Java新型垃圾回收器G1深入探索

G1垃圾回收器

「G1垃圾回收」的英文全稱是 Garbage-First Garbage Collector （又被稱作G1 GC）,這是一個新型的垃圾回收器,由JDK 7中的Java HotSpot VM 引入.這個技術曾經在Java SE 6 Update 14版本中出現過一個試驗性的,然後 G1 被 HotSpot的 反應快速（low-latency）的 Concurrent Mark-Sweep GC （簡稱 CMS）長期取代.

屬性

G1 是一個「伺服器風格（server-style）」的垃圾回收器,它主要有下面的這些屬性：

◆并行和併發. G1 可以從今天最新的硬體中獲得并行的能力.它能夠使用所有可用的CPU（CPU多核,硬體多線程,等）來加速它的 「stop-the-world」 機制（這個機制簡稱STW,即,在執行垃圾收集演算法時,Java應用程序的其他所有除了垃圾收集幫助器線程之外的線程都被掛起）.

◆分代處理. 就像其它的HotSpot 垃圾回收器,G1 是分代的,也就是說,它在處理新分配的對象（年輕代）和已經生存了一段時間的對象（年老代）時會不同,它會更多地考慮一些新創建的對象實例,因為越新創建的就越有最大的可能性被回收,老對象只是偶爾訪問一下.對於大多數的Java應用來說,這個機制可以極大地提高回收效率.

◆緊湊內存（碎片整理）. 不像CMS,G1 會對堆進行內存整理.壓縮可以消除潛在的內存碎片的問題,這樣程序就可以更長時間的平滑運行.

◆預見性的. G1 比起 CMS 來有更多的預見性.這個主要還是用來消除內存碎片的問題.內存的碎片少了,Stop-the-World的暫停時間也會被減少.

描述

比起其它的HotSpot 垃圾回收器來說,G1 使用了一種非常不同尋常的方法來管理堆內存的布局.在G1中,在對象新生代和老一代上沒有在物理上把他們分隔開來.取而代之的是,它把一個連續的堆內存拆分成了幾個相同大小的區域.新產生的對象和老的對象都會被放在一系列可能不會連續的區域中.之這樣做,就是為了讓G1可以更靈活地移動老對象所佔用的資源給新的對象.

G1中的內存收集會發生 「疏散暫停」,當內存從一系例區域開始回收時,這些區域所引用的 collection set 會被疏散到另一些區域中,這樣,我們會有一整塊的內存來重新被申請.疏散會發生整個程序的暫停,但「疏散」這些內存可以被并行運行,當然,你要有多核或多線程技術來支持.絕大多數的「疏散暫停」會去收集那些可用的比較新的內存區域,因此,這和其它的 HotSpot 垃圾回收器是相同的.偶而才會去查看一下老區域中的內存是否可以回收.

在 CMS中,其周期性的執行一個 concurrent marking phase. 這個phase中最主要的事情是,識別哪些老的區域中充滿了可以回收的對象,因為這是最有效率和最合適的回收.但在G1中,G1不會執行那個所謂的 concurrent sweeping phase, 取而代之的是,去識別那些的最合適的老的區域是在併發的「疏散暫停」中進行的（後面會做介紹）.

使用 G1

G1 目前仍然還在試驗階段,使用下面兩個參數可以打開G1機制：

-XX： UnlockExperimentalVMOptions -XX： UseG1GC

下面是設置垃圾回收器的暫停時間：

-XX：MaxGCPauseMillis =50 （設置暫停時間為 50ms）

在G1中,你還可以給垃圾回收器的暫停設置一個時間間隔：

-XX：GCPauseIntervalMillis =200 （設置暫停時間間隔 200ms）

注意,上面的兩個參數只是代表目標,回收器並不保證.他們可能在某些情況下工作地很好,也可能在其它情況下不行,,垃圾回收器並不總是服從這兩個參數設置.

另外,新生代的內存大小可以被設置,這個參數同樣會影響「疏散暫停」的時間：

-XX： G1YoungGenSize=512m （設置新生代內存為 512兆位元組）

G1 同樣可以使用survivor 空間,是的,這就是多少個區域.大小可以由通用的參數所指定（如： -XX：SurvivorRatio=6）.

,如果你要發揮G1的所有潛能,你可以嘗試設置下面兩個參數,它們默認上是關閉的,因為在一些很稀有的情況下,這兩個參數會發生race condition（競爭條件）：

-XX： G1ParallelRSetUpdatingEnabled -XX： G1ParallelRSetScanningEnabled

還有一件事是G1能夠報告比其它垃圾回收站更詳細的信息,當然,你需要設置下面這個參數：

-XX： PrintGCDetails

這個參數會輸出很多有用的信息供你查看性能與以 trouble-shooting.如果你想要簡單的日誌,你可以把這個開關設置到 -verbosegc .

狀態

◆G1 開發目前主要關注於解決一些殘留的穩定性的問題,以及提高性能,並且去除下面的限制：

◆G1 並不完全支持 JVM Tool Interface （JVM TI） 或 Java Management Extensions （JMX）,,這些監控和管理工具無法正確地作用於G1.

◆G1 不支持增量的永生代collection.如果一個應用在卸載很多的類,因些需要很多的永生代Collection,目前的G1還不支持,不過最終版會支持.

關於垃圾回收器的暫停時間,G1的表現比起CMS來說是時好時壞.,還有很多工作需要讓G1的表現更加穩定,絕不能比CMS還差,不然G1還有什麼意思呢？