Java12新特性 -- 加強G1，自動返回未用堆內存給操做系統

Java 12 中加強了 G1 垃圾收集器關於混合收集集合的處理策略，這節主要介紹在 Java 12 中同時也對 G1垃圾回收器進行了改進，使其可以在空閒時自動將 Java 堆內存返還給操做系統，這也是 Java 12 中的另一項重大改進。

目前 Java 11 版本中包含的 G1 垃圾收集器暫時沒法及時將已提交的 Java 堆內存返回給操做系統。爲何呢？ G1目前只有在full GC或者concurrent cycle（併發處理週期）的時候纔會歸還內存，因爲這兩個場景都是G1極力避免的，所以在大多數場景下可能不會及時歸還committed Java heap memory給操做系統。除非有外部強制執行。

在使用雲平臺的容器環境中，這種不利之處特別明顯。即便在虛擬機不活動，但若是仍然使用其分配的內存資源，哪怕是其中的一小部分，G1 回收器也仍將保留全部已分配的 Java 堆內存。而這將致使用戶須要始終爲全部資源付費，哪怕是實際並未用到，而云提供商也沒法充分利用其硬件。若是在此期間虛擬機可以檢測到 Java 堆內存的實際使用狀況，並在利用空閒時間自動將 Java 堆內存返還，則二者都將受益。

具體操做

爲了儘量的向操做系統返回空閒內存，G1 垃圾收集器將在應用程序不活動期間按期生成或持續循環檢查總體 Java堆使用狀況，以便 G1 垃圾收集器可以更及時的將 Java 堆中不使用內存部分返還給操做系統。對於長時間處於空閒狀態的應用程序，此項改進將使 JVM 的內存利用率更加高效。

而在用戶控制下，能夠可選地執行Full GC，以使返回的內存量最大化。

JDK12的這個特性新增了兩個參數分別是G1 PeriodicGCInterval及G1 PeriodicGCSystemLoadThreshold，設置爲0的話，表示禁用。若是應用程序爲非活動狀態，在下面兩種狀況任何一個描述下，G1 回收器會觸發按期垃圾收集：

• 自上次垃圾回收完成以來已超過 G1PeriodicGCInterval ( milliseconds )， 而且此時沒有正在進行的垃圾回收
  任務。若是 G1PeriodicGCInterval 值爲零表示禁用快速回收內存的按期垃圾收集。
• 應用所在主機系統上執行方法 getloadavg()，默認一分鐘內系統返回的平均負載值低於
  G1PeriodicGCSystemLoadThreshold指定的閾值，則觸發full GC或者concurrent GC( 若是開啓
  G1PeriodicGCInvokesConcurrent )，GC以後Java heap size會被重寫調整，而後多餘的內存將會歸還給操做系統。若是 G1PeriodicGCSystemLoadThreshold 值爲零，則此條件不生效。

若是不知足上述條件中的任何一個，則取消當期的按期垃圾回收。等一個 G1PeriodicGCInterval 時間週期後，將從新考慮是否執行按期垃圾回收。

G1 按期垃圾收集的類型根據 G1PeriodicGCInvokesConcurrent 參數的值肯定：若是設置值了，G1 垃圾回收器將繼續上一個或者啓動一個新併發週期；若是沒有設置值，則 G1 回收器將執行一個Full GC。在每次一次 GC 回收末尾，G1 回收器將調整當前的 Java 堆大小，此時便有可能會將未使用內存返還給操做系統。新的 Java 堆內存大小根據現有配置肯定，具體包括下列配置：- XX:MinHeapFreeRatio、-XX:MaxHeapFreeRatio、-Xms、-Xmx。

默認狀況下，G1 回收器在按期垃圾回收期間新啓動或繼續上一輪併發週期，將最大限度地減小應用程序的中斷。若是按期垃圾收集嚴重影響程序執行，則須要考慮整個系統 CPU 負載，或讓用戶禁用按期垃圾收集。