jvm-第四节垃圾回收器的细节实现

垃圾回收器串讲及 HostSpot 的细节实现

本篇知识点概况

1. 并发标记与三色标记
2. gc并发下漏标问题与不同垃圾回收期下的处理方案（G1,Cms对比）
3. 跨代引用
4. 安全点与安全区域
5. gc参数（了解）
6. 其他的垃圾回收期（了解）

并发标记与三色标记

1. 三色标记诞生的历史：在三色标记之前有一个标记清除算法，根据可达性，可达设置为1，不可达设置为0，都完事之后统一清理，但是不能异步，所以stw时间较长，对于要求实时性的系统不可接受便有了可以异步的三色标记
2. 三色标记的概念：三色分别是黑 灰 白，支持并发

1. 黑色：跟对象，且它所有的引用都已经扫描
2. 灰色：本身被扫描，但引用的对象没有扫描完
3. 白色：未被扫描

gc并发下漏标问题与不同垃圾回收期下的处理方案（G1,Cms对比）

1. 三色标记漏标问题：原因是并发扫描过程中，引用发生变化，以下面三张图为例

1. 下面的图讲述扫描时引用发生了变化

2. 如何解决这个漏标问题，下面分别是cms与g1中解决方法

1. cms解决漏标之incremental update:当一个白色对象被一个黑色对象引用，将黑色标记为灰色，重新扫描；
2. g1解决漏标之satb：stab既快照，当一个对象被修改后，会进行标记，然后颜色改成灰色，并在下次回收的时候进行处理，标记为黑色

跨代引用

1. 跨代引用的问题：堆分为新生代，老年代，如果老年代对象引用了新生代对象，新生代回收就要扫描整个老年代，开销太大，
2. 解决方法1-记忆集：rset,相当于一个位图记录，新生代，老年代之间的引用关系，可以避免扫描整个老年代
3. 解决方法2-cardTable:是一种记录堆内存区域是否被修改的数据结构，按页划分表格，记录被修改的页，垃圾回收时只扫描dirty的页，避免全盘扫描

安全点与安全区域

1. 安全点作用：所有线程进入安全点，用户线程暂停，gc线程开始工作
2. 什么是安全点：比如方法调用，循环跳转，异常跳转，一般这些指令才会产生安全点，用户线程在执行过程中会不断轮训这个安全点，如果发现为true就在最近的安全点上主动挂起
3. 安全区域的作用：所有线程进入安全点，用户线程暂停，gc线程开始工作；代码在这段区域中对象引用关系不会发生变化；其次是如果线程一直sleep,block，程序是无法进入安全点的，
4. 什么是安全区域：举个例子 sychronized

private static Selector selector;

private static void processRequests() {
    // 进入安全区域
    synchronized(selector) {
        // 在安全区域内进行 I/O 操作
        selector.select();
        // 处理 I/O 事件
        Set<SelectionKey> selectedKeys = selector.selectedKeys();
        Iterator<SelectionKey> keyIterator = selectedKeys.iterator();
        while(keyIterator.hasNext()) {
            SelectionKey key = keyIterator.next();
            if(key.isAcceptable()) {
                // 处理连接请求
            } else if (key.isReadable()) {
                // 处理读事件
            } else if (key.isWritable()) {
                // 处理写事件
            }
            keyIterator.remove();
        }
    }
    // 离开安全区域，进行其他计算
    // ...
}

gc参数（了解）

1. 上面是一条gc日志
2. gc常用参数

GC 常用参数
-Xmn -Xms -Xmx –Xss 年轻代 最小堆 最大堆 栈空间
-XX:+UseTLAB 使用 TLAB，默认打开
-XX:+PrintTLAB 打印 TLAB 的使用情况
-XX:TLABSize 设置 TLAB 大小
-XX:+DisableExplicitGC 启用用于禁用对的调用处理的选项 System.gc() -XX:+PrintGC 查看 GC 基本信息
-XX:+PrintGCDetails 查看 GC 详细信息
-XX:+PrintHeapAtGC 每次一次 GC 后，都打印堆信息
-XX:+PrintGCTimeStamps 启用在每个 GC 上打印时间戳的功能
-XX:+PrintGCApplicationConcurrentTime 打印应用程序时间(低) -XX:+PrintGCApplicationStoppedTime 打印暂停时长（低）
-XX:+PrintReferenceGC 记录回收了多少种不同引用类型的引用（重要性低）
-verbose:class 类加载详细过程
-XX:+PrintVMOptions 可在程序运行时，打印虚拟机接受到的命令行显示参数
-XX:+PrintFlagsFinal -XX:+PrintFlagsInitial 打印所有的 JVM 参数、查看所有 JVM 参数启动的初始值（必须会用）
-XX:MaxTenuringThreshold 升代年龄，最大值 15, 并行（吞吐量）收集器的默认值为 15，而 CMS 收集器的默认值为 6。 Parallel 常用参数
-XX:SurvivorRatio 设置伊甸园空间大小与幸存者空间大小之间的比率。默认情况下，此选项设置为 8
-XX:PreTenureSizeThreshold 大对象到底多大，大于这个值的参数直接在老年代分配
-XX:MaxTenuringThreshold 升代年龄，最大值 15, 并行（吞吐量）收集器的默认值为 15，而 CMS 收集器的默认值为 6。
-XX:+ParallelGCThreads 并行收集器的线程数，同样适用于 CMS，一般设为和 CPU 核数相同
-XX:+UseAdaptiveSizePolicy 自动选择各区大小比例
CMS 常用参数
-XX:+UseConcMarkSweepGC 启用 CMS 垃圾回收器
-XX:+ParallelGCThreads 并行收集器的线程数，同样适用于 CMS，一般设为和 CPU 核数相同

其他的垃圾回收器（了解）

1. 传统的垃圾回收期：内存占用，吞吐量，延时只能满足俩，而 现在延时这个指标越来越重要，就有了低延迟垃圾回收器

Eplison（了解即可）
这个垃圾回收器不能进行垃圾回收，是一个“不干活”的垃圾回收器，由 RedHat 退出，它还要负责堆的管理与布局、对象的分配、与解释器
的协作、与编译器的协作、与监控子系统协作等职责，主要用于需要剥离垃圾收集器影响的性能测试和压力测试。
ZGC（了解即可）
有类似于 G1 的 Region，但是没有分代。
标志性的设计是染色指针 ColoredPointers（这个概念了解即可），染色指针有 4TB 的内存限制，但是效率极高，它是一种将少量额外的信息存储在指针上
的技术。
它可以做到几乎整个收集过程全程可并发，短暂的 STW 也只与 GC Roots 大小相关而与堆空间内存大小无关，因此考科一实现任何堆空间 STW 的时间小于
十毫秒的目标。
Shenandoah（了解即可）
第一款非 Oracle 公司开发的垃圾回收器，有类似于 G1 的 Region，但是没有分代。
也用到了染色指针 ColoredPointers。
效率没有 ZGC 高，大概几十毫秒的目标

问题

1. 垃圾回收器 从cms到g1发展中的变化，比如针对漏标部分的处理，针对跨代引用的处理；
2. 安全点和安全区域的区别