JVM虚拟机——G1垃圾收集器分区Region

梦里梦外; 2022-12-10 03:40 264阅读 0赞

G1之前的垃圾收集器都会将堆分成三个部分，新生代（Young Generation）、老年代（Old Generation）和永久代（Permanent Generation），根据不同的分区类型，采用不同的策略进行回收。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3poYW5nY2hhb3lhbmc_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

G1仍然保留新生代和老年代的概念，但新生代和老年代不再是固定的了，它们都是一系列区域（不需要连续）的动态集合。G1把连续的Java堆划分为多个大小相等的独立区域（Region），每一个Region都可以作为新生代的Eden空间、Survivor空间，或者老年代空间。G1堆和操作系统交互的最小管理单位称为分区（Heap Region，HR）或称堆分区。

G1的分区类型（HeapRegionType）大致可以分为四类：

*  自由分区（Free Heap Region，FHR）
 *  新生代分区（Young Heap Region，YHR）
 *  大对象分区（Humongous Heap Region，HHR）
 *  老生代分区（Old Heap Region，OHR）

其中新生代分区又可以分为Eden和Survivor；大对象分区又可以分为：大对象头分区和大对象连续分区。

Humongous Heap Region专门用来存储大对象，只要大小超过了一个Region容量一半的对象即可判定为大对象。Region的大小可以通过参数-XX:G1HeapRegionSize设定，取值范围为1MB～32MB，且应为2的N次幂，默认值为0。

超过了整个Region容量的超级大对象，将会被存放在N个连续的Humongous Region之中，G1的大多数行为都把Humongous Region作为老年代的一部分来进行看待。

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在G1中每个分区的大小都是相同的，HR的大小直接影响分配和垃圾回收效率。如果过大，一个HR可以存放多个对象，分配效率高，但是回收的时候花费时间过长；如果太小则导致分配效率低下。为了达到分配效率和清理效率的平衡，HR有一个上限值和下限值，目前上限是32MB，下限是1MB（HR的大小只能为1MB、2MB、4MB、8MB、16MB和32MB），默认情况下，整个堆空间分为2048个HR（该值可以自动根据最小的堆分区大小计算得出）。

HR大小可由以下方式确定：

1、可以通过参数G1HeapRegionSize来指定大小，这个参数的默认值为0。

[root@jeespring ~]# java -XX:+PrintFlagsFinal -version | grep G1HeapRegionSize
       size_t G1HeapRegionSize          = 0             {product} {default}
    java version "11.0.8" 2020-07-14 LTS
    Java(TM) SE Runtime Environment 18.9 (build 11.0.8+10-LTS)
    Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM 18.9 (build 11.0.8+10-LTS, mixed mode)

2、启发式推断，即在不指定HR大小的时候，由G1启发式地推断HR大小。

HR启发式推断根据堆空间的最大值和最小值以及HR个数进行推断，设置InitialHeapSize（默认为0）等价于设置Xms，设置MaxHeapSize（默认为96MB）等价于设置Xmx。

[root@jeespring ~]# java -XX:+PrintCommandLineFlags -version
    -XX:G1ConcRefinementThreads=4 -XX:GCDrainStackTargetSize=64 -XX:InitialHeapSize=132500800 
    -XX:MaxHeapSize=2120012800 -XX:+PrintCommandLineFlags -XX:ReservedCodeCacheSize=251658240 
    -XX:+SegmentedCodeCache -XX:+UseCompressedClassPointers -XX:+UseCompressedOops 
    -XX:+UseG1GC -XX:-UseLargePagesIndividualAllocation
    java version "11.0.8" 2020-07-14 LTS
    Java(TM) SE Runtime Environment 18.9 (build 11.0.8+10-LTS)
    Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM 18.9 (build 11.0.8+10-LTS, mixed mode)

堆分区默认大小的计算方式在HeapRegion.cpp中的setup\_heap\_region\_size()，代码如下所示：

默认region\_size 为 1M，最大为32M，HR个数为2048个

openjdk-jdk11u/src/hotspot/share/gc/g1/heapRegionBounds.hpp

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3poYW5nY2hhb3lhbmc_size_16_color_FFFFFF_t_70 2][]

openjdk-jdk11u/src/hotspot/share/gc/g1/HeapRegion.cpp

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3poYW5nY2hhb3lhbmc_size_16_color_FFFFFF_t_70 3][]

按照默认值计算，G1可以管理的最大内存为2048×32MB=64GB。假设设置xms=32G，xmx=128G，则每个堆分区的大小为32M，分区个数动态变化范围从1024到4096个。

# region\_size计算过程 #

size_t region_size = G1HeapRegionSize;
      if (FLAG_IS_DEFAULT(G1HeapRegionSize)) {
        size_t average_heap_size = (initial_heap_size + max_heap_size) / 2;
        region_size = MAX2(average_heap_size / HeapRegionBounds::target_number(),
                           HeapRegionBounds::min_size());
      }
      int region_size_log = log2_long((jlong) region_size);
      region_size = ((size_t)1 << region_size_log);
      if (region_size < HeapRegionBounds::min_size()) {
        region_size = HeapRegionBounds::min_size();
      } else if (region_size > HeapRegionBounds::max_size()) {
        region_size = HeapRegionBounds::max_size();
      }

## 1、没有配置G1HeapRegionSize ##

![2020092217561963.png][]

我们线上配置的JVM参数-Xmx4096m 和 -Xms4096m，根据配置计算过程如下：

average\_heap\_size=(4096m+4096m)/2=4096m

region\_size=MAX2(4096m/2048, 1m)=2m

region\_size\_log=21（log2\_long函数是获取以2为底，region\_size的对数，2^21=2\*1024\*1024<=2m）

region\_size=2^21=2m（region\_size\_log左移1位，也就是2^21）

region\_size=2m（MIN\_REGION\_SIZE（1m）<= 2m <=MAX\_REGION\_SIZE（32m））

## 2、配置G1HeapRegionSize大小 ##

JVM参数配置：-Xmx4096m 、-Xms4096m 、-XX:G1HeapRegionSize=8m，由于配置了G1HeapRegionSize的大小，FLAG\_IS\_DEFAULT(G1HeapRegionSize)条件为false，计算过程如下：

region\_size=8m

region\_size\_log=22（2^23=2^3\*1024\*1024<=8m）

region\_size=2^23=8m（region\_size\_log左移1位，也就是2^23）

region\_size=8m（MIN\_REGION\_SIZE（1m）<= 8m <=MAX\_REGION\_SIZE（32m））

源码下载地址：

> [https://codeload.github.com/AdoptOpenJDK/openjdk-jdk11u][https_codeload.github.com_AdoptOpenJDK_openjdk-jdk11u]

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[2020092217561963.png]: /images/20221123/9b871358854840869dcb54a53719f708.png
[https_codeload.github.com_AdoptOpenJDK_openjdk-jdk11u]: https://codeload.github.com/AdoptOpenJDK/openjdk-jdk11u/zip/master