GC悲观策略之Parallel GC篇

先来看段代码：

import java.util.;
public class SummaryCase{
public static void main(String[] args) throws Exception{
List caches=new ArrayList();
for(int i=0;i<7;i++){
caches.add(new byte[102410243]);
}
caches.clear();
for(int i=0;i<2;i++){
caches.add(new byte[102410243]);
}
}
}

当用-Xms30m -Xmx30m -Xmn10m -XX:+UseParallelGC执行上面的代码时会执行几次Minor GC和几次Full GC呢？
按照eden空间不足时触发minor gc的规则，上面代码执行后的GC应为：M、M、M、M，但实际上上面代码执行后GC则为：M、M、M、F、F。
这里的原因就在于Parallel Scavenge GC时的悲观策略，当在eden上分配内存失败时且对象的大小尚不需要直接在old上分配时，会触发YGC，代码片段如下：

void PSScavenge::invoke(){
…
bool scavenge_was_done = PSScavenge::invoke_no_policy();
PSGCAdaptivePolicyCounters counters = heap->gc_policy_counters();
if (UsePerfData)
counters->update_full_follows_scavenge(0);
if (!scavenge_was_done ||
policy->should_full_GC(heap->old_gen()->free_in_bytes())) {
if (UsePerfData)
counters->update_full_follows_scavenge(full_follows_scavenge);

GCCauseSetter gccs(heap, GCCause::_adaptive_size_policy);
if (UseParallelOldGC) {
PSParallelCompact::invoke_no_policy(false);
} else {
PSMarkSweep::invoke_no_policy(false);
}
}
…
}
PSScavenge::invoke_no_policy{
…
if (!should_attempt_scavenge()) {
return false;
}
…
}
bool PSScavenge::should_attempt_scavenge() {
…
PSAdaptiveSizePolicy* policy = heap->size_policy();

size_t avg_promoted = (size_t) policy->padded_average_promoted_in_bytes();
size_t promotion_estimate = MIN2(avg_promoted, young_gen->used_in_bytes());
bool result = promotion_estimate < old_gen->free_in_bytes();

…
return result;
}

在上面should_attempt_scavenge代码片段中，可以看到会比较之前YGC晋升到Old中的平均大小与当前新生代中已被使用的字节数大小，取更小的值与旧生代目前剩余空间大小对比，如更大，则返回false，就终止了YGC的执行了，当返回false 时，PSScavenge::invoke就将触发Full GC了。
在PSScavenge:invoke中还有一个条件为：policy->should_full_GC(heap->old_gen()->free_in_bytes()，来看看这段代码片段：

bool PSAdaptiveSizePolicy::should_full_GC(size_t old_free_in_bytes) {
bool result = padded_average_promoted_in_bytes() > (float) old_free_in_bytes;
…
return result;
}

可看到，这段代码检查的也是之前YGC时晋升到old的平均大小是否大于了旧生代的剩余空间，如大于，则触发full gc。
总结上面分析的策略，可以看到采用Parallel GC的情况下，当YGC触发时，会有两个检查：
1、在YGC执行前，min(目前新生代已使用的大小,之前平均晋升到old的大小中的较小值) > 旧生代剩余空间大小 ? 不执行YGC，直接执行Full GC : 执行YGC；
2、在YGC执行后，平均晋升到old的大小 > 旧生代剩余空间大小 ? 触发Full GC ： 什么都不做。

按照这样的说明，再来看看上面代码的执行过程中eden和old大小的变化状况：
代码 eden old YGC FGC
第一次循环 3 0 0 0
第二次循环 6 0 0 0
第三次循环 3 6 1 0
第四次循环 6 6 1 0
第五次循环 3 12 2 0
第六次循环 6 12 2 0
第七次循环 3 18 3 1
第八次循环 6 18 3 1
第九次循环 3 3 3 2
在第7次循环时，YGC后旧生代剩余空间为2m，而之前平均晋级到old的对象大小为6m，因此在YGC后会触发一次FGC。
而第9次循环时，在YGC执行前，此时新生代已使用的大小为6m，之前晋级到old的平均大小为6m，这两者去最小值为6m，这个值已大于old的剩余空间，因此就不执行YGC，直接执行FGC了。

Sun JDK之所以要有悲观策略，我猜想理由是程序最终是会以一个较为稳态的状况执行的，此时每次YGC后晋升到old的对象大小应该是差不多的，在YGC时做好检查，避免等YGC后晋升到Old的对象导致old空间不足，因此还不如干脆就直接执行FGC，正因为悲观策略的存在，大家有些时候可能会看到old空间没满但full gc执行的状况。
埋个伏笔，大家将上面的执行参数换为-XX:+UseSerialGC执行看看，会发生什么呢？ :)