Java GC Type

Serial GC Parallel GC CMS GC G1 GC

앞서 본 Serial Garbage Collection은 단점이 명확하다.
Serial은 thraed의 낭비가 크다.
multiple CPU 로부터 성능을 뽑아내기 위해 Parallel GC를 사용한다.

Serial vs Parallel

serial GC STW

  • serial

parallel GC STW

  • parallel

serial은 GC를 단일 thread로 하기 때문에 위와 같이 thread의 낭비가 크다.
parallel은 thread를 효율적으로 사용하고 더 빠르게 GC를 수행할 수 있다.

Parallel GC 란?

Parallel GC는 Serial GC와 비슷하다.
multiple CPU를 사용해서 application throughput을 향상시킬 수 있기 때문에 throughput collector라고도 불린다.

Young GC를 수행하는데 multiple thread를 사용하는게 특징이다.
default로 N개의 CPU일 때 collection에서 N개의 GC thread를 사용한다.

usage

Parallel GC는 GC가 발생하면 모든 thread를 중지하고 multi-thread를 사용하여 GC 작업을 수행한다.
따라서 GC 작업은 중단 없이 효율적으로 수행된다.
일반적으로 application 에 사용되는 시간 대비 GC 시간을 최소화할 수 있는 방법이다.
그러나 이후에 나오는 다른 GC들에 비해 한 번의 STW는 긴 편이다.

위와 같은 이유로 개별의 STW가 길어지는 것은 수용할 수 있으나 전체적인 성능이 중요한 작업을 진행할 때 Parallel GC가 사용되기 적합하다.

  • 대표적으로 batch process나 대량의 database query가 있다.

command

-XX:+UseParallelGC으로 사용할 수 있다.

  • java -XX:+UseParallelGC -jar demo.jar

GC thread의 수를 조절하기 위해 XX:ParallelGCThreads를 사용할 수 있다.

  • -XX:ParallelGCThreads=N

Maximum garbage collection pause time을 설정하기 위해 -XX:MaxGCPauseMillis을 사용할 수 있다.

  • -XX:MaxGCPauseMillis=N
  • 기본적으로는 maxGcPause time은 설정되어 있지 않다.
  • 이 값이 설정되면 maxGcPause 시간을 맞추기 위해 heap size 등의 parameter가 조정된다.
  • 이를 통해 GC의 Throughput이 줄어들 수 있다.
  • 이 시간이 항상 충족되지는 않을 수 있다.

GC에 사용되는 시간의 비율을 Throughput이라고 한다.
-XX:GCTimeRatio를 통해 ratio를 설정할 수 있다.

  • -XX:GCTimeRatio=N
    • \(\frac{1}{1 + N}\) 으로 세팅되며, default N = 99로, GC에서 전체 시간의 1%를 사용하는 것을 목표로 한다.
  • 이는 \(\frac{GC time}{application time}\) 을 의미한다.

priorify

Parallel 에서의 우선순위는 아래와 같다.

  1. Maximum garbage collection pause time
  2. Throughput

Maximum garbage collection pause time이 충족된 이후에만 Throughput을 고려한다.
마찬가지로 Throughput이 충족되어야 max heap size를 고려한다.

Parallel Old GC 란?

Young GC와 Old GC 모두 multithread를 사용하는 GC이다.
지금은 Parallel GC하면 Parallel Old GC를 언급하는 경우가 많다.

command

-XX:+UseParallelOldGC으로 사용할 수 있다.

  • java -XX:+UseParallelOldGC -jar demo.jar

reference

  • https://www.oracle.com/webfolder/technetwork/tutorials/obe/java/gc01/index.html
  • https://docs.oracle.com/en/java/javase/18/gctuning/parallel-collector1.html
  • https://www.informit.com/articles/article.aspx?p=2496621&seqNum=2