jvm-gc二

Posted 2020-10-06 holoyong

由于heap中对象的存活时间差异很大，如果每一次都是无差别的进行gc，效率会很差。将heap按照对象大小、存活时间划分出不同的区域，针对不同的区域使用不同的gc算法可以提高效率。

年轻代的对象存活率低可以采用复制算法，老年代的对象或是存活率高的对象，或是大对象，这些对象使用复制算法进行gc成本太高，所以老年代的gc可以采用标记-清除（可以选择是否进行压缩）。

ps：虽然每个区域的垃圾收集算法较为固定，但每个垃圾收集器的工作逻辑又有差别（比如单线程、多线程，并发、并行等）。

Serial 

-XX:+UseSerialGC，显示指定Serial新生代垃圾收集器（Serial Old是Serial的老年代版本）

 

ParNew

-XX:+UseParNewGC，显示指定ParNew新生代垃圾收集器，ParNew是Serial的多线程版本（通过-XX:+UseConcMarkSweepGC设置CMS为老年代垃圾收集器后，新生代默认就为ParNew）；

 

CMS 

• 初始标记：STW，单线程，由于是从GCRoot寻找直达的对象，速度快；

• 并发标记：与应用线程一起运行，是CMS最主要的工作阶段，通过直达对象，扫描全部的对象，进行标记；

• 重新标记：STW，修正并发标记时由于应用程序还在并发运行产生的对象的修改（标记在可达路径上新增的对象），多线程，速度快，需要全局停顿；

• 并发清除：与应用程序一起运行。CMS主要关注低延迟，因而采用并发方式，清理垃圾时，应用程序还在运行。如果开启压缩算法，则涉及到要移动应用程序的存活对象，此时不停顿，是很难处理的，一般需要停顿下，移动存活对象，再让应用程序继续运行，但这样停顿时间变长，延迟变大。

-XX:+UseConcMarkSweepGC，使用CMS收集器；

-XX:+ UseCMSCompactAtFullCollection，Full GC后，进行一次碎片整理；整理过程是独占的，会引起停顿时间变长；

-XX:+CMSFullGCsBeforeCompaction=n，设置进行n次Full GC后，进行一次碎片整理；

-XX:ParallelCMSThreads=n，在进行并行GC的时候，用于GC的线程数，比如ParNew在对新生代gc时会STW，这是会有n个线程并行gc；

-XX:ConcGCThreads=n，设定CMS并发的线程数量（如果指定了ConcGCThreads=n，则除初始标记外，其余阶段都会使用n个线程，如果没有指定ConcGCThreads，则ConcGCThreads = (ParallelGCThreads + 3)/4）；

 -XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=n，老年代使用n%后触发CMS垃圾回收；

 1    /** ParallelGCThreads的取值策略：
 2     ①如果用户显示指定了ParallelGCThreads，则使用用户指定的值。
 3     ②否则，需要根据实际的CPU所能够支持的线程数来计算ParallelGCThreads的值，计算方法见步骤③和步骤④。
 4     ③如果物理CPU所能够支持线程数小于8，则ParallelGCThreads的值为CPU所支持的线程数。这里的阀值为8，是因为JVM中调用nof_parallel_worker_threads接口所传入的switch_pt的值均为8。
 5     ④如果物理CPU所能够支持线程数大于8，则ParallelGCThreads的值为8加上一个调整值，调整值的计算方式为：物理CPU所支持的线程数减去8所得值的5/8或者5/16，JVM会根据实际的情况来选择具体是乘以5/8还是5/16。
 6     比如，在64线程的x86 CPU上，如果用户未指定ParallelGCThreads的值，则默认的计算方式为：ParallelGCThreads = 8 + (64 - 8) * (5/8) = 8 + 35 = 43。
 7     */
 8 unsigned int VM_Version::calc_parallel_worker_threads() {
 9   unsigned int result;
10   if (is_M_series()) {
11     // for now, use same gc thread calculation for M-series as for niagara-plus
12     // in future, we may want to tweak parameters for nof_parallel_worker_thread
13     result = nof_parallel_worker_threads(5, 16, 8);
14   } else if (is_niagara_plus()) {
15     result = nof_parallel_worker_threads(5, 16, 8);
16   } else {
17     result = nof_parallel_worker_threads(5, 8, 8);
18   }
19   return result;
20 } 
21 
22 unsigned int Abstract_VM_Version::parallel_worker_threads() {
23   if (!_parallel_worker_threads_initialized) {
24     if (FLAG_IS_DEFAULT(ParallelGCThreads)) {
25       _parallel_worker_threads = VM_Version::calc_parallel_worker_threads();
26     } else {
27       _parallel_worker_threads = ParallelGCThreads;
28     }
29     _parallel_worker_threads_initialized = true;
30   }
31   return _parallel_worker_threads;
32 }
33 
34 unsigned int Abstract_VM_Version::calc_parallel_worker_threads() {
35   return nof_parallel_worker_threads(5, 8, 8);
36 }
37 
38 unsigned int Abstract_VM_Version::nof_parallel_worker_threads(
39                                                       unsigned int num,
40                                                       unsigned int den,
41                                                       unsigned int switch_pt) {
42   if (FLAG_IS_DEFAULT(ParallelGCThreads)) {
43     assert(ParallelGCThreads == 0, "Default ParallelGCThreads is not 0");
44     // For very large machines, there are diminishing returns
45     // for large numbers of worker threads.  Instead of
46     // hogging the whole system, use a fraction of the workers for every
47     // processor after the first 8.  For example, on a 72 cpu machine
48     // and a chosen fraction of 5/8
49     // use 8 + (72 - 8) * (5/8) == 48 worker threads.
50     unsigned int ncpus = (unsigned int) os::active_processor_count();
51     return (ncpus <= switch_pt) ?
52            ncpus :
53           (switch_pt + ((ncpus - switch_pt) * num) / den);
54   } else {
55     return ParallelGCThreads;
56   }
57 } 

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我们知道CMS初始标记只标记了GCRoot，并发标记是与应用线程并发进行的，如果某对象a刚被标记就变成了垃圾（没有引用指向它），CMS是没有任何办法的，这就产生了“浮动垃圾”，“浮动垃圾”只能等到下一次gc进行回收。

由于并发标记、并发清除都是与应用程序线程并发进行的，这就会产生一种危险，即并发gc过程中应用程序产生了新对象，而此时gc还未完成，还未释放出足够的空间存放这个新对象。可以通过UseCMSInitiatingOccupancyOnly来指定当老年代使用了多少空间后触发full gc，如果此后在gc过程中仍然出现了空间不足的情况，CMS就会出现“Concurrent Mode Failure”，这时jvm会启动后备预案，即临时启动Serial Old收集器来重新进行老年代的垃圾收集。

不管是minor gc还是major gc，都会涉及到老年代和新生代的gc root。在进行新生代垃圾回收时，GC root可能在老年代中，而GC root可达的对象在新生代中，这种情况对于新生代垃圾回收来说，老年代对象指向新生代对象的引用才是事实上的GC root。而对于GC root在新生代，GC root可达的对象在老年代中，这种情况对于新生代垃圾回收来说，老年代中的可达对象会被忽略。

 

疑惑，如果在并发清除时阶段产生了新对象，这些新对象是未被标记的，会清除这些对象？

 

参考：http://www.cnblogs.com/ityouknow/p/5614961.html

　　http://blog.csdn.net/bdx_hadoop_opt/article/details/38021209

　　https://plumbr.eu/blog/garbage-collection/minor-gc-vs-major-gc-vs-full-gc

　　http://www.oracle.com/webfolder/technetwork/tutorials/obe/java/gc01/index.html