JVM G1（Garbage-First Garbage Collector）收集器全過程剖析

時間 2020-05-09

標籤 jvm g1 garbage collector 收集全過程剖析欄目 Java 简体版

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G1垃圾收集器的設計原則是「首先收集儘量多的垃圾(Garbage First)」，目標是爲了儘可能縮短處理超大堆（超過4GB）產生的停頓。html

所以，G1並不會等內存耗盡（好比Serial 串行收集器、Parallel並行收集器）者快耗盡(CMS)的時候纔開始垃圾回收，而是在內部採用了啓發式算法，在老年代中找出具備高收集收益的分區（Region）進行收集。java

同時 G1 能夠根據用戶設置的STW（Stop-The-World）停頓時間目標（響應時間優先）自動調全年輕代和總堆的大小，停頓時間越短年輕代空間就可能越小，總堆空間越大。web

G1相對於CMS一個比較明顯的優點是，內存碎片的產生率大大下降。算法

G1在 JDK7u4以上均可以使用，在JDK9開始，G1爲默認的垃圾收集器，以替代CMS。shell

G1算法

算法：三色標記 + SATBbash

G1的特性

面向服務端應用的垃圾收集器
並行與併發：G1能充分利用多CPU、多核環境使用多個CPU或CPU核心來縮短STW（Stop-The-World）停頓時間。
分代收集：G1物理上不分代，但邏輯上仍然有分代的概念。
空間整合：不會產生內存空間碎片，收集後可提供規整的可用內存，整理空閒空間更快。
可預測的停頓(它能夠有計劃的避免在整個JAVA堆中進行全區域的垃圾收集)
適用於不須要實現很高吞吐量的場景
JAVA堆內存佈局與其它收集器存在很大差異，它將整個JAVA堆劃分爲多個大小相等的獨立區域或分區(Region)。
G1收集器中，虛擬機使用Remembered Set來避免全堆掃描。

G1的內存模型

分區概念

傳統的GC收集器將連續的內存空間劃分爲新生代、老年代和永久代（JDK 8去除了永久代，引入了元空間Metaspace），數據結構

這種劃分的特色是各代的存儲地址（邏輯地址，下同）是連續的。以下圖所示：多線程

而G1的各代存儲地址是不連續的，每一代都使用了n個不連續的大小相同的Region，每一個Region佔有一塊連續的虛擬內存地址。併發

`Region` （區域，分區）

G1採用了分區(Region)的思路，將整個堆空間分紅若干個大小相等的內存區域，每次分配對象空間將逐段地使用內存。oracle

雖然還保留了新生代和老年代的概念，但新生代和老年代再也不是物理隔離，它們都是一部分Region(不須要連續)的集合。

所以，在堆的使用上，G1並不要求對象的存儲必定是物理上連續的，只要邏輯上連續便可；

每一個分區Region也不會肯定地爲某個代服務，能夠按需在年輕代和老年代之間切換。

啓動時能夠經過參數-XX:G1HeapRegionSize=n可指定分區大小(1MB~32MB，且必須是2的冪)，默認將整堆劃分爲2048個分區。

`Card` （卡片）

在每一個分區Region 內部又被分紅了若干個大小爲512 Byte卡片(Card)，標識堆內存最小可用粒度。

全部分區Region 的卡片將會記錄在全局卡片表(Global Card Table)中。

分配的對象會佔用物理上連續的若干個卡片。

當查找對分區Region 內對象的引用時即可經過記錄卡片來查找該引用對象(見RSet)。

每次對內存的回收，都是對指定分區的卡片進行處理。

`Heap` （堆）

G1一樣能夠經過-Xms/-Xmx來指定堆空間大小。

當發生年輕代收集（YGC）或混合收集（Mixed GC）時，經過計算GC與應用的耗費時間比，自動調整堆空間大小。

若是GC頻率過高，則經過增長堆尺寸，來減小GC頻率，相應地GC佔用的時間也隨之下降；

目標參數-XX:GCTimeRatio即爲GC與應用的耗費時間比，G1默認爲12（JDK7,8爲99，JDK11+開始爲12），而CMS默認爲99，由於CMS的設計原則是耗費在GC上的時間儘量的少。

另外，當空間不足，如對象空間分配或轉移失敗時，G1會首先嚐試增長堆空間，若是擴容失敗，則發起擔保的Full GC。

Full GC後，堆尺寸計算結果也會調整堆空間。

分代概念

`Generation` （分代）

分代垃圾收集能夠將關注點集中在最近被分配的對象上，而無需整堆掃描，避免長命對象的拷貝，同時獨立收集有助於下降響應時間。

雖然分區使得內存分配再也不要求緊湊的內存空間，但G1依然使用了分代的思想。

與其餘垃圾收集器相似，G1將內存在邏輯上劃分爲年輕代和老年代，其中年輕代又劃分爲Eden空間和Survivor空間。

但年輕代空間並非固定不變的，當現有年輕代分區佔滿時，JVM會分配新的空閒分區加入到年輕代空間。

整個年輕代內存會在初始空間-XX:NewSize與最大空間-XX:MaxNewSize之間動態變化，且由參數目標暫停時間-XX:MaxGCPauseMillis、須要擴縮容的大小以及分區的已記憶集合(RSet)計算獲得。

固然，G1依然能夠設置固定的年輕代大小(參數-XX:NewRatio、-Xmn)，但同時暫停目標將失去意義。

#####Local allocation buffer (LAB) （本地分配緩衝）值得注意的是，因爲分區的思想，每一個線程都可以"認領"某個分區Region用於線程本地的內存分配，而不須要顧及分區是否連續。

所以，每一個應用線程和GC線程都會獨立的使用分區，進而減小同步時間，提高GC效率，這個分區Region稱爲本地分配緩衝區(LAB)。

應用線程本地緩衝區TLAB：應用線程能夠獨佔一個本地緩衝區(TLAB)來建立的對象，而大部分都會落入Eden區域(巨型對象或分配失敗除外)，所以TLAB的分區屬於Eden空間；
GC線程本地緩衝區GCLAB：每次垃圾收集時，每一個GC線程一樣能夠獨佔一個本地緩衝區(GCLAB)用來轉移對象，每次回收會將對象複製到Suvivor空間或老年代空間；
晉升本地緩衝區PLAB：對於從Eden/Survivor空間晉升(Promotion)到Survivor/老年代空間的對象，一樣有GC獨佔的本地緩衝區進行操做，該部分稱爲晉升本地緩衝區(PLAB)。

分區模型

`Humongous Object` （巨型對象）

一個大小達到甚至超過度區Region 50%以上的對象稱爲巨型對象(Humongous Object)。巨型對象會獨佔一個、或多個連續分區，其中第一個分區被標記爲開始巨型(StartsHumongous)，相鄰連續分區被標記爲連續巨型(ContinuesHumongous)。 Humongous Object 有如下特色：

Humongous Object直接分配到了老年代，防止了反覆拷貝移動。

當線程爲巨型分配空間時，不能簡單在TLAB進行分配，由於巨型對象的移動成本很高，並且有可能一個分區不能容納巨型對象。所以，巨型對象會直接在老年代分配，所佔用的連續空間稱爲巨型分區(Humongous Region)。

Humongous Object 在 YGC階段， Global Concurrent Marking 階段的 Cleanup 和 FGC 階段回收。

因爲沒法享受LAB帶來的優化，而且肯定一片連續的內存空間須要掃描整堆Heap，所以肯定巨型對象開始位置的成本很是高，若是能夠，應用程序應避免生成巨型對象。

在分配Humongous Object 以前先檢查是否超過 initiating heap occupancy percent （由參數-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent控制）和 the marking threshold。若是超過的話，就啓動併發收集週期Concurrent Marking Cycle ，爲的是提前回收，防止 Evacuation Failure 和 Full GC。

`RSet` （`Remember Set`，已記憶集合)

在串行和並行收集器中，GC經過整堆掃描，來肯定對象是否處於可達路徑中。

然而G1爲了不STW式的整堆Heap掃描，在每一個分區Region記錄了一個已記憶集合(RSet)，內部相似一個反向指針，記錄引用分區Region內對象的卡片Card的索引。

當要回收該分區Region時，經過掃描分區的RSet，來肯定引用本分區內的對象是否存活，進而肯定本分區內的對象存活狀況。

事實上，並不是全部的引用都須要記錄在RSet中，若是一個分區Region肯定須要掃描，那麼無需RSet也能夠無遺漏的獲得引用關係。

那麼引用源自本分區Region的對象，固然不用落入RSet中；

同時，G1 GC每次都會對年輕代進行總體收集，所以引用源自年輕代的對象，也不須要在RSet記錄。

最後只有老年代的分區Region可能會有RSet記錄，這些分區稱爲擁有RSet分區(an RSet’s owning region)。

`Per Region Table` (PRT)

RSet在內部使用Per Region Table(PRT)記錄分區Region的引用狀況。因爲RSet的記錄要佔用分區Region的空間，若是一個分區很是"受歡迎"，那麼RSet佔用的空間會上升，從而下降分區Region的可用空間。 G1應對這個問題採用了改變RSet的密度的方式，在PRT中將會以三種模式記錄引用：

稀少：直接記錄引用對象的卡片Card的索引
細粒度：記錄引用對象的分區Region的索引
粗粒度：只記錄引用狀況，每一個分區對應一個比特位

由上可知，粗粒度的PRT只是記錄了引用數量，須要經過整堆Heap掃描才能找出全部引用，所以掃描速度也是最慢的。

`CSet`（`Collection Set`，收集集合）

收集集合(CSet)表明每次GC暫停時回收的一系列目標分區Region。

在任意一次收集暫停中，CSet全部分區都會被釋放，內部存活的對象都會被轉移到分配的空閒分區中。

所以不管是年輕代收集，仍是混合收集，工做的機制都是一致的。

年輕代收集（YGC）的CSet只容納年輕代分區，而混合收集（Mixed GC）會經過啓發式算法，在老年代候選回收分區中，篩選出回收收益最高的分區添加到CSet中。

候選老年代分區的CSet准入條件，能夠經過活躍度閾值-XX:G1MixedGCLiveThresholdPercent(默認85%)進行設置，從而攔截那些回收開銷巨大的對象；
同時，每次混合收集能夠包含候選老年代分區，可根據CSet對堆的總大小佔比-XX:G1OldCSetRegionThresholdPercent(默認10%)設置數量上限。

由上述可知，G1的收集都是根據CSet進行操做的，年輕代收集（YGC）與混合收集（Mixed GC）沒有明顯的不一樣，最大的區別在於兩種收集的觸發條件。

年輕代收集集合 `CSet of Young Collection`

應用線程不斷活動後，年輕代空間會被逐漸填滿。當JVM分配對象到Eden區域失敗(Eden區已滿)時，便會觸發一次STW式的年輕代收集。在年輕代收集中，Eden分區存活的對象將被拷貝到Survivor分區；原有Survivor分區存活的對象，將根據任期閾值(tenuring threshold)分別晉升到PLAB中，新的survivor分區和老年代分區。而原有的年輕代分區將被總體回收掉。

同時，年輕代收集還負責維護對象的年齡(存活次數)，輔助判斷老化(tenuring)對象晉升的時候是到Survivor分區仍是到老年代分區。年輕代收集首先先將晉升對象尺寸總和、對象年齡信息維護到年齡表中，再根據年齡表、Survivor尺寸、Survivor填充容量-XX:TargetSurvivorRatio(默認50%)、最大任期閾值-XX:MaxTenuringThreshold(默認15)，計算出一個恰當的任期閾值，凡是超過任期閾值的對象都會被晉升到老年代。

混合收集集合 `CSet of Mixed Collection`

年輕代收集不斷活動後，老年代的空間也會被逐漸填充。當老年代佔用空間超過整堆比IHOP閾值-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent(默認45%)時，G1就會啓動一次混合垃圾收集週期。

爲了知足暫停目標，G1可能不能一口氣將全部的候選分區收集掉，所以G1可能會產生連續屢次的混合收集與應用線程交替執行，每次STW的混合收集與年輕代收集過程相相似。

爲了肯定包含到年輕代收集集合CSet的老年代分區，JVM經過參數混合週期的最大總次數-XX:G1MixedGCCountTarget(默認8)、堆廢物百分比-XX:G1HeapWastePercent(默認5%)。

經過候選老年代分區總數與混合週期最大總次數，肯定每次包含到CSet的最小分區數量；

根據堆廢物百分比，當收集達到參數時，再也不啓動新的混合收集。而每次添加到CSet的分區，則經過計算獲得的GC效率進行安排。

G1的活動週期

G1的垃圾回收包括瞭如下幾種：

Concurrent Marking Cycle （併發收集）相似 CMS的併發收集過程。
Young Collection （YGC，年輕代收集，STW）
Mixed Collection Cycle （混合收集，STW）
Full GC（FGC， STW） JDK10之前FGC是串行回收，JDK10+能夠是並行回收。

併發標記週期 `Concurrent Marking Cycle`

併發標記週期是G1中很是重要的階段，這個階段將會爲混合收集週期識別垃圾最多的老年代分區。

整個週期完成根標記、識別全部(可能)存活對象，並計算每一個分區的活躍度，從而肯定GC效率等級。

當達到IHOP閾值-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent(老年代佔整堆比，默認45%)時，便會觸發併發標記週期。

整個併發標記週期將由初始標記(Initial Mark)、根分區掃描(Root Region Scanning)、併發標記(Concurrent Marking)、從新標記(Remark)、清除(Cleanup)幾個階段組成。

其中，初始標記(隨年輕代收集一塊兒活動)、從新標記、清除是STW的，而併發標記若是來不及標記存活對象，則可能在併發標記過程當中，G1又觸發了幾回年輕代收集（YGC）。

`Initial Marking` （初始標記， STW）

它標記了從GC Root開始直接可達的對象。

事實上，當達到IHOP閾值時，G1並不會當即發起併發標記週期，而是等待下一次年輕代收集，利用年輕代收集的STW時間段，完成初始標記，這種方式稱爲借道(Piggybacking)。

`Root region scanning` （根分區掃描）

在初始標記暫停結束後，年輕代收集也完成的對象複製到Survivor的工做，應用線程開始活躍起來。此時爲了保證標記算法的正確性，全部新複製到Survivor分區的對象，都須要被掃描並標記成根，這個過程稱爲根分區掃描(Root Region Scanning)，同時掃描的Suvivor分區也被稱爲根分區(Root Region)。

`Concurrent Marking`（併發標記）

這個階段從GC Root開始對heap中的對象標記，標記線程與應用程序線程並行執行，而且收集各個Region的存活對象信息。和應用線程併發執行，併發標記線程在併發標記階段啓動，由參數-XX:ConcGCThreads(默認GC線程數的1/4，即-XX:ParallelGCThreads/4)控制啓動數量，每一個線程每次只掃描一個分區Region，從而標記出存活對象圖。

全部的標記任務必須在堆滿前就完成掃描，若是併發標記耗時很長，那麼有可能在併發標記過程當中，又經歷了幾回年輕代收集。若是堆滿前沒有完成標記任務，則會觸發擔保機制，經歷一次長時間的串行Full GC。

`Remark` （從新標記，STW）

標記那些在併發標記階段發生變化的對象，將被回收。這個階段也是並行執行的，經過參數-XX:ParallelGCThread可設置GC暫停時可用的GC線程數。

`Cleanup` （清理，STW）

清除階段主要執行如下操做：

RSet梳理，啓發式算法會根據活躍度和RSet尺寸對分區定義不一樣等級，同時RSet數理也有助於發現無用的引用。參數-XX:+PrintAdaptiveSizePolicy能夠開啓打印啓發式算法決策細節；
整理堆分區，爲混合收集週期識別回收收益高(基於釋放空間和暫停目標)的老年代分區集合；
識別全部空閒分區，即發現無存活對象的分區。該分區可在清除階段直接回收，無需等待下次收集週期。

年輕代收集 Young Collection /混合收集週期 Mixed Collection Cycle

當應用運行開始時，堆內存可用空間還比較大，只會在年輕代滿時，觸發年輕代收集；

隨着老年代內存增加，當到達IHOP閾值-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent(老年代佔整堆比，默認45%)時，G1開始着手準備收集老年代空間。

首先經歷併發標記週期 Concurrent Marking Cycle，識別出高收益的老年代分區，前文已述。

但隨後G1並不會立刻開始一次混合收集，而是讓應用線程先運行一段時間，等待觸發一次年輕代收集。

在此次STW中，G1將保準整理混合收集週期。接着再次讓應用線程運行，當接下來的幾回年輕代收集時，將會有老年代分區加入到CSet中，

即觸發混合收集，這些連續屢次的混合收集稱爲混合收集週期(Mixed Collection Cycle)。

年輕代收集 Young Collection,`YGC`

每次收集過程當中，既有並行執行的活動，也有串行執行的活動，但均可以是多線程的。

在並行執行的任務中，若是某個任務太重，會致使其餘線程在等待某項任務的處理，須要對這些地方進行優化。

如下部分部分能夠結合日誌查看

並行活動
- 外部根分區掃描 Ext Root Scanning：此活動對堆外的根(JVM系統目錄、VM數據結構、JNI線程句柄、硬件寄存器、全局變量、線程對棧根)進行掃描，發現那些沒有加入到暫停收集集合CSet中的對象。若是系統目錄(單根)擁有大量加載的類，最終可能其餘並行活動結束後，該活動依然沒有結束而帶來的等待時間。
- 更新已記憶集合 Update RS：併發優化線程會對髒卡片的分區進行掃描更新日誌緩衝區來更新RSet，但只會處理全局緩衝列表。做爲補充，全部被記錄可是尚未被優化線程處理的剩餘緩衝區，會在該階段處理，變成已處理緩衝區(Processed Buffers)。爲了限制花在更新RSet的時間，能夠設置暫停佔用百分比-XX:G1RSetUpdatingPauseTimePercent(默認10%，即-XX:MaxGCPauseMills/10)。值得注意的是，若是更新日誌緩衝區更新的任務不下降，單純地減小RSet的更新時間，會致使暫停中被處理的緩衝區減小，將日誌緩衝區更新工做推到併發優化線程上，從而增長對Java應用線程資源的爭奪。
- RSet掃描 Scan RS：在收集當前CSet以前，考慮到分區外的引用，必須掃描CSet分區的RSet。若是RSet發生粗化，則會增長RSet的掃描時間。開啓診斷模式-XX:UnlockDiagnosticVMOptions後，經過參數-XX:+G1SummarizeRSetStats能夠肯定併發優化線程是否可以及時處理更新日誌緩衝區，並提供更多的信息，來幫助爲RSet粗化總數提供窗口。參數-XX：G1SummarizeRSetStatsPeriod=n可設置RSet的統計週期，即經歷多少此GC後進行一次統計
- 代碼根掃描 Code Root Scanning：對代碼根集合進行掃描，掃描JVM編譯後代碼Native Method的引用信息(nmethod掃描)，進行RSet掃描。事實上，只有CSet分區中的RSet有強代碼根時，纔會作nmethod掃描，查找對CSet的引用。
- 轉移和回收 Object Copy：經過選定的CSet以及CSet分區完整的引用集，將執行暫停時間的主要部分：CSet分區存活對象的轉移、CSet分區空間的回收。經過工做竊取機制來負載均衡地選定複製對象的線程，而且複製和掃描對象被轉移的存活對象將拷貝到每一個GC線程分配緩衝區GCLAB。G1會經過計算，預測分區複製所花費的時間，從而調全年輕代的尺寸。
- 終止 Termination：完成上述任務後，若是任務隊列已空，則工做線程會發起終止要求。若是還有其餘線程繼續工做，空閒的線程會經過工做竊取機制嘗試幫助其餘線程處理。而單獨執行根分區掃描的線程，若是任務太重，最終會晚於終止。
- GC外部的並行活動 GC Worker Other：該部分並不是GC的活動，而是JVM的活動致使佔用了GC暫停時間(例如JNI編譯)。
串行活動
- 代碼根更新 Code Root Fixup：根據轉移對象更新代碼根。
- 代碼根清理 Code Root Purge：清理代碼根集合表。
- 清除全局卡片標記 Clear CT：在任意收集週期會掃描CSet與RSet記錄的PRT，掃描時會在全局卡片表中進行標記，防止重複掃描。在收集週期的最後將會清除全局卡片表中的已掃描標誌。
- 選擇下次收集集合 Choose CSet：該部分主要用於併發標記週期後的年輕代收集、以及混合收集中，在這些收集過程當中，因爲有老年代候選分區的加入，每每須要對下次收集的範圍作出界定；但單純的年輕代收集中，全部收集的分區都會被收集，不存在選擇。
- 引用處理 Ref Proc：主要針對軟引用、弱引用、虛引用、final引用、JNI引用。當Ref Proc佔用時間過多時，可選擇使用參數-XX:ParallelRefProcEnabled激活多線程引用處理。G1但願應用能當心使用軟引用，由於軟引用會一直佔據內存空間直到空間耗盡時被Full GC回收掉；即便未發生Full GC，軟引用對內存的佔用，也會致使GC次數的增長。
- 引用排隊 Ref Enq：此項活動可能會致使RSet的更新，此時會經過記錄日誌，將關聯的卡片標記爲髒卡片。
- 卡片從新髒化 Redirty Cards：從新髒化卡片。
- 回收空閒巨型分區 Humongous Reclaim：G1作了一個優化：經過查看全部根對象以及年輕代分區的RSet，若是肯定RSet中巨型對象沒有任何引用，則說明G1發現了一個不可達的巨型對象，該對象分區會被回收。
- 釋放分區 Free CSet：回收CSet分區的全部空間，並加入到空閒分區中。
- 其餘活動 Other：GC中可能還會經歷其餘耗時很小的活動，如修復JNI句柄等。

併發標記週期後的年輕代收集 Young Collection Following Concurrent Marking Cycle

當G1發起併發標記週期以後，並不會立刻開始混合收集。 G1會先等待下一次年輕代收集，而後在該收集階段中，肯定下次混合收集的CSet(Choose CSet)。

混合收集週期 Mixed Collection Cycle, `Mixed GC`

單次的混合收集與年輕代收集並沒有二致。

根據暫停目標，老年代的分區可能不能一次暫停收集中被處理完，G1會發起連續屢次的混合收集，稱爲混合收集週期(Mixed Collection Cycle)。

G1會計算每次加入到CSet中的分區數量、混合收集進行次數，而且在上次的年輕代收集、以及接下來的混合收集中，G1會肯定下次加入CSet的分區集(Choose CSet)，而且肯定是否結束混合收集週期。

轉移失敗的擔保機制 `Full GC`

轉移失敗(Evacuation Failure)是指當G1沒法在堆空間中申請新的分區時，G1便會觸發擔保機制，執行一次STW式的、單線程（JDK10支持多線程）的Full GC。

Full GC會對整堆作標記清除和壓縮，最後將只包含純粹的存活對象。參數-XX:G1ReservePercent(默認10%)能夠保留空間，來應對晉升模式下的異常狀況，最大佔用整堆50%，更大也無心義。

G1在如下場景中會觸發Full GC，同時會在日誌中記錄to-space exhausted以及Evacuation Failure：

從年輕代分區拷貝存活對象時，沒法找到可用的空閒分區
從老年代分區轉移存活對象時，沒法找到可用的空閒分區
分配巨型對象Humongous Object 時在老年代沒法找到足夠的連續分區

因爲G1的應用場合每每堆內存都比較大，因此Full GC的收集代價很是昂貴，應該避免Full GC的發生。

問題

何時觸發concurrent marking ？

# 啓動併發週期 Concurrent Marking Cycle （以及後續的混合週期 MixedGC）時的堆內存佔用百分比. G1用它來觸發併發GC週期,基於整個堆的使用率,而不僅是某一代內存的使用比例。默認45%
# 當堆存活對象佔用堆的45%，就會啓動G1 中併發標記週期 Concurrent Marking Cycle
-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent
複製代碼

何時發生Mixed GC? concurrent marking 主要是爲Mixed GC提供標記服務的，並非一次GC過程的一個必須環節。

由一些參數控制，另外也控制着哪些老年代Region會被選入CSet（收集集合）。

# 一次 concurrent marking以後，最多執行Mixed GC的次數(默認8)
-XX:G1MixedGCCountTarget
# 堆廢物百分比(默認5%)，在每次YGC以後和再次發生Mixed GC以前，會檢查垃圾佔比是否達到此參數，只有達到了，下次纔會發生Mixed GC。
-XX:G1HeapWastePercent
# old generation region中的存活對象的佔比，只有在此參數之下，纔會被選入CSet。
-XX:G1MixedGCLiveThresholdPercent
# 一次Mixed GC中能被選入CSet的最多old generation region數量。
-XX:G1OldCSetRegionThresholdPercent
複製代碼

GC日誌詳解

併發標記週期 Concurrent Marking Cycle

[GC concurrent-root-region-scan-start]
[GC concurrent-root-region-scan-end, 0.0094252 secs]
# 根分區掃描，可能會被 YGC 打斷，那麼結束就是如：[GC pause (G1 Evacuation Pause) (young)[GC concurrent-root-region-scan-end, 0.0007157 secs]
[GC concurrent-mark-start]
[GC concurrent-mark-end, 0.0203881 secs]
# 併發標記階段
[GC remark [Finalize Marking, 0.0007822 secs] [GC ref-proc, 0.0005279 secs] [Unloading, 0.0013783 secs], 0.0036513 secs]
# 從新標記，STW
 [Times: user=0.01 sys=0.00, real=0.00 secs] 
[GC cleanup 13985K->13985K(20480K), 0.0034675 secs]
 [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] 
# 清除
複製代碼

年輕代收集 YGC

[GC pause (G1 Evacuation Pause) (young), 0.0022483 secs]
# young -> 年輕代 Evacuation-> 複製存活對象 
   [Parallel Time: 1.0 ms, GC Workers: 10] # 併發執行的GC線程數，如下階段是併發執行的
      [GC Worker Start (ms): Min: 109.0, Avg: 109.1, Max: 109.1, Diff: 0.2] 
      [Ext Root Scanning (ms): Min: 0.1, Avg: 0.2, Max: 0.3, Diff: 0.2, Sum: 2.3] # 外部根分區掃描
      [Update RS (ms): Min: 0.0, Avg: 0.0, Max: 0.0, Diff: 0.0, Sum: 0.0] # 更新已記憶集合 Update RSet，檢測從年輕代指向老年代的對象
         [Processed Buffers: Min: 0, Avg: 0.0, Max: 0, Diff: 0, Sum: 0] 
      [Scan RS (ms): Min: 0.0, Avg: 0.0, Max: 0.0, Diff: 0.0, Sum: 0.0]# RSet掃描
      [Code Root Scanning (ms): Min: 0.0, Avg: 0.0, Max: 0.0, Diff: 0.0, Sum: 0.1] # 代碼根掃描
      [Object Copy (ms): Min: 0.3, Avg: 0.3, Max: 0.4, Diff: 0.1, Sum: 3.5] # 轉移和回收，拷貝存活的對象到survivor/old區域
      [Termination (ms): Min: 0.0, Avg: 0.0, Max: 0.0, Diff: 0.0, Sum: 0.0] # 完成上述任務後，若是任務隊列已空，則工做線程會發起終止要求。
         [Termination Attempts: Min: 1, Avg: 5.8, Max: 9, Diff: 8, Sum: 58]
      [GC Worker Other (ms): Min: 0.0, Avg: 0.0, Max: 0.0, Diff: 0.0, Sum: 0.1] # GC外部的並行活動，該部分並不是GC的活動，而是JVM的活動致使佔用了GC暫停時間(例如JNI編譯)。
      [GC Worker Total (ms): Min: 0.5, Avg: 0.6, Max: 0.7, Diff: 0.2, Sum: 5.9]
      [GC Worker End (ms): Min: 109.7, Avg: 109.7, Max: 109.7, Diff: 0.0]
   [Code Root Fixup: 0.0 ms] # 串行任務，根據轉移對象更新代碼根
   [Code Root Purge: 0.0 ms] #串行任務， 代碼根清理
   [Clear CT: 0.5 ms] #串行任務，清除全局卡片 Card Table 標記
   [Other: 0.8 ms]
      [Choose CSet: 0.0 ms] # 選擇下次收集集合  CSet
      [Ref Proc: 0.4 ms] # 引用處理 Ref Proc，處理軟引用、弱引用、虛引用、final引用、JNI引用
      [Ref Enq: 0.0 ms] # 引用排隊 Ref Enq
      [Redirty Cards: 0.3 ms] # 卡片從新髒化 Redirty Cards：從新髒化卡片
      [Humongous Register: 0.0 ms] 
      [Humongous Reclaim: 0.0 ms] # 回收空閒巨型分區 Humongous Reclaim，經過查看全部根對象以及年輕代分區的RSet，若是肯定RSet中巨型對象沒有任何引用，該對象分區會被回收。
      [Free CSet: 0.0 ms]  # 釋放分區 Free CSet
   [Eden: 12288.0K(12288.0K)->0.0B(11264.0K) Survivors: 0.0B->1024.0K Heap: 12288.0K(20480.0K)->832.0K(20480.0K)]
 [Times: user=0.01 sys=0.00, real=0.00 secs] 
複製代碼

# 從年輕代分區拷貝存活對象時，沒法找到可用的空閒分區
# 從老年代分區轉移存活對象時，沒法找到可用的空閒分區 這兩種狀況之一致使的 YGC
[GC pause (G1 Evacuation Pause) (young) (to-space exhausted), 0.0916534 secs]
複製代碼

# 併發標記週期 Concurrent Marking Cycle 中的 根分區掃描階段，被 YGC中斷
[GC pause (G1 Evacuation Pause) (young)[GC concurrent-root-region-scan-end, 0.0007157 secs]
複製代碼

混合收集週期 Mixed Collection Cycle, Mixed GC

# 併發標記週期 Concurrent Marking Cycle 的開始
[GC pause (G1 Evacuation Pause) (young) (initial-mark) , 0.0443460 secs]
複製代碼

Full GC

[Full GC (Allocation Failure) 20480K->9656K(20480K), 0.0189481 secs]
   [Eden: 0.0B(1024.0K)->0.0B(5120.0K) Survivors: 0.0B->0.0B Heap: 20480.0K(20480.0K)->9656.8K(20480.0K)], [Metaspace: 4960K->4954K(1056768K)]
 [Times: user=0.03 sys=0.00, real=0.02 secs] 
複製代碼