目錄

1.G1垃圾收集器

1.1 垃圾回收過程

?1.2 G1垃圾收集分類

1.3 G1收集器核心參數手冊

2.ZGC垃圾收集器(面試不考)

2.1 ZGC的內存布局

?2.2 ZGC的架構NUMA模型

2.3 ZGC運作過程

?2.4 顏色指針和讀屏障

1.G1垃圾收集器

G1垃圾收集器是一款面向多CPU，大內存的垃圾收集器，內部采用region內存塊的概念，將內存塊分為多個，里面將內存塊劃分為Eden,survivor,old,humongous（大對象存儲）區域。并不是連續的區域。

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內存劃分舉例：

4G的JVM占比，一個region大小：4*1024/2048(默認2048個region)=2M。

年輕代占比默認初始值5%=4096*5%=204.8M，最大不會超過60%=4096*0.6=2457.6M

年輕代Eden:s0:s1默認=8:1:1

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G1參數：

使用G1垃圾收集器:-XX:+UseG1GC

region大小:-XX:G1HeapRegionSize，可以指定，但是推薦默認

設置年輕代初始大小:-XX:G1NewSizePercent

設置年輕代最大大小:-XX:G1MaxNewSizePercent

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G1新增的一塊區域Humongous，專門用來放大對象，如果一個對象在放入eden區時判斷如果超過一塊Region的50%就將對象放入Humongous區域，如果很大，就將一塊連續的Region內存塊分配給Humongous

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G1采用復制算法，比如有個old區域的內存塊，會將其復制到相鄰的未使用的內存塊中，然后清除這個內存塊，效果類似于標記整理算法，不會產生不連續的內存碎塊。

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G1會維護一個優先列表，比如一塊Old內存塊回收需要200ms，另一塊50ms，G1會優先回收50ms的內存塊。

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優化建議：-XX:MaxGCPauseMills值建議使用默認值200ms，如果業務很敏感可以設置小一點50ms

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使用場景：

1. 50%以上的堆被存活對象占用

2. 對象分配和晉升的速度變化非常大

3. 垃圾回收時間特別長，超過1秒

4. 8GB以上的堆內存(建議值)

5. 停頓時間是500ms以內

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JVM內存選取案例：

4G以下可以用parallel，4-8G可以用ParNew+CMS，8G以上可以用G1，幾百G以上用ZGC

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每秒幾十萬并發如何優化JVM案例:

使用G1垃圾收集器，常用的kafaka消息中間件需要的內存一般都在64G，一般都是朝生夕死的對象，把年輕代大小劃分的大點。

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1.1 垃圾回收過程

初始標記(initial mark,STW)：跟CMS一樣，標記GC ROOTS下面的所有直接對象

并發標記(Concurrent Mark)：跟CMS一樣

最終標記(final mark,STW)：跟CMS一樣

篩選回收(Cleanup，STW)：跟CMS不同的一點是這一步也是STW的，在回收時默認G1里面有一個最大STW時間=初始標記STW+最終標記STW+篩選回收STW的總和，如果要回收的對象很大，比如回收1000個Region內存塊，但是STW只有200ms，只能回收800個Region內存塊，這一次GC就只回收800個，剩下的200個下次GC回收。

-XX:MaxGCPauseMillis：STW停頓時間，默認200ms

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?1.2 G1垃圾收集分類

Minor GC：當Eden放滿內存的5%以后會計算是否超過-XX:MaxGCPauseMillis設置最大停頓時間，如果超過才會minorGC。

Mixed GC: 當老年代大小超過(-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent）設置的值時會回收所有的年輕代和部分老年代對象，大對象也會回收。默認45%

Full GC:如果沒有足夠的空間用來復制老年代對象時會觸發Full GC會使用單線程收集垃圾對象。

1.3 G1收集器核心參數手冊

-XX:+UseG1GC:使用G1收集器

-XX:ParallelGCThreads:指定GC工作的線程數量

-XX:G1HeapRegionSize:指定分區大小(1MB~32MB，且必須是2的N次冪)，默認將整堆劃分為2048個分區

-XX:MaxGCPauseMillis:目標暫停時間(默認200ms)

-XX:G1NewSizePercent:新生代內存初始空間(默認整堆5%)

-XX:G1MaxNewSizePercent:新生代內存最大空間

-XX:TargetSurvivorRatio:Survivor區的填充容量(默認50%)，Survivor區域里的一批對象(年齡1+年齡2+年齡n的多個

年齡對象)總和超過了Survivor區域的50%，此時就會把年齡n(含)以上的對象都放入老年代

-XX:MaxTenuringThreshold:最大年齡閾值(默認15)

-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent:老年代占用空間達到整堆內存閾值(默認45%)，則執行新生代和老年代的混合

收集( MixedGC )，比如我們之前說的堆默認有2048個region，如果有接近1000個region都是老年代的region，則可能

就要觸發MixedGC了

-XX:G1MixedGCLiveThresholdPercent(默認85%) region中的存活對象低于這個值時才會回收該region，如果超過這

個值，存活對象過多，回收的的意義不大。

-XX:G1MixedGCCountTarget:在一次回收過程中指定做幾次篩選回收(默認8次)，在最后一個篩選回收階段可以回收一

會，然后暫停回收，恢復系統運行，一會再開始回收，這樣可以讓系統不至于單次停頓時間過長。

-XX:G1HeapWastePercent(默認5%): gc過程中空出來的region是否充足閾值，在混合回收的時候，對Region回收都

是基于復制算法進行的，都是把要回收的Region里的存活對象放入其他Region，然后這個Region中的垃圾對象全部清

理掉，這樣的話在回收過程就會不斷空出來新的Region，一旦空閑出來的Region數量達到了堆內存的5%，此時就會立

即停止混合回收，意味著本次混合回收就結束了。

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2.ZGC垃圾收集器(面試不考)

參考文章： https://wiki.openjdk.java.net/display/zgc/Main

http://cr.openjdk.java.net/~pliden/slides/ZGC-Jfokus-2018.pdf

?ZGC的目標：

1.支持TB級別的JVM，現支持4TB-16TB

2.STW停頓時間10ms以內

3.奠定未來GC的基礎

4.最糟糕的情況下吞吐量會下降15%，可以通過擴容解決。

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ZGC觸發時機

ZGC目前有4種機制觸發GC：

定時觸發，默認為不使用，可通過ZCollectionInterval參數配置。

預熱觸發，最多三次，在堆內存達到10%、20%、30%時觸發，主要時統計GC時間，為其他GC機制使用。

分配速率，基于正態分布統計，計算內存99.9%可能的最大分配速率，以及此速率下內存將要耗盡的時間點，

在耗盡之前觸發GC（耗盡時間 - 一次GC最大持續時間 - 一次GC檢測周期時間）。

主動觸發，（默認開啟，可通過ZProactive參數配置） 距上次GC堆內存增長10%，或超過5分鐘時，對比距上

次GC的間隔時間跟（

49 * 一次GC的最大持續時間），超過則觸發。

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2.1 ZGC的內存布局

?ZGC的Region可以具有如圖3-19所示的大、 中、 小三類容量：

小型Region（

Small Region） ： 容量固定為2MB， 用于放置小于256KB的小對象。

中型Region（Medium Region） ： 容量固定為32MB， 用于放置大于等于256KB但小于4MB的對象。

大型Region（

Large Region） ： 容量不固定， 可以動態變化， 但必須為2MB的整數倍， 用于放置4MB或

以上的大對象。 每個大型Region中

只會存放一個大對象， 這也預示著雖然名字叫作“大型Region”， 但它的實際容量完全有可能小于中型

Region， 最小容量可低至4MB。 大型Region在ZGC的實現中是不會被重分配（重分配是ZGC的一種處理動作，

用于復制對象的收集器階段， 稍后會介紹到）的， 因為復制一個大對象的代價非常高昂

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?2.2 ZGC的架構NUMA模型

UMA：多個CPU只有一個內存條，在訪問時需要涉及到內存的競爭，有鎖就會影響效率。

NUMA：每個CPU都有一塊內存。

2.3 ZGC運作過程

并發標記：跟G1的類似，只是在下圖初始標記和最終標記有一段些微的停頓。

并發預備重分配：計算要回收的對象

并發重分配：采用復制算法將要回收的對象復制到未使用的內存塊中，并維護一個轉發表，記錄舊對象到新對象之間的關系。

并發重映射：修正并發重分配階段指向舊對象的所有引用，這個過程不是很迫切，一般會等到下一次GC時會重新遍歷一次一起修復。

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?2.4 顏色指針和讀屏障

?顏色指針，ZGC的核心設計之一，以前的GC信息保存在對象頭上，現在保存在指針上。

可以支持2^42=4T內存。

每個對象有一個64位指針，這64位被分為：

18位：預留給以后使用；

1位：Finalizable標識，此位與并發引用處理有關，它表示這個對象只能通過finalizer才能訪問；

1位：Remapped標識，設置此位的值后，對象未指向relocation set中（

relocation set表示需要GC的

Region集合）；

1位：Marked1標識；

1位：Marked0標識，和上面的Marked1都是標記對象用于輔助GC；

42位：對象的地址（所以它可以支持2^42=4T內存）：

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