Java新型垃圾回收器G1深入探索

g1垃圾回收器
“g1垃圾回收”的英文全称是 garbage-first garbage collector (又被称作g1 gc),这是一个新型的垃圾回收器,由jdk 7中的java hotspot vm 引入。这个技术曾经在java se 6 update 14版本中出现过一个试验性的,然后 g1 被 hotspot的 反应快速(low-latency)的 concurrent mark-sweep gc (简称 cms)长期取代。
属性
g1 是一个“服务器风格(server-style)”的垃圾回收器,它主要有下面的这些属性:
并行和并发 。 g1 可以从今天最新的硬件中获得并行的能力。它能够使用所有可用的cpu(cpu多核,硬件多线程,等)来加速它的 “stop-the-world” 机制(这个机制简称stw,即,在执行垃圾收集算法时,java应用程序的其他所有除了垃圾收集帮助器线程之外的线程都被挂起)。
分代 处理 。 就像其它的hotspot 垃圾回收器,g1 是分代的,也就是说,它在处理新分配的对象(年轻代)和已经生存了一段时间的对象(年老代)时会不同,它会更多地考虑一些新创建的对象实例,因为越新创建 的就越有最大的可能性被回收,老对象只是偶尔访问一下。对于大多数的java应用来说,这个机制可以极大地提高回收效率。
紧凑内存 (碎 片整理)。 不像cms,g1 会对堆进行内存整理。压缩可以消除潜在的内存碎片的问题,这样程序就可以更长时间的平滑运行。
预见性的 。 g1 比起 cms 来有更多的预见性。这个主要还是用来消除内存碎片的问题。内存的碎片少了,stop-the-world的暂停时间也会被减少。
描 述
比起其它的hotspot 垃圾回收器来说,g1 使用了一种非常不同寻常的方法来管理堆内存的布局。在g1中,在对象新生代和老一代上没有在物理上把他们分隔开来。取而代之的是,它把一个连续的堆内存拆 分成了几个相同大小的区域。新产生的对象和老的对象都会被放在一系列可能不会连续的区域中。之所以这样做,就是为了让g1可以更灵活地移动老对象所占用的 资源给新的对象。
g1中的内存收集会发生 “疏散暂停”,当内存从一系例区域开始回收时,这些区域所引用的 collection set 会被疏散到另一些区域中,这样,我们会有一整块的内存来重新被申请。疏散会发生整个程序的暂停,但“疏散”这些内存可以被并行运行,当然,你要有多核或多 线程技术来支持。绝大多数的“疏散暂停”会去收集那些可用的比较新的内存区域,因此,这和其它的 hotspot 垃圾回收器是相同的。偶而才会去查看一下老区域中的内存是否可以回收。
在 cms中,其周期性的执行一个 concurrent marking phase。 这个phase中最主要的事情是,识别哪些老的区域中充满了可以回收的对象,因为这是最有效率和最合适的回收。但在g1中,g1不会执行那个所谓的 concurrent sweeping phase, 取而代之的是,去识别那些的最合适的老的区域是在并发的“疏散暂停”中进行的(后面会做介绍)。
使 用 g1
g1 目前仍然还在试验阶段,使用下面两个参数可以打开g1机制:
-xx:+unlockexperimentalvmoptions -xx:+useg1gc
下面是设置垃圾回收器的暂停时间:
-xx:maxgcpausemillis =50 (设置暂停时间为 50ms)
在g1中,你还可以给垃圾回收器的暂停设置一个时间间隔:
-xx:gcpauseintervalmillis =200 (设置暂停时间间隔 200ms)
注意,上面的两个参数只是代表目标,回收器并不保证。他们可能在某些情况下工作地很好,也可能在其它情况下不 行,所以,垃圾回收器并不总是服从这两个参数设置。
另外,新生代的内存大小可以被设置,这个参数同样会影响“疏散暂停”的时间:
-xx:+g1younggensize=512m (设置新生代内存为 512兆字节)
g1 同样可以使用survivor 空间,是的,这就是多少个区域。大小可以由通用的参数所指定(如: -xx:survivorratio=6).
最后,如果你要发挥g1的所有潜能,你可以尝试设置下面两个参数,它们默认上是关闭的,因为在一些很 稀有的情况下,这两个参数会发生race condition(竞争条件):
-xx:+g1parallelrsetupdatingenabled
-xx:+g1parallelrsetscanningenabled
还 有一件事是g1能够报告比其它垃圾回收站更详细的信息,当然,你需要设置下面这个参数:
-xx:+printgcdetails
这个参数 会输出很多有用的信息供你查看性能与以 trouble-shooting。如果你想要简单的日志,你可以把这个开关设置到 -verbosegc 。
状 态
◆g1 开发目前主要关注于解决一些残留的稳定性的问题,以及提高性能,并且去除下面的限制:
◆g1 并不完全支持 jvm tool interface (jvm ti) 或 java management extensions (jmx),所以,这些监控和管理工具无法正确地作用于g1。
◆g1 不支持增量的永生代collection。如果一个应用在卸载很多的类,因些需要很多的永生代collection,目前的g1还不支持,不过最终版会支 持。

关于垃圾回收器的暂停时间,g1的表现比起cms来说是时好时坏。所以,还有很多工作需要让g1的表现更加稳定,绝不能比cms还 差,不然g1还有什么意思呢?

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