为啥考虑G1

首先，残酷的现实，在JDK9中已经开始废弃CMS垃圾回收器，CMS成为历史。

其次，随着云服务器的成本降低，服务器配置上升，每个应用部署的机器内存，都开始在4GB以上，CMS的垃圾回收时间无法满足，而G1的特性更加符合未来的趋势。

G1有哪些特性

• 控制GC时间

通过jvm参数-XX:MaxGCPauseMillis设置，默认是200ms可以指定每次垃圾回收的时间，G1会在设定的时间内，基于内置的 Pause Prediction Model 即停顿预测模型，尽可能回收更多的内存空间,将回收性价比最大化，花同样的时间，清楚最多的垃圾。

• 适用于大堆内存

CMS垃圾回收器，如果堆内存很大，达到4GB以上，在触发GC之前，会导致积累的内存对象过多，进而导致垃圾回收时间过长，可能原来堆内存是2GB的时候，每次Young GC需要300ms， 达到4GB后，时间翻倍达到600ms。

G1的特点恰好解决了这个问题，因为是基于GC时间来触发GC，与堆内存大小无关。

新内存布局

对比parnew + CMS的组合，将堆内存分成Eden, Survivor和老年代不太一样。G1将堆内存分成了多个大小的Region，大小区间最小1M、最大32M ，总之是2的幂次方，默认每个Region的大小为 堆内存大小/2048。当然，也可以通过jvm参数-XX:G1HeapRegionSize指定每个Region的大小。

• Region分类

  • 真的没有Eden和Survivor了吗

    虽然G1将堆分成了等大小的Region，但是，并没有将Eden和Survivor这样的划分完全去掉，而是，将不同Region也分成了逻辑上的新生代和老年代，在物理内存中是不连续的，新生代中包含了Eden和Survivor。划分的区域大小不是固定的，什么意思呢？

    Eden和Survivor中的Region数量实在不断的变化，G1根据算法进行分配，默认新生代Region初始占比5%，可以通过参数-XX:G1NewSizePercent指定，最多占比60%，可以通过参数-XX:G1MaxNewSizePercent指定。

  • 分类

    • Eden Region
    • Survivor Region
    • Old Region
    • Humongous Region

    存放超大对象，大小超过Region的50%的被判定为大对象，这个和ParNew垃圾回收器中对大对象的定义逻辑不一样，不用直接进老年代，可以节约老年代的空间，避免因为老年代空间不够的GC开销。

• 收集集合（CSet）

  CSet就是需要回收的Region集合，回收的时候，会把这些Region中存活的对象复制到空闲的Region中，然后回收掉这些Region， Young GC的CSet只包含新声代的Region，Mixed GC的CSet是包含了新声代和老年代的Region。

• 已记忆集合（RSet）

每个Region都有一个Rset，用来记录其他Region哪个对象引用了本Region中的对象，当进行垃圾回收的时候，就不需要扫描整个堆内存。

回收过程

G1中提供了Young GC、Mixed GC两种垃圾回收模式，这两种垃圾回收模式，都是Stop The World(STW)的。 G1已经没有fullGC概念，需要fullGC时，调用serialOld GC 进行全堆扫描（包括 eden、survivor、o、perm）。

Young GC

• 扫描GC Roots

  跟CMS类似，Stop the world，扫描GC Roots对象(局部变量，全局变量引用的对象)，从GC Roots标记Eden中直接可达的对象

• 复制扫描出的存活的对象到survivor2/old区

  Eden区内存段中存活的对象会被复制到Survivor区中空的内存分段，Survivor区内存段中存活的对象如果年龄未达阈值，年龄会加1，达到阀值会被会被复制到old区中空的内存分段。如果Survivor空间不够，Eden空间的部分数据会直接晋升到老年代空间。

• 清空Region 回收Eden与已复制完的Survivor区

Mixed GC

多次 Young GC 之后，当越来越多的对象晋升到老年代old region，Old Regions慢慢累积，直到到达阈值，默认是45%，可以通过参数-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent设置。

对Old Regions的收集会同时涉及若干个Young和Old Regions，因此被称为Mixed GC。

• 初始标记(initial mark，STW)

标记那些和GC ROOT直接连接的对象，存在STW，但是STW时间很短

• 并发标记(Concurrent Marking)

同CMS的并发标记(GC线程和业务线程同时工作，标记出来哪些是垃圾 最终标记)

• 最终标记(Remark，STW)

同CMS的重新标记(因为并发标记会造成漏标，必须重新标记，存在STW)

• 筛选回收(Cleanup，STW)

回收所有年轻代Region + 部分老年代Region ，因为这个过程中会产生STW，G1为了最大概率满足GC停顿时间的要求，会优先回收那些满足回收条件， 且STW时间不超过最大停顿时间的老年代Region。