java 垃圾回收机制 以及垃圾回收机制的触发

本篇文章的重点以转载为主 后面有自己的分析 有理解不到位的地方 期待与各位交流 以下内容转载自 : https://www.zhihu.com/question/41922036/answer/93079526 1. Full GC定义是相对明确的，就是针对整个新生代、老生代、元空间（metaspace，java8以上版本取代perm gen）的全局范围的GC；2. Minor GC和Major GC是俗称，在Hotspot JVM实现的Serial GC, Parallel GC, CMS, G1 GC中大致可以对应到某个Young GC和Old GC算法组合；3. 最重要是搞明白上述Hotspot JVM实现中几种GC算法组合到底包含了什么。3.1 Serial GC算法：Serial Young GC ＋ Serial Old GC （敲黑板！敲黑板！敲黑板！实际上它是全局范围的Full GC）；3.2 Parallel GC算法：Parallel Young GC ＋ 非并行的PS MarkSweep GC / 并行的Parallel Old GC（敲黑板！敲黑板！敲黑板！这俩实际上也是全局范围的Full GC），选PS MarkSweep GC 还是 Parallel Old GC 由参数UseParallelOldGC来控制；3.3 CMS算法：ParNew（Young）GC + CMS（Old）GC （piggyback on ParNew的结果／老生代存活下来的object只做记录，不做compaction）＋ Full GC for CMS算法（应对核心的CMS GC某些时候的不赶趟，开销很大）；3.4 G1 GC：Young GC + mixed GC（新生代，再加上部分老生代）＋ Full GC for G1 GC算法（应对G1 GC算法某些时候的不赶趟，开销很大）；4. 搞清楚了上面这些组合，我们再来看看各类GC算法的触发条件。简单说，触发条件就是某GC算法对应区域满了，或是预测快满了。比如，4.1 各种Young GC的触发原因都是eden区满了；4.2 Serial Old GC／PS MarkSweep GC／Parallel Old GC的触发则是在要执行Young GC时候预测其promote的object的总size超过老生代剩余size；4.3 CMS GC的initial marking的触发条件是老生代使用比率超过某值；4.4 G1 GC的initial marking的触发条件是Heap使用比率超过某值，跟4.3 heuristics 类似；4.5 Full GC for CMS算法和Full GC for G1 GC算法的触发原因很明显，就是4.3 和 4.4 的fancy算法不赶趟了，只能全局范围大搞一次GC了（相信我，这很慢！这很慢！这很慢！）；5 题主说的 “Full GC会先触发一次Minor GC” － 指的应该是5.1 （说错了，我删了）5.2 PS MarkSweep GC／Parallel Old GC（Full GC）之前会跑一次Parallel Young GC；原因就是减轻Full GC 的负担。 5.2 -> ps
当准备要触发一次young GC时，如果发现统计数据说之前young GC的平均晋升大小比目前old gen剩余的空间大，则不会触发young GC而是转为触发full GC（因为HotSpot VM的GC里，除了CMS的concurrent collection之外，其它能收集old gen的GC都会同时收集整个GC堆，包括young gen，所以不需要事先触发一次单独的young GC）；或者，如果有perm gen的话，要在perm gen分配空间但已经没有足够空间时，也要触发一次full GC；或者System.gc()、heap dump带GC，默认也是触发full GC。
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重点提一下 cms gc 的重要参数
cms
-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=80  设置cms cycle trigger 的阈值 默认-1 <占用 老年带的大小>
-XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly
g1
-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent=80  设置concurrent GC cycle trigger <默认 45% ,占用整个heap的大小>

以下不是转载 是自己结合生产实践 自己的理解
jvm hotspot中包含的所有的垃圾回收器   串行 并行 并发 g1
连线的表示可以搭配使用
●并行（Parallel）：  指多条垃圾收集线程并行工作，但此时用户线程仍然处于等待状态。
●并发（Concurrent）：指用户线程与垃圾收集线程同时执行（但不一定是并行的，可能会交替执行），用户程序在继续运行，而垃圾收集程序运行于另一个CPU上。
新生代
1. Serial收集器 <单线程> [串行]
2. ParNew收集器 (serial 的多线程版本) [并行]
3. Parallel Scavenge收集器<复制算法, 并行多线程收集器> [并行]
老年代
1. Serial Old收集器 <serial 收集器的老年代版本>  [串行]
2. Parallel Old收集器 <Parallel Scavenge收集器的老年代版本, 标记-整理> [并行]
3. CMS <获取最短回收停顿时间为目标的收集器,  标记—清除>   [并发]
ps: 5个过程  2个stw
1. 初始标记(stw) 
2. 并发标记 
3. 并发预清理
4. <最终标记>重标记(stw) 
5. 并发清理 
6. 重置  
g1 垃圾回收器
G1提供了两种GC模式，Young GC和Mixed GC，两种都是Stop The World(STW)

我所在公司g1 垃圾收集器的gc log <young gc>
并发收集 young 和 old region 线程参数个数 -XX:ParallelGCThreads=n
并行标记线程参数 -XX:ConcGCThreads=n
concurrent GC cycle trigger 参数  -XX:InitiatingHeapOccupancyPercent=45

增加堆的预留空间  -XX:G1ReservePercent=20

设置region大小  -XX:G1HeapRegionSize

{Heap before GC invocations=3573 (full 90):
garbage-first heap total 4538368K, used 3325904K [0x00000006ab000000, 0x00000006ac0008a8, 0x00000007c0000000) region size 16384K, 172 young (2818048K), 9 survivors (147456K) Metaspace used 163630K, capacity 188987K, committed 192256K, reserved 1220608K class space used 16357K, capacity 20273K, committed 20992K, reserved 1048576K2018-03-25T00:25:58.605+0800: 224650.575: [GC pause (G1 Evacuation Pause) (young)Desired survivor size 184549376 bytes, new threshold 15 (max 15)- age 1: 17013632 bytes, 17013632 total- age 2: 13209056 bytes, 30222688 total- age 3: 14502912 bytes, 44725600 total- age 4: 15785216 bytes, 60510816 total- age 5: 14071128 bytes, 74581944 total- age 6: 13162464 bytes, 87744408 total- age 7: 12541320 bytes, 100285728 total 224650.575: [G1Ergonomics (CSet Construction) start choosing CSet, _pending_cards: 23840, predicted base time: 24.30 ms, remaining time: 175.70 ms, target pause time: 200.00 ms] 224650.575: [G1Ergonomics (CSet Construction) add young regions to CSet, eden: 163 regions, survivors: 9 regions, predicted young region time: 36.08 ms] 224650.575: [G1Ergonomics (CSet Construction) finish choosing CSet, eden: 163 regions, survivors: 9 regions, old: 0 regions, predicted pause time: 60.38 ms, target pause time: 200.00 ms], 0.0731631 secs] [Parallel Time: 68.3 ms, GC Workers: 4] [GC Worker Start (ms): Min: 224650575.6, Avg: 224650575.6, Max: 224650575.6, Diff: 0.1] [Ext Root Scanning (ms): Min: 2.9, Avg: 3.2, Max: 3.8, Diff: 0.9, Sum: 13.0] [Update RS (ms): Min: 8.7, Avg: 8.9, Max: 9.0, Diff: 0.3, Sum: 35.5] [Processed Buffers: Min: 43, Avg: 54.2, Max: 62, Diff: 19, Sum: 217] [Scan RS (ms): Min: 0.0, Avg: 0.0, Max: 0.1, Diff: 0.0, Sum: 0.2] [Code Root Scanning (ms): Min: 0.0, Avg: 0.0, Max: 0.1, Diff: 0.1, Sum: 0.1] [Object Copy (ms): Min: 55.6, Avg: 55.9, Max: 56.1, Diff: 0.6, Sum: 223.5] [Termination (ms): Min: 0.0, Avg: 0.0, Max: 0.0, Diff: 0.0, Sum: 0.0] [Termination Attempts: Min: 1, Avg: 1.0, Max: 1, Diff: 0, Sum: 4] [GC Worker Other (ms): Min: 0.0, Avg: 0.0, Max: 0.0, Diff: 0.0, Sum: 0.1] [GC Worker Total (ms): Min: 68.1, Avg: 68.1, Max: 68.1, Diff: 0.1, Sum: 272.5] [GC Worker End (ms): Min: 224650643.7, Avg: 224650643.7, Max: 224650643.7, Diff: 0.0] [Code Root Fixup: 0.3 ms] [Code Root Purge: 0.0 ms] [Clear CT: 0.3 ms] [Other: 4.3 ms] [Choose CSet: 0.0 ms] [Ref Proc: 3.1 ms] [Ref Enq: 0.1 ms] [Redirty Cards: 0.4 ms] [Humongous Register: 0.0 ms] [Humongous Reclaim: 0.0 ms] [Free CSet: 0.2 ms] [Eden: 2608.0M(2608.0M)->0.0B(2592.0M) Survivors: 144.0M->160.0M Heap: 3248.0M(4432.0M)->664.0M(4432.0M)]Heap after GC invocations=3574 (full 90): garbage-first heap total 4538368K, used 679888K [0x00000006ab000000, 0x00000006ac0008a8, 0x00000007c0000000) region size 16384K, 10 young (163840K), 10 survivors (163840K) Metaspace used 163630K, capacity 188987K, committed 192256K, reserved 1220608K class space used 16357K, capacity 20273K, committed 20992K, reserved 1048576K} [Times: user=0.28 sys=0.00, real=0.07 secs]
mixed GC
  1. 全局并发标记（global concurrent marking）
  2. 拷贝存活对象（evacuation）
自己的理解 <g1>
1. gc 会对eden 和 surivor 重新分配   回收内存 提高内存利用率  region [1-32m] 代码写死的最大2048个region
2. target pause time: 200ms  这个是g1 的默认配置  [-XX:MaxGCPauseMillis=time]
3. gc 可以对垃圾回收进行预测
4. ygc 和 mixgc 都是会stw
5. 尽量避免fullgc 产生 <某些情况下 这会导致Serial gc,很慢 很慢> 6. 整个内存分为 E V H<巨型区域,放大对象的> O 
以下g1 触发gc的条件转自: http://blog.jobbole.com/109170/触发Full GC在某些情况下，G1触发了Full GC，这时G1会退化使用Serial收集器来完成垃圾的清理工作，它仅仅使用单线程来完成GC工作，GC暂停时间将达到秒级别的。整个应用处于假死状态，不能处理任何请求，我们的程序当然不希望看到这些。那么发生Full GC的情况有哪些呢？
并发模式失败
G1启动标记周期，但在Mix GC之前，老年代就被填满，这时候G1会放弃标记周期。这种情形下，需要增加堆大小，或者调整周期（例如增加线程数-XX:ConcGCThreads等）。晋升失败或者疏散失败
G1在进行GC的时候没有足够的内存供存活对象或晋升对象使用，由此触发了Full GC。可以在日志中看到(to-space exhausted)或者（to-space overflow）。解决这种问题的方式是：a,增加 -XX:G1ReservePercent 选项的值（并相应增加总的堆大小），为“目标空间”增加预留内存量。b,通过减少 -XX:InitiatingHeapOccupancyPercent 提前启动标记
a5d7
周期。c,也可以通过增加 -XX:ConcGCThreads 选项的值来增加并行标记线程的数目。巨型对象分配失败
当巨型对象找不到合适的空间进行分配时，就会启动Full GC，来释放空间。这种情况下，应该避免分配大量的巨型对象，增加内存或者增大-XX:G1HeapRegionSize，使巨型对象不再是巨型对象。