JVM系统优化实践（9）：G1垃圾回收器

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在JDK8及其之前，一直用的都是ParNew+CMS的组合：ParNew负责年轻代的垃圾回收，而由CMS负责老年代的垃圾回收，但会产生Stop the World这个无法避免的问题。

所以为了解决这个问题，出现了G1垃圾回收算法。G1不再区分年轻代和老年代，它可以同时回收年轻代和老年代。总的来说，G1的特点是：将JVM堆拆分为多个大小相等Region。物理上不再划分年轻代和老年代，但逻辑上仍然存在。可以设置垃圾回收的预期停顿时间，例如：1小时内STW时间不能超过1分钟。

G1的核心设计思路是：

1、追踪每个Region中的回收价值，例如：Region中有多少垃圾？又需要花费多少时间回收？

2、得到预期卡顿时间与已卡顿时间的差值，对每个Region的“回收价值”进行估算；

3、在尽可能短的时间内回收尽可能多的垃圾。

并且如果之前的GC已经造成了系统卡顿，当又要进行GC的时候，就会评估回收哪个Region中的垃圾更合理。很明显：花费1s回收10M垃圾，肯定不如花费200ms回收20M垃圾性价比高。

所有Region的内容都由G1分配，同一个Region，要么是年轻代，要么是老年代。而且同一个Region，不能既是年轻代，又是老年代。所以年轻代区域和老年代区域是动态变动的，没有固定的大小和范围。

可以通过JVM参数-XX:+UseG1GC来启用G1。

1、单个Region大小 = JVM堆大小 / 2048（最大值，且为默认值）

2、单个Region大小必须是2的指数倍数，如2M，4M，8M等......，因为计算机是二进制，这样便于处理；

3、可以使用-XX:G1HeapRegionSize=8M调整单个Region大小；

4、默认年轻代= JVM堆 × 5%，可使用-XX:G1NewSizePercent=10来调节；

5、年轻代占比默认60%，可使用-XX:G1MaxNewSizePercent=10来调节。

虽然JVM已经从ParNew+CMS切换到了G1，但-XXSurvivorRatio=8仍然有用。例如100个Region，那么如果80个是Eden区，那么S0、S1会各占10个。

G1NewSizePercent和G1MaxNewSizePercent为实验属性，需要通过-XX:+UnlockExperimentalVMOptions打开。当年轻代所用Region空间之和 ≥ -XX:G1MaxNewSizePercent设置的值时，就会触发G1的年轻代GC。年轻代的GC仍然采用的是古老的复制算法。

-XX:MaxGCPauseMillis=200指定系统卡顿时间（默认200ms），超过这个时间，无论垃圾回收是否终止，都会强行结束。

G1追踪每个Region的回收价值的方式，其实和ParNew类似：年轻代“躲过”-XX:MaxTenuringThreshold指定的次数。

G1的动态年龄判定规则：年轻代GC后，全部存活对象大小总和超过Survivor × 50%，则年龄最大的一批存活对象全部进入老年代。也就是有一批Region的属性由年轻代切换为老年代。

对于大对象的处理，G1提供了专门的Region存放大对象：

对象大小＞单个Region大小 × 50%，就是大对象。如果单个Region放不下，可能会横跨多个Region存放，GC时，也会连带大对象一起进行回收。

G1的特点就先说这么，后面继续说G1的混合回收。

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