【JVM】—G1中的Young GC、Mixed GC、Full GC详解

G1中的Young GC、Mixed GC、Full GC详解

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关于G1回收器的前置知识点：

• 【JVM】—深入理解G1回收器——概念详解
• 【JVM】—深入理解G1回收器—回收过程详解

1 G1的GC模式

G1提供了两种GC模式，Young GC和Mixed GC，两种都是完全Stop The World的。

• Young GC：选定所有年轻代里的Region。通过控制年轻代的region个数，即年轻代内存大小，来控制young GC的时间开销。
• Mixed GC：选定所有年轻代里的Region，外加根据Global concurrent marking统计得出收集收益高的若干老年代Region。在用户指定的开销目标范围内尽可能选择收益高的老年代Region。

由上面的描述可知，Mixed GC不是full GC，它只能回收 部分 老年代的Region，如果mixed GC实在无法跟上程序分配内存的速度，导致老年代填满无法继续进行Mixed GC，就会使用serial old GC（full GC） 来收集整个GC heap。所以我们可以知道，G1是不提供full GC的。

2 Young GC

Young GC垃圾回收过程中，分为以下几种情况：

1. 新创建对象（非巨大对象）分配到Eden区；
2. Eden区对象转移到幸存区；
3. 幸存区对象转移到另一幸存区；
4. 幸存区对象转移到老年代；

用几张图片解释Young GC流程：

• 这里有 eden，survivor，old 还有个 free region，黄色为存活对象

• G1会把橙色对象拷贝到free region，或转移到幸存或老年代

• 当拷贝完毕，free region 就会晋升为 survivor region，以前的 eden 就被释放了

3 Mixed GC

Mixed GC会选取所有的 Young Region ➕ 收益高的若干个 Old Region。让我们回顾一下G1回收器工作过程（其实就是Mixed GC的过程），即我们上面一直提到的Global concurrent marking，一共分为四个步骤：

1. 初始标记（initial mark，STW）：它标记了从GC Root开始直接可达的对象。
2. 并发标记（Concurrent Marking）：这个阶段从GC Root开始对heap中的对象标记，标记线程与应用程序线程并行执行，并且收集各个Region的存活对象信息。
3. 最终标记（Remark，STW）：标记那些在并发标记阶段发生变化的对象，将被回收。
4. 清除垃圾（Cleanup）：清除空Region（没有存活对象的），加入到free list。

同时值得注意的是，对于第一阶段的初始标记，Mixed GC是共用了Young GC的SWT，这是因为他们可以复用root scan操作，所以可以说Global concurrent marking操作是伴随Young GC而发生的。

具体执行过程如下图所示：

同样的，被回收的 Region 就变回 Free Region 了，从上图可以看到 Mixed GC 只能回收部分的老年代。

G1 是如何选择要回收的 regions 的？

• -XX:G1MaxNewSizePercent 与 Young GC关联；
• -XX:MixedGCCountTarget 与 Old GC关联；

-XX:MixedGCCountTarget默认是8，意味着要在8次以内回收完所有的 Old Region

• 换句话说，如果对立有 800 个 old region, 那么一次Mixed gGC最大会回收 100 个 Old Region

G1 当然也可以被调整成不做这么多工作，也就是少回收，一定程度上浪费堆内存，导致更多的堆空间被使用

• -XX:G1MixedGCLiveThresholdPercent (默认:85) 可能会提高堆使用率
• -XX:G1HeapWastePercent (默认:5) 如果可回收低于这个值, 那么将不会启动Mixed GC

3.1 Mixed GC发生时机

Young GC发生的时机大家都知道（文章开头已表明），那什么时候发生Mixed GC呢？其实是由一些参数控制着的，另外也控制着哪些老年代Region会被选入CSet。

• G1HeapWastePercent：在Global concurrent marking结束之后，我们可以知道老年代regions中有多少空间要被回收，在每次YGC之后和再次发生Mixed GC之前，会检查垃圾占比是否达到此参数，只有达到了，下次才会发生Mixed GC；
• G1MixedGCLiveThresholdPercent：老年代Region中的存活对象的占比，只有在此参数之下，才会被选入CSet。
• G1MixedGCCountTarget：一次Global Concurrent marking之后，最多执行Mixed GC的次数；
• G1OldCSetRegionThresholdPercent：一次Mixed GC中能被选入CSet的最多老年代 Region数量。

4 Full GC

由上面的描述可知，Mixed GC不是Full GC，它只能回收部分老年代的Region，如果mixed GC实在无法跟上程序分配内存的速度，导致老年代填满无法继续进行Mixed GC，就会使用serial old GC（Full GC）来收集整个GC heap和方法区（元空间）。所以我们可以知道，G1是没有Full GC的机制的，G1 GC是使用的Serial Old GC的代码（后面被优化为多线程，但是速度相对来说依然比较慢），因此Full GC会暂停很久，因此在生产环境中，一定注意Full GC。

G1 Full GC的原因一般有：

• Mixed GC赶不上内存分配的速度，只能通过Full GC来释放内存，这种情况解决方案后面再说
• MetaSpace不足，对于大量使用反射，动态代理的类，由于动态代理的每个类都会生成一个新的类，同时class信息会存放在元空间，因此如果元空间不足，G1会靠Full GC来扩容元空间，这种情况解决方案就是扩大初始元空间大小。
• Humongous分配失败，前面说过G1分配大对象时，回收是靠Concurrent Marking或Full GC，因此如果大对象分配失败，则可能会引发Full GC