13 KiB
| aliases | tags | date | zero-link | parents | linked | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
|
2023-11-06 |
|
|
Можно сказать, что этот сборщик пришел на замену CMS в Java 9. Также, как и остальные сборщики использует подход Generational Collection, однако Heap разделяется не на большие части Young, Old, а на небольшие равные регионы.
Размер регионов по умолчанию 1 mb, но можно указать произвольное значение до 32 mb. Общее количество регионов в куче равно размеру кучи, деленному на размер региона. При настройке G1 рекомендуется ориентироваться на 2048 регионов, чтобы G1 работал эффективно.
И уже каждый сегмент может быть помечен как:
- eden - новые объекты, тут происходит аллокация.
- survivor - объекты пережившие несколько сборок
- old - долгоживущие объекты
При этом у нас нет фиксированного размера под поколение. Каждый регион может отвечать за хранение молодых или старых объектов в разные моменты времени, что обеспечивает большую гибкость.
[!INFO] Большой объект (humongous) Если объект занимает 2 и более сегмента, то он не перемещается за исключением Full GC. И в тот же сегмент не добавляются другие объекты, даже если у вас хватает места в регионе.
В Java 11 были внесены изменения в обработку больших объектов.
Minor Collection
Minor сборка обычно происходит, когда eden заполняется. Над minor сборками мусора работают несколько потоков. Но очистка выполняется не на всем поколении, а только на регионах молодого поколения. За счет этого количество StopTheWorld становится больше, но сборка выполняется быстрее и не превышает желаемое время.
Mixed Collection
Mixed сборка обрабатывает как молодое поколение, так и часть старого поколения. Эта запускается после определенного количества minor сборок.
В G1 существует процесс, называемый Marking Cycle, который работает параллельно с основным приложением и составляет список живых объектов. Он напоминает работу сборщика CMS.
- Initial mark. Пометка GC Root с использованием информации от minor сборок.
- В Java 10 были внедрены улучшения. Параллельная пометка и улучшенное использование ресурсов процессора.
- Concurrent marking. Пометка всех живых объектов в heap. Работает в нескольких потоках.
- Remark. Дополнительный поиск не учтенных ранее живых объектов. Используется StopTheWorld
- Cleanup. Очистка вспомогательных структур учета ссылок на объект и поиск пустых регионов, которые уже можно использовать для размещения новых объектов. Первая часть этого шага выполняется с использованием StopTheWorld.
Следует иметь в виду, что для получения списка живых объектов G1 использует алгоритм Snapshot at the beginning (SATB), то есть в список живых попадают все объекты, которые были таковыми на момент начала работы алгоритма, плюс все объекты, созданные за время его выполнения. Это, в частности, означает, что G1 допускает наличие плавающего мусора.
После окончания цикла пометки G1 переключается на выполнение смешанных сборок. Это значит, что при каждой сборке к набору регионов младшего поколения, подлежащих очистке, добавляется некоторое количество регионов старшего поколения. Количество таких сборок и количество очищаемых регионов старшего поколения выбирается исходя из имеющейся у сборщика статистики о предыдущих сборках таким образом, чтобы не выходить за требуемое время сборки. Как только сборщик очистил достаточно памяти, он переключается обратно в режим minor сборок.
Очередной цикл пометки и, как следствие, очередные смешанные сборки будут запущены тогда, когда наполненность кучи превысит определенный порог.
Full GC
Может оказаться так, что в процессе очистки памяти в куче не остается свободных регионов, в которые можно было бы копировать выжившие объекты. Это приводит к возникновению ситуации allocation (evacuation) failure. В таком случае сборщик выполняет полную сборку мусора по всей куче при остановленных основных потоках приложения.
С Java 9 была реализована параллельная сборка мусора в этом режиме.
Опираясь на уже упомянутую статистику о предыдущих сборках, G1 может менять количество регионов, закрепленных за определенным поколением, для оптимизации будущих сборок.
Дефрагментация
G1 копирует объекты из одной или нескольких областей кучи в одну область кучи, при этом одновременно сжимая и освобождая память. То есть используется подход Copy Collector. Этот процесс выполняется параллельно, чтобы уменьшить время пауз и увеличить пропускную способность.
Таким образом, при каждой сборке мусора G1 постоянно работает над уменьшением фрагментации, работая в пределах заданного пользователем времени паузы. Сборщик мусора CMS не выполняет дефрагментацию. Сборка мусора Parallel GC выполняет только сжатие всей кучи, что приводит к значительному времени паузы.
Remembered Set
- Хранит информацию о местонахождении ссылок на объекты из региона
- Из старого в молодое поколение
- Между регионами в старом поколении
- Позволяет собирать регионы независимо
Ситуации StopTheWorld
Если резюмировать, то у G1 мы получаем STW в следующих случаях:
- Процессы переноса объектов между поколениями. Для минимизации таких пауз G1 использует несколько потоков, то есть Parallel Collection
- Короткая фаза начальной пометки корней в рамках цикла пометки.
- Более длинная пауза в конце фазы remark и в начале фазы cleanup цикла пометки.
Работа с барьерами
Для работы G1 нужны барьеры 2 типов. Используются они для поддержания согласованности heap в момент сборки мусора.
- Pre-barrier
- Работает только, когда идет фоновая сборка мусора.
- Сохраняет старое значение поля
- Поддерживается корректность фоновой маркировки
- SATB
- Post-barrier
- Поддержка актуальности Remembered Set
- Не срабатывают, когда мы модифицируем указатель из молодого объекта в молодой
Результат сохраняется в буферы, локальные для потока. В процессе фоновой сборки происходит обработка.
Выводы
Минусы:
- Очень плохо работает с объектами, которые занимают в памяти больше 1 mb.
- Не является сборщиком мусора в реальном времени. Имеются StopTheWorld.
- Потребляет много ресурсов CPU, до 10% от всего потребления приложением.
Плюсы:
- Фоновый и параллельный.
- Ожидаемое, но не гарантированное, время пауз StopTheWorld.
- Слабо подвержен фрагментации.
Когда использовать:
- Нужна хорошая производительность
- Изначально позиционировался для приложений, размер heap которых больше 4-5 Gb
- Продолжительность пауз 0,5-1 s
- Минимальная настройка
- Занятость кучи больше 50%
- Скорость создания объектов серьезно варьируется
Когда не использовать:
- Жесткие требования на паузы меньше 100 мс
- Требуется максимально возможный throughput даже в ущерб latency
Как включить:
-XX:+UseG1GC- включение сборщика-XX:MaxGCPauseMillis=максимальная пауза для сборки мусора-XX:GCPauseIntervalMills=интервал между паузами