收集集合(CSet)代表每次GC暂停时回收的一系列目标分区。在任意一次收集暂停中,CSet所有分区都会被释放,内部存活的对象都会被转移到分配的空闲分区中。因此无论是年轻代收集,还是混合收集,工作的机制都是一致的。年轻代收集CSet只容纳年轻代分区,而混合收集会通过启发式算法,在老年代候选回收分区中,筛选出回收收益最高的分区添加到CSet中。
候选老年代分区的CSet准入条件,可以通过活跃度阈值-XX:G1MixedGCLiveThresholdPercent(默认85%)进行设置,从而拦截那些回收开销巨大的对象;同时,每次混合收集可以包含候选老年代分区,可根据CSet对堆的总大小占比-XX:G1OldCSetRegionThresholdPercent(默认10%)设置数量上限。
由上述可知,G1的收集都是根据CSet进行操作的,年轻代收集与混合收集没有明显的不同,最大的区别在于两种收集的触发条件。
应用线程不断的活动后,年轻代空间会被逐渐填满。当JVM分配对象到Eden区域失败(Eden区已满)时,便会触发一次STW式的年轻代收集。在年轻代收集中,Eden分区存活的对象将被拷贝到Survivor分区;原有Survivor分区存活的对象,将根据任期阈值(tenuring threshold)分别晋升到PLAB中新的survivor分区和老年代分区。而原有的年轻代分区将被整体回收掉。
同时,年轻代收集还负责维护对象的年龄(存活次数),辅助判断老化(tenuring)对象晋升的时候是到Survivor分区还是到老年代分区。年轻代收集首先将晋升对象尺寸总和、对象年龄信息维护到年龄表中,再根据年龄表、Survivor尺寸、Survivor填充容量-XX:TargetSurvivorRatio(默认50%)、最大任期阈值-XX:MaxTenuringThreshold(默认15),计算出一个恰当的任期阈值,凡是超过任期阈值的对象都会被晋升到老年代。
年轻代收集不断的活动后,老年代的空间也会被逐渐填充。当老年代占用空间超过整堆比IHOP阈值-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent(默认45%)时,G1就会启动一次混合垃圾收集周期。为了满足暂停目标,G1可能不一口气将所有的候选分区收集掉,因此G1可能会产生连续多次的混合收集与应用线程交替执行,每次STW的混合收集与年轻代收集过程相类似。
JVM通过参数混合周期的最大总次数-XX:G1MixedGCCountTarget(默认8)、堆废物百分比-XX:G1HeapWastePercent(默认5%),通过候选老年代分区总数与混合周期最大总次数,确定每次包含到CSet的最小分区数量;根据堆废物百分比,当收集达到参数时,不再启动新的混合收集。而每次添加到CSet的分区,则通过计算得到的GC效率进行安排。
CMS和G1在并发标记时使用的是同一个算法:三色标记法,使用白、灰、黑三种颜色标记对象。白色是未标记;灰色自身被标记,引用的对象未标记;黑色自身与引用对象都已标记。
在remark过程中,黑色指向了白色,如果不对黑色重新扫描,则会漏标。会把白色D对象当作没有新引用指向从而回收掉。
并发标记过程中,Mutator删除了所有从灰色到白色的引用,会产生漏标。此时白色对象应该被回收
产生漏标问题的条件有两个:
1.黑色对象指向了白色对象 2.灰色对象指向白色对象的引用消失
所以要解决漏标问题,打破两个条件之一即可:
1.跟踪黑指向白的增加 incremental update:增量更新,关注引用的增加,把黑色重新标记为灰色,下次重新扫描属性。CMS采用该方法。2.记录灰指向白的消失 SATB snapshot at the beginning:关注引用的删除,当灰–>白消失时,要把这个 引用 推到GC的堆栈,保证白还能被GC扫描到。G1采用该方法。
为什么G1采用SATB而不用incremental update?
因为采用incremental update把黑色重新标记为灰色后,之前扫描过的还要再扫描一遍,效率太低。G1有RSet与SATB相配合。Card Table里记录了RSet,RSet里记录了其他对象指向自己的引用,这样就不需要再扫描其他区域,只要扫描RSet就可以了。也就是说 灰色–>白色 引用消失时,如果没有 黑色–>白色,引用会被push到堆栈,下次扫描时拿到这个引用,由于有RSet的存在,不需要扫描整个堆去查找指向白色的引用,效率比较高。SATB配合RSet浑然天成。