大佬帶你深入解析java虛擬機：垃圾優(yōu)先的垃圾回收器（G1 GC）
G1 GC
G1 GC是面向服務(wù)端應(yīng)用程序的垃圾回收器，通過新的堆設(shè)計和停頓預測模型，可以到達用戶指定的一個比較合理的軟實時目標。本章將詳細分析G1 GC的設(shè)計和實現(xiàn)。
G1 GC簡介
基于Region的堆
G1 GC全稱是Garbage-First Garbage Collector，即垃圾優(yōu)先的垃圾回收器，可以使用-XX:+UseG1GC開啟。G1 GC（以下簡稱G1）拋棄了既有堆模型，它將整個堆劃分為一些大小固定的內(nèi)存塊（Region），通過-XX:G1HeapRegionSize=
圖11-1 基于Region的堆劃分
G1沒有拋棄弱分代假說，在圖11-1中，每個Region仍然包含代紀類型，一個特別的類型是巨型Region（Humongous Region），如果用戶分配的對象超過了單個Region的大小，那么將使用連續(xù)多個Region存放對象，并將這些Region都標記為巨型Region。除了圖11-1中包含的五種Region類型外，G1還有一個Archive類型的Region，它包含的是不可變的數(shù)據(jù)，該類型用于支持AppCDS。有了基于Region的堆劃分就會相應(yīng)需要基于Region的垃圾回收策略，G1包含YGC、FGC和Mixed GC，不同的垃圾回收策略將清理不同類型的Region。
記憶集RSet
G1包含YGC、FGC和Mixed GC三種垃圾回收策略，其中，YGC和FGC與其他垃圾回收器類似：YGC只回收新生代Region，而FGC回收整個堆。獨有的Mixed GC是一種Partial GC策略，它會回收所有新生代Region和部分老年代Region。
既然Mixed GC屬于Partial GC，那么它也會面臨跨代引用問題，因為它回收整個新生代和部分老年代Region，所以一個老年代Region的根集包括GC Root和從老年代Region指向老年代Region的引用（old->old），新生代Region根集包括GC Root和老年代Region指向新生代Region的引用（old->young）。
G1使用RSet記憶集記錄這些跨代引用。在記憶集設(shè)計中一般包含兩種方式：一種是points-into記憶集，它表示“哪些對象引用了我”；另一種是points-out記憶集，它記錄的是“我引用了哪些對象”。G1同時使用兩種方式，如圖11-2所示。
圖11-2 G1 RSet
假設(shè)有a.field = b，如果使用points-into記憶集，那么b擁有記憶集，它記錄a的位置。如果使用points-out記憶集，那么a擁有記憶集，它記錄b的位置。G1的記憶集RSet同時使用兩種設(shè)計，首先使用points-into結(jié)構(gòu)來記憶有哪些其他Region引用自身（即對象b所在Region記錄引用自身的對象a所在Region），然后每個Region包含一個points-out的卡表結(jié)構(gòu)，記錄指向當前對象的對象的具體位置（即對象b所在Region的卡表的索引）。
在G1堆中，每個Region會關(guān)聯(lián)一個RSet，后置寫屏障（g1_write_barrier_post）捕獲Mutator線程向?qū)ο髮懭氲拿總€值。如果發(fā)現(xiàn)寫入操作導致兩個對象產(chǎn)生old->old或者old->young關(guān)系，那么可以更新RSet，并將對象寫入線程局部的DirtyCardQueue（DCQ），當線程局部的DCQ已滿后，再將DCQ放入全局的DirtyCardQueueSet（DCQS）。
出于性能考慮，寫屏障內(nèi)的代碼應(yīng)該盡可能簡單和高效，g1_write_barrier_post只負責發(fā)現(xiàn)那些產(chǎn)生old->old或者old->young關(guān)系的修改，并將對象加入DCQ。后續(xù)處理DCQ中的對象及更新RSet的操作則由專門的Refine線程負責。Refine線程取出DCQS中的DCQ的對象，找到被該對象引用的對象，然后更新被引用對象所在的Region的RSet，如代碼清單11-1所示：
代碼清單11-1?更新RSet
void G1ConcurrentRefineOopClosure::do_oop_work(T* p) {
T o = RawAccess::oop_load(p);
if (CompressedOops::is_null(o)){ return; }
oop obj = CompressedOops::decode_not_null(o);
if (HeapRegion::is_in_same_region(p, obj)) {
return; // 如果對象和被引用對象在同一個Region中，則不需要處理
}
// 如果在不同Region中，則需找到被引用者所在Region的RSet
HeapRegionRemSet* to_rem_set = _g1h->heap_region_containing(obj)->rem_set();
// 在被引用者的RSet中添加關(guān)系
if (to_rem_set->is_tracked()) {
to_rem_set->add_reference(p, _worker_i);
}
} 停頓預測模型
前面提到Mixed GC回收整個新生代和部分老年代Region，對于部分老年代Region的選擇也有些講究。G1會根據(jù)歷史數(shù)據(jù)進行數(shù)學運算，計算出本次回收需要選擇的老年代Region數(shù)量，以此來達到用戶設(shè)置的-XX:MaxGCPauseMillis時間，即滿足用戶期望的GC不能超過最長停頓時間。注意，如果這個時間設(shè)置得不合理，G1也達不到期望。
本文給大家講解的內(nèi)容是深入解析java虛擬機：垃圾優(yōu)先的垃圾回收器
下篇文章給大家講解的是深入解析java虛擬機：新生代垃圾回收；
覺得文章不錯的朋友可以轉(zhuǎn)發(fā)此文關(guān)注小編；
感謝大家的支持!
本文就是愿天堂沒有BUG給大家分享的內(nèi)容，大家有收獲的話可以分享下，想學習更多的話可以到微信公眾號里找我，我等你哦。