记忆集、卡表、G1垃圾收集器简介

来源：恒创科技编辑：恒创科技编辑部

2024-02-03 09:42:59

记忆集

记忆集、卡表、G1垃圾收集器简介_垃圾收集器

在新生代做GCRoots可达性扫描过程中可能会碰到跨代引用的现象
这种如果又去对老年代再去扫描效率太低了
为此 在新生代引入记录集（Remember Set）的数据结构（记录从非收集区到收集区的指针集合）
避免把整个老年代加入GCRoots扫描范围
事实上并不只是新生代、老年代之间才有跨代引用的问题
所有涉及部门区域收集（Partial GC）行为的垃圾收集器
典型的如G1、ZGC和Shenandoah收集器 都会面临相同的问题
垃圾收集场景中 收集器只需通过记忆集判断出某一块非收集区域是否存在
指向收集区域的指针即可 无需了解跨代引用指针的全部细节

卡表

记忆集、卡表、G1垃圾收集器简介_垃圾收集器_02

hotspot使用一种叫做"卡表"的方式实现记忆集
关于卡表和记忆集的关系可以比作HashMap和Map和关系
卡表是使用一个字节数组实现CARD_TABLE[] 
每个元素对应其标识的内存区域一块特定大小的内存块 成为卡页
hotspot使用的卡页是2^9大小 即512字节

一个卡页中可包含多个对象 只要有一个对象的字段存在跨代指针
其对应的卡表元素标识就变成1 表示该元素变脏 否则为0
GC时 只要筛选本收集区的卡表中变脏的元素加入GCRoots里

卡表的维护

如何让卡表变脏？

即发生引用字段赋值时 如何更新卡表对应的标识为1
Hotspot使用写屏障维护卡表状态

G1垃圾回收器

记忆集、卡表、G1垃圾收集器简介_老年代_03

Java9默认是G1垃圾收集器
Java8也可以设置为G1 但算法性能还不算最优 某些场景下不如CMS

G1(Garbage-First)是一款面向服务器的垃圾收集器 
主要针对多颗处理器及大容量内存的机器
以极高概率满足GC停顿时间要求的同时
还具备高吞吐量性能特征

在物理上没有分代的概念 但在逻辑上还是有分代概念
物理上是一个一个小格子 整合成一个大的堆内存

G1将Java堆划分为多个大小相等的独立区域(Region)
JVM最多可以有2048个Region
一般Region大小等于堆大小除以2048 比如堆大小为4096M
则Region大小为2M 
当然也可以用参数"-XX:G1HeapRegionSize"手动指定
Region大小 但是推荐默认的计算方式

G1保留了年轻代和老年代的概念 但不再是物理隔离了
它们都是(可以不连续)Region的集合

默认年轻代对堆内存的占比是5% 如果堆大小为4096M
那么年轻代占据200MB左右的内存
对应大概是100个Region 可以通过"-XX:G1NewSizePercent"设置
新生代初始占比 在系统运行中 JVM会不停的给年轻代增加更多的Region
但是最多新生代的占比不回超过60% 可以通过"-XX:G1MaxNewSizePercent"调整
年轻代中的Eden和Survivor对应的region也跟之前一样 默认8:1:1
假设年轻代有1000个region eden区对应800个 s0对应100个 s1对应100个
一个region可能之前是年轻代 如果region进行了垃圾回收 之后可能又变成老年代
也就是说region区域功能可能会动态变化

G1垃圾收集器对于对象什么时候转移到老年代跟之前原则一样 唯一不同的是对大对象的处理

G1有专门分配大对象的region叫Humongous区 而不是让大对象直接进入老年代的Region中 在G1中 大对象的判定规则就是一个大对象超过了一个Region大小的50%
比如每个Region是2M 只要一个大对象超过了1M 就会被放入Humongous中
而且一个大对象如果太大 可能会横跨多个Region来存放
Humongous区专门存放短期巨型对象 不用直接进老年代
可以节约老年代空间 避免因为老年代空间不够的GC开销

Full GC的时候除了专门收集年轻代和老年代之外 也会将Humongous区一并回收