垃圾回收器

ParallelGC 线程1应用程序线程暂停

E

region_1新生代

Survivor Space

O

512B

ParallelGC 线程2应用程序线程暂停

region_0

1

0

Thread_3

TLAB 剩余空间是否足够

分配成功

S

结束

Y

-XX:MaxGCPauseMillis控制最大的垃圾收集停顿时间，-XX:GCRatio直接设置吞吐量的大小。

5

FGC

Thread_1

慢速分配

对于 G1 的 YGC 针对与新生代，无需引用;对于混合 GC 新生代分区 G1 会使用新生代作为根节点，遍历的时候自然可以找到 老年代;对于 FGC 更无需这个引用关系，所有分区都会被处理;

重置线程

N

CardTable

...

TLAB 快速分配

Thread_2

0X6290

Eden Space

Old Generation

重新标记

对象慢速分配

Obj 4

新生代到新生代

TLAB 分配线程_1

大对象分配

Value

region_1

RSet 记忆集

Serial GC 线程应用程序线程暂停

G1将堆划分为多个固定大小的Region（例如2M）。在G1中，如果一个对象的大小超过了单个Region容量的一半，它就被定义为一个“Humongous对象”（巨型对象）。传统GC： 年轻代和老年代的大小是固定的（虽然可以动态调整，但有上限）。可能会出现年轻代GC很频繁，而老年代却很空闲；或者一次晋升潮导致老年代不够用而年轻代却很空闲的情况。内存使用不够高效。G1:由于Region的角色不固定，G1可以根据每次GC的实际情况，动态地决定分配多少Region给Eden，多少给Survivor，多少给Old。这使得内存使用率更高，更加“按需分配”。

堆

H

对象是否是大对象

region_2

Humongous

region_3老年代

0X9527

加锁

老年代 region_1 地址

分配新的 TLAB

YangGC 回收(收集所有新生代分区)

老年代 region_2 地址

超过垃圾回收的最大次数

JVM使用 CAS 锁进行分配固定大小的内存区域作为私有缓冲区

Obj 1

新生代 Region_2

Card Page_0

记忆集&卡表

记录对象在不同代际之间的引用关系，目的是为了加速垃圾回收的速度。在其之前 JVM 使用根对象引用的收集算法，既从跟集合出发，标记所有存活的对象，但是对于分代GC 当中这种做法很明显是低效的，因为我们如果只收集新生代，这种根可达标记同样的会扫描一遍老年代，而对于只收集老年代也会出现同样的类似的问题。所以对于设计者而言，就需要一个 RSet 记录从非收集部分指向收集部分的指针集合，使用这个集合描述对象的引用关系，从而保证欸快速、准确的找到来自堆的其他部分的、指向 Region 内的对象的引用，而无需扫描整个堆，

Serial Old收集器

region_2老年代

新生代 Region_0

既然 bit 位表示占用内存空间更小为什么不使用 bit 而使用 一个字节 表示呢？1.写入性能与写屏障开销，使用一个字节操作极其简单，脏化一个卡表只需要一条简单内存写入指令 card_table[card_index] = 0;由于对于一个字节的写入天然就是原子性，所以无需加锁，速度极快2.扫描性能，使用字节表示只需要遍历数组进行脏卡的查找，但如果对于 bit 位来说这个就变得相当麻烦，需要通过掩码技巧来加速查找遍历3.实现的复杂度，字节数组的数据结构相比于 bit 位这种结构更加直观简单，也便于代码的调试维护，但对于 bit 位来说所有的操作都是需要位运行来完成，并且还存在并发的问题

Key: 当前引用了其他代区域地址Value: 一个数组，数组内容是该代区域内的引用对象地址

Stop The World

ParNew GC 线程3应用程序线程暂停

对象分配

region_1老年代

并发低停顿，一种以获取最短回收停顿时间为目标的收集器。缺点：1.CMS收集器对处理器资源非常敏感，CMS默认启动的回收线程数是（处理器核心数量+3）/4，核心数量不足四个时，CMS对用户程序的影响就可能变得很大。如果应用本来的处理器负载就很高，还要分出一半的运算能力去执行收集器线程，就可能导致用户程序的执行速度忽然大幅降低。2.font color=\"#ec7270\

TLAB 分配线程_3

分配对象

CMS收集器

0x00干净卡 - 没有包含任何被修改的引用字段

G1收集算法

Eempty Space

在 YGC 的时候，当一个老年代Region A中的对象，持有一个指向Eden Region B中对象的引用。如果不记录为了找到这个引用，确保Eden Region B中的那个对象不被错误回收，GC就不得不扫描整个老年代（可能有几个G到几十个G大）的所有对象。这会让一次本该很快的Young GC变得极慢。

G1 堆内存

老年代标记-整理算法

粗粒度位图  

Parallel收集器

ParNew GC 线程1应用程序线程暂停

在进行Mixed GC时，如果存在一个在老年代Region X（不在本次CSet中）中的对象，持有一个指向老年代Region Y（在本次CSet中，即将被回收）中对象的引用，如果不记录为了找到这个引用，确保Region Y中的对象不被错误回收，GC就不得不扫描所有不在CSet中的老年代Region。

ParNew GC 线程2应用程序线程暂停

//使用字节数组遍历for (size_t i = 0; i card_table_size_in_bytes; i++) { if (card_table[i] == DIRTY) { // 一次简单的比较 scan_card(i); }}

默认 MaxGCPauseMillis = 200ms

ParallelGC 线程3应用程序线程暂停

TLAB 分配线程_2

region_1自由分区

Obj5

Obj 3

老年代到老年代

region_3新生代

分布内部

G1 收集器

新生代复制算法

快速分配和慢速分配

返回 NULL ，失败

region_2新生代

TLAB 撞针分配

Obj 6

......

参考:https://www.cnblogs.com/wwjj4811/p/17140968.html

老年代到新生代

Java 堆区

Key

bitMap

Obj3

0X8848

MixedGC 回收(会收集所有的新生代分区以及部分老生代分区)

... ... 

             

老年代 Region_0

Full GC (对所有的分区处理)

老年代

Obj 0

NULL

Obj 2

新生代

ParNew收集器

TLAB 属于线程私有，分配一个对象优先从当前线程的 TLAB 中分配，由于不需要锁，可以达到快速分配的目的

TLAB 分配线程_4

region_0 新生代

Serial收集器

分代之间引用关系

Obj4

CardTable 指定的 region 当中的 card 数量超过一定的阈值时，会从粗粒度转为细粒度位图

region_3自由分区

这3种算法都会全量变量处理新生代，无需记录引用关系

CMS 线程1应用程序线程暂停

特殊状态卡：在垃圾回收过程的不同阶段，JVM 会使用这些值来跟踪 Card 的处理状态，以避免重复工作或进行优化。例如，并发标记

新生成代到老年代

Obj 5

//bit位 card_table 是一个 uint64_t 数组for (size_t i = 0; i card_table_size_in_qwords; i++) { uint64_t chunk = card_table[i]; size_t base_index = i * 64; // 当前 chunk 代表的起始 Card 索引 while (chunk != 0) { // 1. 找到最低位 1 的位置 int bit_pos = __builtin_ctzll(chunk); // 2. 计算实际的 Card 索引 size_t card_index = base_index + bit_pos; // 3. 处理这个脏 Card (这是耗时的操作) scan_card(card_index); // 4. 清除已处理的最低位 1 chunk = chunk & (chunk - 1); }}

并发标记

初始标记

记忆集

并发清除

region_2自由分区

 Serial 收集器特性一样，Parallel 更注重可控制的吞吐量

Obj 7

Parallel Old收集器

因为回收都是针对一个分区而言所以，无需记录引用关系

细粒度位图

heap堆

0x01脏卡 - 这是由写屏障设置

... ...