G1垃圾收集器

G1垃圾收集器在JDK1.7中投入使用，并作为JDK1.9默认的垃圾收集器。

JVM配置开启G1参数：

-XX:+UseG1GC -Xmx32g -XX:MaxGCPauseMillis=200

一、G1与CMS相比有什么区别？

1.内存碎片
CMS是一款“标记--清除”算法实现的收集器，容易出现大量空间碎片

G1通过将内存空间分成区域（Region）的方式避免内存碎片问题。 整体是标记整理，Region之间通过复制算法，都不会产生内存碎片

2.停顿时间
G1可以通过设置预期停顿时间（Pause Time）来控制垃圾收集时间。
3.回收范围
G1能同时回收老年代和新生代，CMS是老年代收集器。

4.内存划分
Eden, Survivor, Old区不再固定、在内存使用效率上来说更灵活

二、堆存储结构

1.以往的垃圾回收算法堆结构

image.png

新生代：eden space + 2个survivor
老年代：old space
持久代：1.8之前的perm space
元空间：1.8之后的metaspace

这些space必须是地址连续的空间。

2.G1垃圾回收算法堆结构

堆内存被划分为多个大小相等的内存块（Region），每个Region是逻辑连续的一段内存

image.png

E:eden区
S:serviver区
O:old区
H:humongous(巨型对象)

当新建对象大小超过Region大小一半时，直接在新的一个或多个连续Region中分配，并标记为H。

Region

堆内存中一个Region的大小可以通过-XX:G1HeapRegionSize参数指定，大小区间只能是1M、2M、4M、8M、16M和32M，总之是2的幂次方，如果G1HeapRegionSize为默认值，则在堆初始化时计算Region的实际大小。

默认把堆内存按照2048份均分，最后得到一个合理的大小。

三、GC模式

young gc、mixed gc 和 full gc,在不同的条件下被触发.

young gc

发生条件：
1.年轻代
2.除了巨型对象外的一般对象
3.eden region 被耗尽无法申请到内存

young gc结果：
活跃对象被拷贝到S区或者晋升到O区

young gc JVM参数：
-XX:MaxGCPauseMillis 设置G1收集过程目标时间，默认值200ms
-XX:G1NewSizePercent 新生代最小值，默认值5%
-XX:G1MaxNewSizePercent 新生代最大值，默认值60%

mixed gc：

发生条件：
晋升到O区的对象越来越多，为了避免内存耗尽。当达到一定的阀值触发，相关JVM参数：

XX:InitiatingHeapOccupancyPercent=60

当老年代大小占整个堆大小百分比达到该阈值时，会触发一次mixed gc

类似CMS:

-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=80 -XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly

young gc结果：
回收整个Y区，和一部分O区。可以选择哪些old region进行收集，从而可以对垃圾回收的耗时时间进行控制。

mixed gc的执行步骤：

• 1.initial mark:
  初始标记过程，整个过程STW，标记了从GC Root可达的对象

• 2.concurrent marking:
  并发标记过程，整个过程gc collector线程与应用线程可以并行执行，标记出GC Root可达对象衍生出去的存活对象，并收集各个Region的存活对象信息

• 3.remark:
  最终标记过程，整个过程STW，标记出那些在并发标记过程中遗漏的，或者内部引用发生变化的对象

• 4.clean up:
  垃圾清除过程，如果发现一个Region中没有存活对象，则把该Region加入到空闲列表中

full gc

如果对象内存分配速度过快，mixed gc来不及回收，导致老年代被填满，就会触发一次full gc。

G1的full gc算法就是单线程执行的serial old gc，会导致异常长时间的暂停时间，需要进行不断的调优，尽可能的避免full gc.