在 G1 中将 G1HeapWastePercent 设置为零的后果

Posted 2023-02-25

【中文标题】在 G1 中将 G1HeapWastePercent 设置为零的后果

【英文标题】：Consequences of setting G1HeapWastePercent to zero in G1

【发布时间】：2022-01-23 08:02:58

【问题描述】：

美好的一天，我在生产中使用 G1（Hotspot JDK 11）并试图了解它是如何工作的。据我了解，G1中的Old GC只清理那些充满垃圾的区域，否则区域会被放入一些队列中。

稍后会触发混合 GC，它将使用 amount of Old generations/G1MixedGCCountTarget 旧区域清理年轻区域。要扫描的旧区域由G1MixedGCLiveThresholdPercent 确定，默认情况下为 65%，即如果该区域的 65% 是垃圾，那么它将被清除。

但是我不确定我是否理解G1HeapWastePercent 的含义。 来自官方文档

设置您愿意浪费的堆百分比。当 >reclaimable 百分比小于堆浪费百分比时，Java >HotSpot VM 不会启动混合垃圾回收周期。默认值为 10%。此设置在 Java HotSpot VM 版本 23 中不可用。

假设区域包含 65% 的垃圾。 G1 开始将生命对象从年轻区域移动到一个充满垃圾的旧区域，一旦这个区域只包含 10% 的垃圾，然后 G1 切换到另一个旧区域区域。如果我的假设是正确的，那么将G1HeapWastePercent 设置为 0 将用生命物体完全填充这个区域。这是正确的吗 ？如果时间延迟不是我的应用程序的优先事项，我将 G1HeapWastePercent 设置为零有什么好处吗？

【参考方案1】：

首先，我想你可能误解了G1MixedGCLiveThresholdPercent的效果（在Jdk7中默认值为65%，在Jdk 11中85%默认值）。 G1MixedGCLiveThresholdPercent 不是垃圾对象的空间比例，而是活对象的空间比例。如果某个区域的活体空间超过 85%（在 jdk11 中），则该区域将不会被选入 collection set（区域集合待回收）

其次，G1HeapWastePercent（Jdk7默认为10%，Jdk11默认为5%） 是触发 Mixed GC 和退出 Mixed GC 的条件。 当collection set中的垃圾对象占总堆分配空间的5%以上（在jdk11中）时， Mixed GC会被触发，而退出Mixed GC的充分条件之一就是 collection set中的垃圾对象率低于5%。

因此，如果G1HeapWastePercent设置为0%，只要收集集中有垃圾对象，就会触发Mixed GC。 那么退出混合GC的充分条件将变为collection set为空， 因为每次 Mixed GC 都会从 collection set 中移除回收的区域。

最后想给大家解释一下G1 GC的执行过程，让大家更好的理解整个过程。

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G1 包含 3 个阶段，concurrent marking、Only Young GC 和 Mixed GC。大致流程如下：

Only Young GC结束，判断是否需要启动concurrent marking concurrent marking完成后，将计算每个区域（老年代）的活动对象和垃圾对象占用的空间。
然后生成collection set（要回收的old region collection），只有存活对象大小占region总大小超过G1MixedGCLiveThresholdPercent的old generation region才会进入collection set。 之后对collection set进行排序，_gc_efficiency最高的排名第一。
如果collection set 中的reclaimable_percent 超过G1HeapWastePercent %，则稍后会触发Mixed GC。 Mixed GC 将选择所有年轻区域，old_region_length 的旧区域被回收。
Mixed GC执行结束时，如果reclaimable_percent仍然超过G1HeapWastePercent%，那么稍后会再次执行Mixed GC。

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让我解释一下下面提到的几个参数和概念：

G1MixedGCLiveThresholdPercent

openjdk11中默认值为85，G1MixedGCLiveThresholdPercent 相关使用位置为mixed_gc_live_threshold_bytes，用于计算单个区域内物体的存活率阈值。超过此阈值的区域将不会进入collection set。

_gc_efficiency

单个区域的回收价值 _gc_efficiency = the size of garbage objects in a single region / the time it takes to transfer this region 如果区域内的垃圾对象越多，传输时间越短，_gc_efficiency 就会越高。

G1HeapWastePercent

openjdk11中默认值为5，G1HeapWastePercent 相关代码next_gc_should_be_mixed用于判断下一次GC是否为Mixed GC。

reclaimable_percent

reclaimable_percent = garbage object size / total space size 这里的垃圾对象是指collection set中垃圾对象的总大小

G1MixedGCCountTarget

openjdk11中默认值为8，G1MixedGCCountTarget 表示一旦触发 Mixed GC，Expect 会执行 8 次 Mixed GC。

G1OldCSetRegionThresholdPercent

openjdk11中默认值为10，G1OldCSetRegionThresholdPercent 每次Mixed GC，选择的old_region_length都有一个最大值 最大值 = the number of allocated regions in heap * 10 / 100

old_region_length

这个值表示这个Mixed GC选择collecion set中Old Regions的old_region_length进行回收 这个值的下限是min_old_cset_length，上限是max_old_cset_length min_old_cset_length = the size of collection set / G1MixedGCCountTarget。 max_old_cset_length = the number of allocated regions in heap * G1OldCSetRegionThresholdPercent / 100 因为G1会严格控制每一个GC Pause Time，所以最终old_region_length受到gc暂停时间的约束。但是混合 GC 会尽可能多地将 collecion set 中的区域放入 old_region_length，直到回收这些区域所需的总时间接近估计的 GC Pause Time。

【讨论】：

这真的很有帮助，非常感谢，你甚至提供了 jdk 源代码的链接，非常棒，现在我知道实际发生了什么

我认为你对 G1MixedGCCountTarget 的描述不正确，数字 8 表示 MixedGc 的目标数量而不是选择多少个旧区域，旧区域的数量将由上限确定（G1OldCSetRegionThresholdPercent ) 或当可回收空间小于 G1HeapWastePercent 时。我说的对吗？

是的，你的意见是正确的。感谢您的提醒，我更正了答案中 G1MixedGCCountTarget 的解释。