JVM_9 之 CMS、G1、算法这是我参与8月更文挑战的第3天，活动详情查看：8月更文挑战 CMS 初始标记：STW

这是我参与8月更文挑战的第3天，活动详情查看：8月更文挑战

CMS

初始标记：STW找到根对象，耗时较短
并发标记：应用线程和GC线程并发执行，将根对象引用的其它对象找出来，耗时较长。在此过程中，会出现之前不可用对象重新变成可用对象的情况。
重新标记：STW找到在并发标记过程中产生状态变化的对象，进行重新标记，耗时较短
并发清理：应用线程和GC线程并发执行，清理垃圾对象，在此过程中会重新产生新的垃圾（浮动垃圾），交给下次GC清理。

G1

参考文章：g1gc

垃圾优先 Garbage First
G1是一种服务端应用使用的垃圾回收器，目标是用在多核、大内存的机器上，它在大多数情况下可以实现指定的GC暂停时间，同时还能保持较高的吞吐量。

G1：分而治之（逻辑分代、物理不分代）

特点

并发收集
压缩空闲时间不会延长GC的暂停时间
更易预测的GC暂停时间
适用于不需要实现很高的吞吐量的场景

G1的内存区域不是固定的E或者O

GC算法的基本概念

Card Table（卡表）

由于做YGC时，需要扫描整个old区，判断某个对象是否被引用，效率非常低，如果有个old区Card Table中有对象指向Y区，就将它设为 dirty，下次扫描时，只需要扫描Dirty Card。在结构上，Card Table用BitMap来实现。

CSet = Collection Set
- 一组可以被回收的分区的集合
- 在CSet中存活的数据会在GC过程中被移动到另一个可用分区，CSet中的分区可以来自Eden空间、Survivor空间、或者老年代。CSet会占用不到整个堆空间的1%大小。
RSet = Remembered Set
- 记录了其它 Region 中的对象到本 Region 的引用
- RSet的价值在于：使得垃圾回收器不需要扫描整个堆找到谁引用了当前分区中的对象，只需要扫描RSet即可。
  1. RSet与赋值的效率
  - 由于RSet的存在，那么每次给对象赋引用的时候，就得做一些额外的操作
  - 指的是在RSet中做一些额外的记录（在GC中被称为写屏障）
  - 这个写屏障不等于内存屏障

阿里的多租户JVM
- 每租户单空间
- session based GC
每个Region有多大

新老年代比例 5%-60%
- 一般不用手工指定
- 因为这是G1预测STW停顿时间的基准
humongous object（大对象）

对象超过单个region的50% 或者跨越多个region

G1中的MixedGC

-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent 老年代占用空间达到整堆内存阈值

默认值45%
当old对象超过这个值，启动MixedGC

MixedGC过程

初始标记 STW
并发标记
最终标记 STW（重新标记）
筛选回收 STW（并行）

三色标记法

并发标记算法，在G1和CMS中使用

白色：未被标记的对象
灰色：自身被标记，成员变量未被标记
黑色：自身和成员变量均已标记完成

漏标：B->D断开，A->D

产生漏标需要同时满足两个条件：

标记进行时增加了一个黑到白的引用，如果不重新对黑色进行处理，则会漏标
标记进行时删除了灰色对象到白对象的引用，那么这个白对象有可能被漏标

解决漏标的两种方法：

增量更新【CMS】

incremental update -- 增量更新 -- 关注引用的增加

把黑色重新标记为灰色，下次重新扫描属性

SATB 【G1】

SATB 【snapshot at the beginning】 -- 关注引用的删除

当B->D消失时，要把这个引用推到GC的堆栈，保证D还能被GC扫描到

为什么G1使用SATB？

灰色->白色引用消失时，如果没有黑色指向白色，引用会被push到堆栈，下次扫描时拿到这个引用，由于与RSet的存在，不需要扫描整个堆去查找指向白色的引用，效率比较高。

SATB配合RSet

CMS日志分析

执行命令：java -Xms20M -Xmx20M -XX:+PrintGCDetails -XX:+UseConcMarkSweepGC com.mashibing.jvm.gc.T15_FullGC_Problem01

[GC (Allocation Failure) [ParNew: 6144K->640K(6144K), 0.0265885 secs] 6585K->2770K(19840K), 0.0268035 secs] [Times: user=0.02 sys=0.00, real=0.02 secs]

ParNew：年轻代收集器

6144->640：收集前后的对比

（6144）：整个年轻代容量

6585 -> 2770：整个堆的情况

（19840）：整个堆大小

[GC (CMS Initial Mark) [1 CMS-initial-mark: 8511K(13696K)] 9866K(19840K), 0.0040321 secs] [Times: user=0.01 sys=0.00, real=0.00 secs] 
	//8511 (13696) : 老年代使用（最大）
	//9866 (19840) : 整个堆使用（最大）
[CMS-concurrent-mark-start]
[CMS-concurrent-mark: 0.018/0.018 secs] [Times: user=0.01 sys=0.00, real=0.02 secs] 
	//这里的时间意义不大，因为是并发执行
[CMS-concurrent-preclean-start]
[CMS-concurrent-preclean: 0.000/0.000 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] 
	//标记Card为Dirty，也称为Card Marking
[GC (CMS Final Remark) [YG occupancy: 1597 K (6144 K)][Rescan (parallel) , 0.0008396 secs][weak refs processing, 0.0000138 secs][class unloading, 0.0005404 secs][scrub symbol table, 0.0006169 secs][scrub string table, 0.0004903 secs][1 CMS-remark: 8511K(13696K)] 10108K(19840K), 0.0039567 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] 
	//STW阶段，YG occupancy:年轻代占用及容量
	//[Rescan (parallel)：STW下的存活对象标记
	//weak refs processing: 弱引用处理
	//class unloading: 卸载用不到的class
	//scrub symbol(string) table: 
		//cleaning up symbol and string tables which hold class-level metadata and 
		//internalized string respectively
	//CMS-remark: 8511K(13696K): 阶段过后的老年代占用及容量
	//10108K(19840K): 阶段过后的堆占用及容量

[CMS-concurrent-sweep-start]
[CMS-concurrent-sweep: 0.005/0.005 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.01 secs] 
	//标记已经完成，进行并发清理
[CMS-concurrent-reset-start]
[CMS-concurrent-reset: 0.000/0.000 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]
	//重置内部结构，为下次GC做准备

G1日志详解

[GC pause (G1 Evacuation Pause) (young) (initial-mark), 0.0015790 secs]
//young -> 年轻代 Evacuation-> 复制存活对象 
//initial-mark 混合回收的阶段，这里是YGC混合老年代回收
   [Parallel Time: 1.5 ms, GC Workers: 1] //一个GC线程
      [GC Worker Start (ms):  92635.7]
      [Ext Root Scanning (ms):  1.1]
      [Update RS (ms):  0.0]
         [Processed Buffers:  1]
      [Scan RS (ms):  0.0]
      [Code Root Scanning (ms):  0.0]
      [Object Copy (ms):  0.1]
      [Termination (ms):  0.0]
         [Termination Attempts:  1]
      [GC Worker Other (ms):  0.0]
      [GC Worker Total (ms):  1.2]
      [GC Worker End (ms):  92636.9]
   [Code Root Fixup: 0.0 ms]
   [Code Root Purge: 0.0 ms]
   [Clear CT: 0.0 ms]
   [Other: 0.1 ms]
      [Choose CSet: 0.0 ms]
      [Ref Proc: 0.0 ms]
      [Ref Enq: 0.0 ms]
      [Redirty Cards: 0.0 ms]
      [Humongous Register: 0.0 ms]
      [Humongous Reclaim: 0.0 ms]
      [Free CSet: 0.0 ms]
   [Eden: 0.0B(1024.0K)->0.0B(1024.0K) Survivors: 0.0B->0.0B Heap: 18.8M(20.0M)->18.8M(20.0M)]
 [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] 
//以下是混合回收其他阶段
[GC concurrent-root-region-scan-start]
[GC concurrent-root-region-scan-end, 0.0000078 secs]
[GC concurrent-mark-start]
//无法evacuation，进行FGC
[Full GC (Allocation Failure)  18M->18M(20M), 0.0719656 secs]
   [Eden: 0.0B(1024.0K)->0.0B(1024.0K) Survivors: 0.0B->0.0B Heap: 18.8M(20.0M)->18.8M(20.0M)], [Metaspace: 38
76K->3876K(1056768K)] [Times: user=0.07 sys=0.00, real=0.07 secs]

JVM_9 之 CMS、G1、算法

CMS

G1

特点