JVM：25 线上系统部署采用G1垃圾回收器，如何设置参数？

Posted 2021-09-28 鮀城小帅

1. 什么时候出发新生代 + 老年代的混合垃圾回收？

G1 有个参数，是 “-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent” ，默认值是45%。意思是老年代占据了堆内存的45%的 Region时，就会触发一个新生代 + 老年代一起回收的混合回收阶段。

2. G1垃圾回收的过程

首先会触发一个 “初始标记” 操作，这一过程需要进入 STW，但仅仅是标记一下 GC Roots 直接能引用的对象，速度是很快的。

整个过程是，先停止系统程序的运行，然后对各个线程栈内存中的局部变量代表的 GC Roots，以及方法区中的类静态变量代表的 GC Roots，进行扫描，标记出来他们直接引用的那些对象。

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。

 JVM会对并发标记阶段对象作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。

接着是下一个节点，最终标记阶段，这个阶段会进入 “STW” ，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，如下图：

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。

而且，由于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。

根据情况，因为设定了对 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。

 3. G1垃圾回收器的一些参数

G1回收器进行垃圾回收的最后一个阶段混合回收的时候，会执行 STW，所以说G1是允许执行多次混合回收的。

比如先停止工作，执行一次混合回收掉一些 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掉一些 Region。

有个参数，“-XX:G1MixedGCCountTarget” 参数，默认值为8。表示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。即可以不间断地反复执行8次混合回收。

为什么要反复回收多次呢？

因为停止系统一会儿，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。

还有另一个参数，“-XX:G1HeapWastePercent” ，默认值为 5%。意思是在混合回收的时候，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。

这样在回收过程就会不断空出来新的 Region，一旦空闲处理的 Region 数量达到了堆内存的 5%，此时就会立即停止本次混合回收。

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。

还有一个参数，“-XX:G1MixedGCLiveThresholdPercent” ，它的默认值是 85%，意思是确定要回收的 Region 的时候，必须是存活对象低于 85%的 Region 才可以进行回收。否则，回收成本就很高。

4. 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里去。

如果拷贝的过程中发现没有空闲 Region 可以承载自己的存活对象，就会触发一次失败。

一旦失败，就会立刻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。