就是为了尽可能减少Minor GC和Full GC,尽量减少GC带来的系统停顿,避免影响系统处理请求。 直接可以给G1指定,在一个时间内,垃圾回收导致的系统停顿时间不能超过多久,G1全权给你负责,保证达到这个目标.相当于我们就可以直接控制垃圾回收对系统性能的影响了.
二.核心设计思路
G1可以做到让你来设定垃圾回收对系统的影响,他自己通过把内存拆分为大量小Region,以及追踪每个Region中可以回收的对象大小和预估时间,最后在垃圾回收的时候,尽量把垃圾回收对系统造成的影响控制在你指定的时间范围内,同时在有限的时 间内尽量回收尽可能多的垃圾对象。Region随时会属于新生代也会属于老年代,所以没有所谓新生代给多少内存,老年代给多少内存这一说了.
三.如何设定G1对应的内存大小
默认情况下自动计算和设置的,我们可以给整个堆内存设置一个大小,比如说用“-Xms”和“-Xmx”来设置堆内存的大小。
然后JVM启动的时候一旦发现你使用的是G1垃圾回收器,可以使用“-XX:+UseG1GC”来指定使用G1垃圾回收器,此时会自动用堆大小除以2048
因为JVM最多可以有2048个Region,然后Region的大小必须是2的倍数,比如说1MB、2MB、4MB之类的。
堆大小是4G,那么就是4096MB,此时除以2048个Region,每个Region的大小就是2MB。大概就是这样子来决定Region的数量和大小的,大家一般保持默认的计算方式就可以
手动方式来指定,则是“-XX:G1HeapRegionSize”
默认值:
刚开始的时候,默认新生代对堆内存的占比是5%,也就是占据200MB左右的内存,对应大概是100个Region,这个是可以通 过“-XX:G1NewSizePercent”来设置新生代初始占比的,其实维持这个默认值即可因为在系统运行中,JVM其实会不停的给新生代增加更多的Region,但是最多新生代的占比不会超过60%,可以通过“-XX:G1MaxNewSizePercent”。而且一旦Region进行了垃圾回收,此时新生代的Region数量还会减少,这些其实都是动态的。
四.新生代还有Eden和Survivor的概念吗?
在G1中虽然把内存划分为了很多的 Region,但是其实还是有新生代、老年代的区分.而且新生代里还是有Eden和Survivor的划分的.新生代的参数,“-XX:SurvivorRatio=8”,所以这里还是可以区分出来属于新生代的Region里哪些属于Eden,哪些属于Survivor。比如新生代之前说刚开始初始的时候,有100个Region,那么可能80个Region就是Eden,两个Survivor各自占10个Region.有Eden和Survivor的概念的,他们会各自占据不同的Region。只不过随着对象不停的在新生代里分配,属于新生代的Region会不断增加,Eden和Survivor对应的Region也会不断增加。
五.G1的新生代垃圾回收
随着不停的在新生代的Eden对应的Region中放对象,JVM就会不停的给新生代加入更多的Region,直到新生代占据堆大小的最大比例60%。一旦新生代达到了设定的占据堆内存的最大大小60%,比如都有1200个Region了,里面的Eden可能占据了1000个Region,每个Survivor是100个Region,而且Eden区还占满了对象.这个时候还是会触发新生代的GC,G1就会用之前说过的复制算法来进行垃圾回收,进入一个“Stop the World”状态.然后把Eden对应的Region中的存活对象放入S1对应的Region中,接着回收掉Eden对应的Region中的垃圾对象.但是这个过程跟之前是有区别的,因为G1是可以设定目标GC停顿时间的,也就是G1执行GC的时候最多可以让系统停顿多长时间,
可以通过“-XX:MaxGCPauseMills”参数来设定,默认值是200ms
六.什么时候触发新生代+老年代的混合垃圾回收?
G1有一个参数,是“-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent”,他的默认值是45%.
如果老年代占据了堆内存的45%的Region的时候,此时就会尝试触发一个新生代+老年代一起回收的混合回收阶段
七.G1垃圾回收的过程
初始标记 :
首先会触发一个“初始标记”的操作,这个过程是需要进入“Stop the World”的,仅仅只是标记一下GC Roots直接能引用的对象,这个过程速度是很快的。
并发标记:
接着会进入“并发标记”的阶段,这个阶段会允许系统程序的运行,同时进行GC Roots追踪,从GC Roots开始追踪所有的存活对象
这个并发标记阶段还是很耗时的,因为要追踪全部的存活对象。
但是这个阶段是可以跟系统程序并发运行的,所以对系统程序的影响不太大。
而且JVM会对并发标记阶段对对象做出的一些修改记录起来,比如说哪个对象被新建了,哪个对象失去了引用。
最终标记阶段:
这个阶段会进入“Stop the World”,系统程序是禁止运行的,
但是会根据并发标记 阶段记录的那些对象修改,最终标记一下有哪些存活对象,有哪些是垃圾对象
混合回收:
最后一个阶段,就是“混合回收“阶段,这个阶段会计算老年代中每个Region中的存活对象数量,存活对象的占比,还有执行垃圾回收的预期性能和效率。接着会停止系统程序,然后全力以赴尽快进行垃圾回收,此时会选择部分Region进行回收,因为必须让垃圾回收的停顿时间控制在我们指定的范围内。
比如说老年代此时有1000个Region都满了,但是因为根据预定目标,本次垃圾回收可能只能停顿200毫秒,那么通过之前的计算得知,可能回收其中800个Region刚好需要200ms,那么就只会回收800个Region,把GC导致的停顿时间控制在我们指定的范围内
其实老年代对堆内存占比达到45%的时候,触发的是“混合回收.也就是说,此时垃圾回收不仅仅是回收老年代,还会回收新生代,还会回收大对象.
到底是回收这些区域的哪些Region呢?
那就要看情况了,因为我们设定了对GC停顿时间的目标,所以说他会从新生代、老年代、大对象里各自挑选一些Region,
保证用指定的时间(比如200ms)回收尽可能多的垃圾,这就是所谓的混合回收
八.回收失败时的Full GC
如果在进行Mixed回收的时候,无论是年轻代还是老年代都基于复制算法进行回收,都要把各个Region的存活对象拷贝到别的Region去
此时万一出现拷贝的过程中发现没有空闲Region可以承载自己的存活对象了,就会触发 一次失败
一旦失败,立马就会切换为停止系统程序,然后采用单线程进行标记、清理和压缩整理,空闲出来一批Region,这个过程是极慢极慢的
九.程序假死查验
先用top查看一下机器负载
1.使用了大量内存,并且内存无法释放,导致GC:
(1). 内存使用率高,导致频繁full gc, gc带来的STW影响业务
(2).内存使用率过多.导致JVM发生OOM
(3).内存使用率过高,也许有的时候,导致这个进程因为申请内存不足,直接被操作系统把这个进程杀掉了
2.机器CPU负载过高,也许是某个进程耗尽CPU,导致你的服务线程无法获取到cpu资源
十. G1参数
-XX:G1MixedGCCountTarget
一般在老年代的Region占据了堆内存的Region的45%之后,会触发一个混合回收的过程,也就是Mixed GC.
在这里最后一个环节,其实就是执行混合回收,从新生代和老年代里都回收一些Region。但是最后一个阶段混合回收的时候,其实会停止所有程序运行,所以说G1是允许执行多次混合回收比如先停止工作,执行一次混合回收回收掉 一些Region,接着恢复系统运行,然后再次停止系统运行,再执行一次混合回收回收掉一些Region。有一些参数可以控制这个,比如“-XX:G1MixedGCCountTarget”参数,就是在一次混合回收的过程中,最后一个阶段执行几次混合回收,默认值是8次.意味着最后一个阶段,先停止系统运行,混合回收一些Region,再恢复系统运行,接着再次禁止系统运行,混合回收一些Region,反复8次.
假设一次混合回收预期要回收掉一共有160个Region,那么此时第一次混合回收,会回收掉一些Region,比如就是 20个Region(年轻代10个,老年代10个)。接着恢复系统运行一会儿,然后再执行一次“混合回收”(年轻代10个,老年代10个)如此反复执行8次混合回收阶段之后 ,不就把预订的160个Region都回收掉了?而且还把系统停顿时间控制在指定范围内。
那么为什么要反复回收多次呢?
因为你停止系统一会儿,回收掉一些Region,再让系统运行一会儿,然后再次停止系统一会儿,再次回收掉一些Region,这样可以尽
可能让系统不要停顿时间过长,可以在多次回收的间隙,也运行一下
-XX:G1HeapWastePercent
“-XX:G1HeapWastePercent”,默认值是5%
在混合回收的时候,对Region回收都是基于复制算法进行的,都是把要回收的Region里的存活对象放入其他Region,然后这个Region中的垃圾对象全部清理掉.这样的话在回收过程就会不断空出来新的Region,一旦空闲出来的Region数量达到了堆内存的5%,此时就会 立即停止混合回收,意味着本次混合回收就结束了。而且从这里也能看出来G1整体是基于复制算法进行Region垃圾回收的,不会出现内存碎片的问题,不需要像CMS那样标记-清理之后,再进行内存碎片的整理。
-XX:G1MixedGCLiveThresholdPercent
默认值是85%
确定要回收的Region的时候,必须是存活对象低于85%的Region才可以进行回收
如果把85%的对象都拷贝到别的Region,这个成本是很高的。
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