JVM: G1和CMS的区别
CMS:以获取最短回收停顿时间为目标的收集器,基于并发“标记清理”实现
过程:
1、初始标记:独占PUC,需要STW(Stop the world),仅标记GCroots能直接关联的对象,速度很快。
2、并发标记:可以和用户线程并行执行,无需STW,标记所有可达对象
3、重新标记:独占CPU(STW),为了修正并发标记期间因用户程序继续运作而导致标记产生变动的那一部分对象的标记记录。
这个阶段的停顿时间一般会比初始标记阶段稍长一些,但远比并发标记的时间要短。
4、并发清理:可以和用户线程并行执行,清理垃圾
优点:
并发,低停顿
缺点:
1、对CPU非常敏感(要求高):在并发阶段虽然不会导致用户线程暂停,但是它总是要线程去执行的呀,多少会占用点CPU资源。它的默认启动的回收线程数(CPU数量+3)/4,约等于25%。但是当你只有两个CPU的时候,它要占一半CPU资源,这个时候用户响应的吞吐量会下降。
2、无法处理浮动垃圾:在最后一步并发清理过程中,用户线程执行也会产生垃圾,但是这部分垃圾是在标记之后,所以只有等到下一次gc的时候清理掉,这部分垃圾叫浮动垃圾,因为我边执行清除过程,应用也边产生垃圾。这时需要设置一个百分比来确保程序的可执行,避免CMS运行时,预留的内存无法满足程序的需要。在JDK1.5中,这个百分比为68%,到1.6时,这个参数值提高到了92%。那如果万一有些人说我就要把这个参数值设置100%,那执行的时候内存满了,用户的线程运行不了。这时候会临时启用serial Old (单线程执行,会暂停所有用户的线程)收集器来重新进行老年代的垃圾收集,这样停顿时间就更长了。
3、CMS使用“标记-清理”法会产生大量的空间碎片,当碎片过多,将会给大对象空间的分配带来很大的麻烦,往往会出现老年代还有很大的空间但无法找到足够大的连续空间来分配当前对象,不得不提前触发一次FullGC,为了解决这个问题CMS提供了一个开关参数,用于在CMS顶不住,要进行FullGC时开启内存碎片的合并整理过程,但是内存整理的过程是无法并发的,空间碎片没有了但是停顿时间变长了
CMS 出现FullGC的原因:
1、年轻代晋升到老年代没有足够的连续空间,很有可能是内存碎片导致的
2、在并发过程中JVM觉得在并发过程结束之前堆就会满,需要提前触发FullGC
G1:是一款面向服务端应用的垃圾收集器
特点:
1、并行于并发:G1能充分利用CPU、多核环境下的硬件优势,使用多个CPU(CPU或者CPU核心)来缩短stop-The-World停顿时间。部分其他收集器原本需要停顿Java线程执行的GC动作,G1收集器仍然可以通过并发的方式让java程序继续执行。
2、分代收集:分代概念在G1中依然得以保留。虽然G1可以不需要其它收集器配合就能独立管理整个GC堆,但它能够采用不同的方式去处理新创建的对象和已经存活了一段时间、熬过多次GC的旧对象以获取更好的收集效果。也就是说G1可以自己管理新生代和老年代了。
3、空间整合:由于G1使用了独立区域(Region)概念,G1从整体来看是基于“标记-整理”算法实现收集,从局部(两个Region)上来看是基于“复制”算法实现的,但无论如何,这两种算法都意味着G1运作期间不会产生内存空间碎片。
4、可预测的停顿:这是G1相对于CMS的另一大优势,降低停顿时间是G1和CMS共同的关注点,但G1除了追求低停顿外,还能建立可预测的停顿时间模型,能让使用这明确指定一个长度为M毫秒的时间片段内,消耗在垃圾收集上的时间不得超过N毫秒。
与其它收集器相比,G1变化较大的是它将整个Java堆划分为多个大小相等的独立区域(Region),虽然还保留了新生代和来年代的概念,但新生代和老年代不再是物理隔离的了它们都是一部分Region(不需要连续)的集合。同时,为了避免全堆扫描,G1使用了Remembered Set来管理相关的对象引用信息。当进行内存回收时,在GC根节点的枚举范围中加入Remembered Set即可保证不对全堆扫描也不会有遗漏了。
如果不计算维护Remembered Set的操作,G1收集器的运作大致可划分为以下几个步骤:
1、初始标记(Initial Making)
2、并发标记(Concurrent Marking)
3、最终标记(Final Marking)
4、筛选回收(Live Data Counting and Evacuation)
看上去跟CMS收集器的运作过程有几分相似,不过确实也这样。初始阶段仅仅只是标记一下GC Roots能直接关联到的对象,并且修改TAMS(Next Top Mark Start)的值,让下一阶段用户程序并发运行时,能在正确可以用的Region中创建新对象,这个阶段需要停顿线程,但耗时很短。并发标记阶段是从GC Roots开始对堆中对象进行可达性分析,找出存活对象,这一阶段耗时较长但能与用户线程并发运行。而最终标记阶段需要吧Remembered Set Logs的数据合并到Remembered Set中,这阶段需要停顿线程,但可并行执行。最后筛选回收阶段首先对各个Region的回收价值和成本进行排序,根据用户所期望的GC停顿时间来制定回收计划,这一过程同样是需要停顿线程的,但Sun公司透露这个阶段其实也可以做到并发,但考虑到停顿线程将大幅度提高收集效率,所以选择停顿。下图为G1收集器运行示意图:
参考来源:《深入理解Java虚拟机》 第二版