CMS、G1、ZGC对比

CMS+ParNew

• 一块eden,两块survivor，一块old。

YGC

• ParNew。一次stw——复制。
  
• eden区和survivor1区活跃对象复制到survivor2，部分survivor1区对象晋升到老年代。
• 开始前。
  
• 结束后。
  

OGC

• CMS。两次stw——初始标记、重新标记。
  
• 老年代直接标记清除，没有复制压缩。
• 开始前。
  
• 结束后。
  

优缺点

• 优点：
  • 并发高效。
• 缺点：
  • 老年代标记清除碎片多。
  • 停顿时间无上限。

G1

• 堆被分成多个大小的区域。映射为不连续的eden,survivor,old。
• YGC 1次stw——复制，Mixed GC 4次stw——初始标记、重新标记、清理、复制。
  
• 停顿时间瓶颈在复制上，未能在转移过程中准确定位对象地址。
• 无法在堆中申请新的分区时，执行STW的单线程Full GC。

YGC

• 年轻代复制存活对象到新的survivor。
  • 存活对象用 Rset(记录其他region中的对象对本region对象的引用)标识，GC时不用扫描整个堆。
• 开始前。
  
• 结束后。
  

Mixed GC

• 并行标记清除不可达old，复制活跃的young和old。
• 标记清除old。
  
• 复制old+young。
  
• 结束后。
  

优缺点

• 优点：
  • 最大停顿时间可预测。每次处理部分堆，实现停顿时间限制。
  • 老年代也会复制，碎片有限。
• 缺点
  • RememberedSet占据空间较多，5-20%
  • 写屏障（在引用对象进行赋值时的切面），维护RememberedSet

Rset

• 为了每次GC只扫描部分老年代，需要记录old其他region的跨代引用，可达性分析的时候只扫描有跨代引用的老年代region
• 跨region引用的摘要，point-into数据结构，Map类型
  • k：引用该young region的 old region地址
  • v：该old的卡表-卡页索引，CARD_TABLE[this address >> 9]
    • 卡页：标记old的内存块中是否有对该young的引用，有则为脏卡页
      
• 不保存来自young引用的原因: young的新对象多，基本所有region都会有待回收的对象，都需要遍历，没有必要用额外的空间维护reset

ZGC

• 不分代。
• 3次stw——初始标记、再标记、初始转移。
• 瓶颈为再标记，通常1ms以内。
  
• 2个技术点可在转移对象的过程中追踪对象最新的位置，从而做到并发转移。
  • 着色指针（引用）。
    • 对象存活信息记在引用中，而不是对象头。
    • 使用3个bit标识3种视图和存活信息：M0,M1,Remapped。
      
  • 读屏障。应用线程从堆中读取对象引用时触发。
    • ZGC用来标记和转移过程中确定对象引用地址是否满足条件，并作出修改对象视图等操作。

三色标记法
三色标记法问题：并发情况下的漏标、错标

过程

• 初始化。视图为Remapped。
• 标记阶段。
  • 视图为Mo，标记之后活跃对象视图为M0，不活跃的为Remapped。
    
  • 活跃对象地址存储在活跃对象信息表。
• 转移阶段。视图为remapped。
  
• 第二次GC标记阶段的活跃对象视图为M1，M0和Remapped均为不活跃对象。
  

优缺点

• 优点：
  • 停顿时间短，通常1ms左右。
• 缺点：
  • 吞吐量下降。
    • 单代回收每次处理的对象更多。
    • 读屏障cpu开销。

参考

• G1垃圾收集器入门
• 新一代垃圾回收器ZGC的探索与实践
• Java最前沿技术——ZGC
• 三种收集器对比
• jvm一些参数收集和g1简单认知
• 垃圾优先型垃圾回收器调优
• JVM面试题总结