Minor GC、Major GC和Full GC之間的區別

在 Plumbr 從事 GC 暫停檢測相關功能的工做時，我被迫用本身的方式，經過大量文章、書籍和演講來介紹我所作的工做。在整個過程當中，常常對 Minor、Major、和 Full GC 事件的使用感到困惑。這也是我寫這篇博客的緣由，我但願能清楚地解釋這其中的一些疑惑。

文章要求讀者熟悉 JVM 內置的通用垃圾回收原則。堆內存劃分爲 Eden、Survivor 和 Tenured/Old 空間，代假設和其餘不一樣的 GC 算法超出了本文討論的範圍。

Minor GC

從年輕代空間（包括 Eden 和 Survivor 區域）回收內存被稱爲 Minor GC。這必定義既清晰又易於理解。可是，當發生Minor GC事件的時候，有一些有趣的地方須要注意到：

1. 當 JVM 沒法爲一個新的對象分配空間時會觸發 Minor GC，好比當 Eden 區滿了。因此分配率越高，越頻繁執行 Minor GC。
2. 內存池被填滿的時候，其中的內容所有會被複制，指針會從0開始跟蹤空閒內存。Eden 和 Survivor 區進行了標記和複製操做，取代了經典的標記、掃描、壓縮、清理操做。因此 Eden 和 Survivor 區不存在內存碎片。寫指針老是停留在所使用內存池的頂部。
3. 執行 Minor GC 操做時，不會影響到永久代。從永久代到年輕代的引用被當成 GC roots，從年輕代到永久代的引用在標記階段被直接忽略掉。
4. 質疑常規的認知，全部的 Minor GC 都會觸發「全世界的暫停（stop-the-world）」，中止應用程序的線程。對於大部分應用程序，停頓致使的延遲都是能夠忽略不計的。其中的真相就 是，大部分 Eden 區中的對象都能被認爲是垃圾，永遠也不會被複制到 Survivor 區或者老年代空間。若是正好相反，Eden 區大部分新生對象不符合 GC 條件，Minor GC 執行時暫停的時間將會長不少。

因此 Minor GC 的狀況就至關清楚了——每次 Minor GC 會清理年輕代的內存。

Major GC vs Full GC

你們應該注意到，目前，這些術語不管是在 JVM 規範仍是在垃圾收集研究論文中都沒有正式的定義。可是咱們一看就知道這些在咱們已經知道的基礎之上作出的定義是正確的，Minor GC 清理年輕帶內存應該被設計得簡單：

• Major GC 是清理永久代。
• Full GC 是清理整個堆空間—包括年輕代和永久代。

很不幸，實際上它還有點複雜且使人困惑。首先，許多 Major GC 是由 Minor GC 觸發的，因此不少狀況下將這兩種 GC 分離是不太可能的。另外一方面，許多現代垃圾收集機制會清理部分永久代空間，因此使用「cleaning」一詞只是部分正確。

這使得咱們不用去關心究竟是叫 Major GC 仍是 Full GC，你們應該關注當前的 GC 是否中止了全部應用程序的線程，仍是可以併發的處理而不用停掉應用程序的線程。

這種混亂甚至內置到 JVM 標準工具。下面一個例子很好的解釋了個人意思。讓咱們比較兩個不一樣的工具 Concurrent Mark 和 Sweep collector (-XX:+UseConcMarkSweepGC)在 JVM 中運行時輸出的跟蹤記錄。

第一次嘗試經過 jstat 輸出：

my-precious: me$ jstat -gc -t 4235 1s

Time S0C    S1C    S0U    S1U      EC       EU        OC         OU       MC     MU    CCSC   CCSU   YGC     YGCT    FGC    FGCT     GCT   
 5.7 34048.0 34048.0  0.0   34048.0 272640.0 194699.7 1756416.0   181419.9  18304.0 17865.1 2688.0 2497.6      3    0.275   0      0.000    0.275
 6.7 34048.0 34048.0 34048.0  0.0   272640.0 247555.4 1756416.0   263447.9  18816.0 18123.3 2688.0 2523.1      4    0.359   0      0.000    0.359
 7.7 34048.0 34048.0  0.0   34048.0 272640.0 257729.3 1756416.0   345109.8  19072.0 18396.6 2688.0 2550.3      5    0.451   0      0.000    0.451
 8.7 34048.0 34048.0 34048.0 34048.0 272640.0 272640.0 1756416.0  444982.5  19456.0 18681.3 2816.0 2575.8      7    0.550   0      0.000    0.550
 9.7 34048.0 34048.0 34046.7  0.0   272640.0 16777.0  1756416.0   587906.3  20096.0 19235.1 2944.0 2631.8      8    0.720   0      0.000    0.720
10.7 34048.0 34048.0  0.0   34046.2 272640.0 80171.6  1756416.0   664913.4  20352.0 19495.9 2944.0 2657.4      9    0.810   0      0.000    0.810
11.7 34048.0 34048.0 34048.0  0.0   272640.0 129480.8 1756416.0   745100.2  20608.0 19704.5 2944.0 2678.4     10    0.896   0      0.000    0.896
12.7 34048.0 34048.0  0.0   34046.6 272640.0 164070.7 1756416.0   822073.7  20992.0 19937.1 3072.0 2702.8     11    0.978   0      0.000    0.978
13.7 34048.0 34048.0 34048.0  0.0   272640.0 211949.9 1756416.0   897364.4  21248.0 20179.6 3072.0 2728.1     12    1.087   1      0.004    1.091
14.7 34048.0 34048.0  0.0   34047.1 272640.0 245801.5 1756416.0   597362.6  21504.0 20390.6 3072.0 2750.3     13    1.183   2      0.050    1.233
15.7 34048.0 34048.0  0.0   34048.0 272640.0 21474.1  1756416.0   757347.0  22012.0 20792.0 3200.0 2791.0     15    1.336   2      0.050    1.386
16.7 34048.0 34048.0 34047.0  0.0   272640.0 48378.0  1756416.0   838594.4  22268.0 21003.5 3200.0 2813.2     16    1.433   2      0.050    1.484

這個片斷是 JVM 啓動後第17秒提取的。基於該信息，咱們能夠得出這樣的結果，運行了12次 Minor GC、2次 Full GC，時間總跨度爲50毫秒。經過 jconsole 或者 jvisualvm 這樣的基於GUI的工具你能獲得一樣的結果。

java -XX:+PrintGCDetails -XX:+UseConcMarkSweepGC eu.plumbr.demo.GarbageProducer

3.157: [GC (Allocation Failure) 3.157: [ParNew: 272640K->34048K(306688K), 0.0844702 secs] 272640K->69574K(2063104K), 0.0845560 secs] [Times: user=0.23 sys=0.03, real=0.09 secs] 
4.092: [GC (Allocation Failure) 4.092: [ParNew: 306688K->34048K(306688K), 0.1013723 secs] 342214K->136584K(2063104K), 0.1014307 secs] [Times: user=0.25 sys=0.05, real=0.10 secs] 
... cut for brevity ...
11.292: [GC (Allocation Failure) 11.292: [ParNew: 306686K->34048K(306688K), 0.0857219 secs] 971599K->779148K(2063104K), 0.0857875 secs] [Times: user=0.26 sys=0.04, real=0.09 secs] 
12.140: [GC (Allocation Failure) 12.140: [ParNew: 306688K->34046K(306688K), 0.0821774 secs] 1051788K->856120K(2063104K), 0.0822400 secs] [Times: user=0.25 sys=0.03, real=0.08 secs] 
12.989: [GC (Allocation Failure) 12.989: [ParNew: 306686K->34048K(306688K), 0.1086667 secs] 1128760K->931412K(2063104K), 0.1087416 secs] [Times: user=0.24 sys=0.04, real=0.11 secs] 
13.098: [GC (CMS Initial Mark) [1 CMS-initial-mark: 897364K(1756416K)] 936667K(2063104K), 0.0041705 secs] [Times: user=0.02 sys=0.00, real=0.00 secs] 
13.102: [CMS-concurrent-mark-start]
13.341: [CMS-concurrent-mark: 0.238/0.238 secs] [Times: user=0.36 sys=0.01, real=0.24 secs] 
13.341: [CMS-concurrent-preclean-start]
13.350: [CMS-concurrent-preclean: 0.009/0.009 secs] [Times: user=0.03 sys=0.00, real=0.01 secs] 
13.350: [CMS-concurrent-abortable-preclean-start]
13.878: [GC (Allocation Failure) 13.878: [ParNew: 306688K->34047K(306688K), 0.0960456 secs] 1204052K->1010638K(2063104K), 0.0961542 secs] [Times: user=0.29 sys=0.04, real=0.09 secs] 
14.366: [CMS-concurrent-abortable-preclean: 0.917/1.016 secs] [Times: user=2.22 sys=0.07, real=1.01 secs] 
14.366: [GC (CMS Final Remark) [YG occupancy: 182593 K (306688 K)]14.366: [Rescan (parallel) , 0.0291598 secs]14.395: [weak refs processing, 0.0000232 secs]14.395: [class unloading, 0.0117661 secs]14.407: [scrub symbol table, 0.0015323 secs]14.409: [scrub string table, 0.0003221 secs][1 CMS-remark: 976591K(1756416K)] 1159184K(2063104K), 0.0462010 secs] [Times: user=0.14 sys=0.00, real=0.05 secs] 
14.412: [CMS-concurrent-sweep-start]
14.633: [CMS-concurrent-sweep: 0.221/0.221 secs] [Times: user=0.37 sys=0.00, real=0.22 secs] 
14.633: [CMS-concurrent-reset-start]
14.636: [CMS-concurrent-reset: 0.002/0.002 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]

在點頭贊成這個結論以前，讓咱們看看來自同一個 JVM 啓動收集的垃圾收集日誌的輸出。顯然- XX ： + PrintGCDetails 告訴咱們一個不一樣且更詳細的故事：

基於這些信息，咱們能夠看到12次 Minor GC 後開始有些和上面不同了。沒有運行兩次 Full GC，這不一樣的地方在於單個 GC 在永久代中不一樣階段運行了兩次：

• 最初的標記階段，用了0.0041705秒也就是4ms左右。這個階段會暫停「全世界（ stop-the-world）」的事件，中止全部應用程序的線程，而後開始標記。
• 並行執行標記和清洗階段。這些都是和應用程序線程並行的。
• 最後 Remark 階段，花費了0.0462010秒約46ms。這個階段會再次暫停全部的事件。
• 並行執行清理操做。正如其名，此階段也是並行的，不會中止其餘線程。

因此，正如咱們從垃圾回收日誌中所看到的那樣，實際上只是執行了 Major GC 去清理老年代空間而已，而不是執行了兩次 Full GC。

若是你是後期作決 定的話，那麼由 jstat 提供的數據會引導你作出正確的決策。它正確列出的兩個暫停全部事件的狀況，致使全部線程中止了共計50ms。可是若是你試圖優化吞吐量，你會被誤導的。清 單隻列出了回收初始標記和最終 Remark 階段，jstat的輸出看不到那些併發完成的工做。

結論

考慮到這種狀況，最好避免以 Minor、Major、Full GC 這種方式來思考問題。而應該監控應用延遲或者吞吐量，而後將 GC 事件和結果聯繫起來。

隨着這些 GC 事件的發生，你須要額外的關注某些信息，GC 事件是強制全部應用程序線程中止了仍是並行的處理了部分事件。

原文連接： javacodegeeks 翻譯： ImportNew.com - 光光頭去打醬油
譯文連接： http://www.importnew.com/15820.html