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No JEP-248 vem se discutindo a definição do G1 (Garbage First Collector) como o Garbage Collector padrão no Java 9. Nesse período, venho ouvindo muitas citações sobre o G1, mas muito pouco material tem detalhes mais profundos ou comparações como por exemplo, com o CMS (Concurrent Mark and Sweep), o qual seria hoje o GC "padrão" em aplicações em produção com requerimentos mínimos de performance.

Visto que o gerenciamento de memória automático provido pela JVM é um dos pontos cruciais da plataforma, gostaria de uma visão mais profunda do porquê (prós e contras) da adoção desse novo garbage collector, além de um paralelo com as implementações existentes.

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    Vou acompanhar essa pergunta +1 Commented 27/07/2015 às 13:57
  • 1
    É sequer possível responder isso em se tratando de um produto de código-fonte fechado? O "tchan" desse G1 parece ser a subdivisão da memória em blocos, e a priorização em fazer GC nos blocos quase vazios, inclusive movendo objetos para fora do bloco a fim de liberá-lo. Isso evita um problema típico de sistemas com GC: usar um caminhão de memória, com objetos ocupando esta memória muito esparsamente. Detalhes de como isso é realmente implementado, só olhando o código, e certamente o G1 vai ter desempenho pior em cargas específicas (embora deva ser melhor no caso médio, senão não iam usar.)
    – epx
    Commented 22/08/2015 às 20:45
  • Ainda acho que existe espaço razoavel para melhorias nas respostas, eu tenho um conhecimento razoavel do G1 ele já vem sendo implementado/usado desde 2009. Vou ver se complemento a resposta antes de definir como correta. Obrigado pela recompensa @CiganoMorrisonMendez Commented 9/09/2015 às 8:21
  • Regis, prega fogo aí. Falta uma hora pra acabar a recompensa. Commented 9/09/2015 às 15:05
  • 1
    Não tenho uma resposta, mas essa referência (em inglês) parece descrever razoavelmente bem o processo. Se tivesse visto a pergunta antes, podia arriscar uma tradução, mas de todo modo à primeira vista creio que a resposta do Daniel toca em todos os pontos importantes - ainda que sem entrar muito em detalhe (na minha interpretação, o GC do Java já é generacional há bastante tempo, então não é essa a novidade; o que melhorou, me parece, foi só a implementação mesmo).
    – mgibsonbr
    Commented 9/09/2015 às 15:50

2 Respostas 2

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+200

Os coletores de lixo (Garbage Collector) clássicos funcionam mais ou menos da seguinte forma:

  1. Eles paralisam a execução do aplicativo;
  2. Eles escaneiam toda a memória do aplicativo, para identificar quais objetos não podem mais ser acessados, e os liberam da memória;
  3. Eles resumem a execução do aplicativo;

Essa paralisação é um problema para grandes aplicativos que precisam ser altamente responsivos, como o Facebook por exemplo, pois quanto mais memória o aplicativo usa, maior o tempo de paralisação e menor a responsividade do aplicativo.

O coletor atual da JVM, o Concurrent Mark and Sweep (CMS), executa parte do scan e da liberação de memória concorrentemente com a execução da aplicação (daí o nome), para tentar reduzir o tempo de paralisação. Isso reduz o problema mas não o resolve.

O Garbage First Collector (G1C) resolve esse problema utilizando algumas técnicas:

  • Ele escaneia a memória sem paralisar a execução do aplicativo.
  • Ele divide a memória em blocos para permitir coletas parciais.
  • Ele permite a configuração de um tempo limite de paralisação para a coleta de lixo.
  • Ele estima quantos blocos de memória ele consegue coletar, dentro do tempo limite, usando dados das coletas anteriores.
  • Ele prioriza a coleta dos blocos com mais lixo.
  • Ele coleta usando evacuação, ou seja: ele pega um bloco, move o que não é lixo para outro bloco e libera o primeiro bloco inteiro.
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  • seria interessando você colocar as fontes da sua resposta, para termos uma versão mais detalhada da sua resposta. Commented 2/09/2015 às 16:52
  • Infelizmente eu não tenho nenhuma outra fonte além dos links da pergunta e dos meus conhecimentos sobre o funcionamento de coletores de memória em geral. Commented 2/09/2015 às 17:00
  • Só um detalhe: o CMS não paralisa uma única vez para fazer o escaneamento e coleta - ele paralisa uma vez (mark) para identificar os objetos "vivos" e depois paralisa outra vez (remark) para pegar o que faltou. A coleta em si é paralela à execução do aplicativo, sem mais pausas (daí o "concurrent" no nome - se pausasse também na coleta, seria simplesmente "mark and sweep"...). Mais detalhes aqui.
    – mgibsonbr
    Commented 9/09/2015 às 16:02
  • @mgibsonbr Alterei a resposta para incluir essa informação. Commented 9/09/2015 às 16:34
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A melhor explicação sobre G1 em relação ao CMS: Getting Started with the G1 Garbage Collector

O texto é um pouco extenso (não pretendo fazer a tradução inteira), mas em resumo:

  • Como o heap é organizado no CMS e no G1 (G1 Operational Overview)

  • Tipos de heap: geração permanente, velha geração e nova geração (G1 Operational Overview)

  • Como a coleta ocorre no CMS (Reviewing Generational GC and CMS)

  • Como a coleta da nova geração ocorre no G1 (The G1 Garbage Collector Step by Step)

  • Como a coleta da velha geração ocorre no G1 (G1 Old Generation Collection Step by Step)

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